一種能夠提高油井固井質量的鉆井液添加劑的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種用于石油鉆井工程的能夠提高固井質量的鉆井液添加劑，是一種由超細無機短纖維、納米超細晶體、半剛性纖維、柔性顆粒、表面改性劑等構成的混合體，組份根據作用機理分為泥餅硬化劑、界面親和劑和界面清洗劑，各自的質量百分含量分別為：硬化劑10％-90％，界面親和劑5％-70％，界面清洗劑2％-10％。界面親和劑由納米超細晶體、半剛性纖維、柔性顆粒構成，各自的質量百分含量分別為：納米超細晶體30％-90％，半剛性纖維10％-50％，柔性顆粒1％-20％。該石油鉆井液添加劑能夠增強固井界面的膠結強度，有效提高油井的固井質量。該石油鉆井液添加劑加量少、施工方便、對鉆井液的主要性能幾乎無影響。
【專利說明】-種能夠提高油井固井質量的鉆井液添加劑
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種用于石油鉆井工程的能夠提高固井質量的鉆井液添加劑。
【背景技術】
[0002] 在鉆井完井過程中，完井固井質量的好壞直接影響到油井的開發效率和成本。固 井施工中，在第一界面和第二界面上存在泥漿黏附層，在滲透性地層井壁上會形成1-5毫 米厚的泥餅。由于該些黏附泥漿W及形成的泥餅具有明顯的層狀結構，不能與水泥漿良好 地膠結，固化性很差，形成了固井膠結的弱界面。在有地下活動的油氣水存在的條件下，該 些弱界面會形成油氣水流通的通道，隨著時間的延長，第一界面和第二界面的膠結明顯變 差，造成了固井質量明顯下降。為解決界面膠結不良的問題，目前采用的方法有奈流頂替、 活動套管（上提下放/旋轉）、加套管附件（扶正器、導流器、刮泥器等）、采用隔離液和專 用沖洗液等。但該些措施只取得部分效果。其中，用簡單沖洗的方法只能除去部分浮泥餅， 效果不理想，完全消除井壁上的泥餅無論在理論上還是實踐中都是不可行的。20世紀90 年代中期，美國殼牌石油公司研發出鉆井液轉化水泥漿技術之后，隨即又開發出了多功能 鉆井液和高密度礦渣固井液技術。即在水基鉆井液中加入具有活性的高爐水渾礦渣，固井 時在激活劑滲透和擴散作用下，使附著于井壁巖石上的泥餅和未頂替干凈、殘留在環空的 鉆井液參與水泥水化反應和凝結固化。礦渣MTC固井技術在理論上能夠固化井壁窩存的鉆 井液和泥餅，但隨著研究的深入，發現即便是鉆井液與固井液一體化，當頂替效率低于50% 時，固井質量也很難保證。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的在于提供一種石油鉆井液添加劑，該石油鉆井液添加劑能夠增強泥 餅強度，改善固井弱界面現象，叢而提高油井的固井質量，而對于泥漿的流變性能沒有大的 影響。
[0004] 為實現上述目的，本發明采用W下技術方案；鉆井液添加劑是一種由超細無機短 纖維、納米超細晶體、半剛性纖維、柔性顆粒、表面改性劑等構成的混合體，組份根據作用機 理分為泥餅硬化劑、界面親和劑和界面清洗劑，各自的含量分別為；硬化劑10% -90%，界 面親和劑5% -70%，界面清洗劑2% -10%。
[0005] 本發明所提供的硬化劑是指一些經過超細粉碎加工的無機礦物纖維，包括鐘、軸、 巧、鎮等金屬的娃酸鹽、有機磯酸鹽和鉛酸鹽礦物纖維和人工合成的晶須，纖維的長度為 5-500微米，直徑為0. 5-10微米，其長徑比在6-50之間。本發明不推薦使用石棉類的纖維 材料。
[0006] 本發明所提供的界面親和劑由納米超細晶體、半剛性纖維、柔性顆粒構成，各自 的質量百分含量分別為；納米超細晶體30 % -90%，半剛性纖維10% -50%，柔性顆粒 1% -20%。
[0007] 上述納米超細晶體是指可W在泥餅中留存的微細晶體材料，包括與水泥晶體相 親、作為水泥硬化結晶晶種的超細微米或納米顆粒，該些顆粒由含二氧化鐵的無機礦物制 備而成，包括超細金紅石粉、超細銳鐵型鐵白粉等。
[0008] 上述半剛性纖維是指具有一定的變形能力、封堵能力和抗水泥漿濾液腐蝕能力的 纖維顆粒，包括一些含水富鎮鉛的娃酸鹽粘±礦物纖維、富鎮娃酸鹽礦物纖維W及一些人 工合成的纖維，如聚丙帰膳、聚丙帰、聚氨醋、聚己帰醇縮甲酵纖、聚對苯二甲酸己二醋等合 成的纖維。
[0009] 上述柔性顆粒是指聚醋酸己帰、聚丙帰醜胺交聯體、聚苯己帰下二帰、己丙橡膠 等。
[0010] 本發明所提供的界面清洗劑是指能夠提高上述超細短纖維、超細晶體、半剛性纖 維和柔性顆粒等在水基泥漿中的息浮能力、并能改善泥漿流變性能的處理劑，包括賴化丹 寧、賴化腐殖酸等含有極性基團的低分子聚合物。
[0011] 本發明所提供的鉆井液添加劑作用機理如下：硬化劑引入了泥餅硬化的增強因 子，通過與水泥漿的相互作用，在泥餅內部形成類娃酸鹽晶體，該些晶體可W形成較強的結 構，增強了泥餅本身的強度，提高了泥餅的硬化性。上述超細無機短纖維通過與水泥漿的相 互作用，在泥餅內部形成了類娃酸鹽晶體，該些晶體形成了較強的結構，增強了泥餅本身的 強度，提高了泥餅的硬化性；界面親和劑中的納米超細礦物晶體可W留存在泥餅空隙中的， 誘導水泥漿濾液中的娃酸根離子和巧離子在泥餅的孔隙中結晶生長，提高泥餅的硬度和強 度，并促進泥餅與水泥漿固化體緊密結合；半剛性纖維和柔性顆粒可封堵添塞地層孔道，并 與水泥漿濾液中的巧離子形成馨合物，將水泥環-泥餅-井壁之間的物理結合轉變為化學 親和，并能體改泥餅的致密性，對油井井壁的孔道起到封堵作用，防止泥餅的破壞并降低水 泥漿濾液的流失；利用靜電排斥作用和潤滑作用，界面清洗劑中的極性基團能對泥漿顆粒 產生包被、吸附、置換、分散等作用，進而可減少泥漿顆粒之間的吸附能力并破除顆粒之間 的結構力，配合水力的沖刷，能有效清除浮泥餅，降低泥餅厚度，進而提高固井界面的膠接 強度。
[0012] 本發明所提供的石油鉆井液添加劑是一種灰白色的纖維狀固體混合物，可根據鉆 井要求取適量直接加入到水基鉆井液中，溶解性好，加量少，施工方便。
[0013] 本發明所提供的石油鉆井液添加劑通過硬化、誘導和禪合等作用有效改進了鉆井 液泥餅的結構性能，減少了水泥環膠結的弱界面現象，增強了固井一、二界面的膠結強度， 有效提高了油井的固井質量，但對鉆井液的主要性能，如粘度、密度、濾失量等幾乎沒有影 響。 【具體實施方式】 實施例1 按照下述配方配料： 娃酸鉛晶須50 %，納米銳鐵型鐵白粉20 %，富鎮娃酸鹽礦物纖維20 %，醋酸己帰5 %， 賴化丹寧5 %，混合后可制得本發明的石油鉆井液添加劑，在鉆井液中加入量為1 % -3 %。 考察該鉆井液添加劑對固井界面膠結強度及鉆井液主要性能的影響，結果如表1和表2所 /J、- 〇 表1本發明的石油鉆井液添加劑對界面膠結強度的影響
【權利要求】
1. 一種能夠提高油井固井質量的鉆井液添加劑，其特征在于：是一種由超細無機短纖 維、納米超細晶體、半剛性纖維、柔性顆粒、表面改性劑等構成的混合體，組份根據作用機理 分為泥餅硬化劑、界面親和劑和界面清洗劑，各自的含量分別為：硬化劑10% -90%，界面 親和劑5% -70%，界面清洗劑2% -10%。
2. 按照權利要求1所述的一種能夠提高油井固井質量的鉆井液添加劑，其特征在于： 硬化劑是指一些經過超細粉碎加工的無機礦物纖維，包括鉀、鈉、鈣、鎂等金屬的硅酸鹽、有 機磷酸鹽和鋁酸鹽礦物纖維和人工合成的晶須，纖維的長度為5-500微米，直徑為0. 5-10 微米，其長徑比在6-50之間。本發明不推薦使用石棉類的纖維材料。
3. 按照權利要求1所述的一種能夠提高油井固井質量的鉆井液添加劑，其特征在于： 納米超細晶體是指可以在泥餅中留存的微細晶體材料，包括與水泥晶體相親、作為水泥硬 化結晶晶種的超細微米或納米顆粒，這些顆粒由含二氧化鈦的無機礦物制備而成，包括超 細金紅石粉、超細銳鈦型鈦白粉等。
4. 按照權利要求1所述的一種能夠提高油井固井質量的鉆井液添加劑，其特征在于： 半剛性纖維是指具有一定的變形能力、封堵能力和抗水泥漿濾液腐蝕能力的纖維顆粒，包 括一些含水富鎂鋁的硅酸鹽粘土礦物纖維、富鎂硅酸鹽礦物纖維以及一些人工合成的纖 維，如聚丙烯腈、聚丙烯、聚氨酯、聚乙烯醇縮甲醛纖、聚對苯二甲酸乙二酯等合成的纖維。
5. 按照權利要求1所述的一種能夠提高油井固井質量的鉆井液添加劑，其特征在于： 柔性顆粒是指聚醋酸乙烯、聚丙烯酰胺交聯體、聚苯乙烯丁二烯、乙丙橡膠等。
6. 按照權利要求1所述的一種能夠提高油井固井質量的鉆井液添加劑，其特征在于： 界面親和劑由納米超細晶體、半剛性纖維、柔性顆粒構成，各自的質量百分含量分別為：納 米超細晶體30 % -90 %，半剛性纖維10 % -50 %，柔性顆粒1 % -20 %。
7. 按照權利要求1所述的一種能夠提高油井固井質量的鉆井液添加劑，其特征在于： 界面清洗劑是指能夠提高上述超細短纖維、超細晶體、半剛性纖維和柔性顆粒等在水基泥 漿中的懸浮能力、并能改善泥漿流變性能的處理劑，包括磺化丹寧、磺化腐殖酸等含有極性 基團的低分子聚合物。
【文檔編號】C09K8/03GK104513651SQ201310472434
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2013年9月28日 優先權日:2013年9月28日
【發明者】王鑒, 張健偉 申請人:王鑒