一種廢棄鉆井液與鉆屑制備的固井工作液體系的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種廢棄鉆井液與鉆屑制備的固井工作液體系，由以下各組分按其重量份組成：廢棄鉆井液100份，廢棄鉆屑10～100份，固化劑30～100份，激活劑0.5～5份，激活助劑0.5～5份，抗污染劑0.1～3份，稀釋劑0.1～3份；所述固化劑為礦渣和海泡石以50：2的質量比例復配而成；所述激活劑是氫氧化鈉或氫氧化鉀；所述激活助劑是九水硅酸鈉、碳酸鈉、碳酸鈣或其混合物；所述抗污染劑是水楊酸鈉、檸檬酸鉀、五硼酸鈉或其混合物；所述稀釋劑是木質素磺酸鈉、木質素磺酸鈣、羥乙基纖維素或其混合物。本發明原理可靠，成本低廉，節約資源，環境友好，現場應用方便，特別適用于低豐度、低壓低滲、易漏區塊油氣井的固井施工。
【專利說明】
-種廢棄鉆井液與鉆屑制備的固井工作液體系
技術領域
[0001] 本發明設及一種廢棄鉆井液與鉆屑制備的固井工作液體系W及配套的回注工藝 技術，特別適合于低豐度、低壓低滲、易漏區塊油氣井對超長裸眼段要求全封固的固井作 業。
【背景技術】
[0002] 隨著國家十立五油氣戰略規劃的提出，天然氣資源已成為我國國民經濟和社會發 展的重要能源形式之一，具有高效、環保、清潔的特點，是未來治理我國大氣污染的首選清 潔能源。一方面，國際上對頁巖氣資源的大力開發，使得頁巖氣成為一種經濟實用的清潔能 源，運就對我國常規天然氣資源的開發，提出"降本增效"的行業挑戰；另一方面，油氣井鉆 井開發過程中的廢棄鉆井液與鉆屑對環境沖擊很大。我國對環境保護的管控力度不斷加 大，運使得廢棄鉆井液與鉆屑的綜合處理利用，成為一些低成本、低豐度、低壓低滲、易漏區 塊開發的技術難題。
[0003] 廢棄鉆井液和鉆屑是鉆井過程中主要的廢棄物，若直接排放，會對自然環境造成 很大威脅。隨著鉆井過程中使用鉆井液添加劑種類和數量的增加，其對環境的危害也隨之 增加。隨著時代的發展，對廢棄鉆井液與鉆屑隨意排放給環境帶來的危害和影響，已經引起 普遍關注和重視，因此，廢棄鉆井液與鉆屑的無害化處理技術具有廣闊的市場前景W及應 用價值。
[0004] 截止目前，研究人員主要WMTC技術解決鉆井液帶來的問題，傳統MTC技術是基于 體系較為完整的鉆井液或新配基液，然而運一技術存在固化體高溫開裂的缺點(楊振杰等. 礦渣MTC固化體的脆裂問題及改進途徑.石油鉆采工藝，2001，23(3): 31-35)。廢棄鉆井液是 在長時間鉆井過程中性能劣化產生的（王書磊.護壁專用泥漿性能劣化規律研究.徐州：中 國礦業大學出版社，2008)，因其性能劣化導致體系穩定性變差，對鉆進過程帶來不利影響 甚至嚴重的危害。由于廢棄鉆井液是一種不穩定的復雜體系，傳統MTC技術無法實現廢棄鉆 井液的再利用，且無法將鉆屑充分利用。也有學者(余永剛等.鉆屑回注技術.天然氣勘探與 開發.2009,32(4) :60-64)將鉆屑細磨后通過液體回注到回注井中。該方法從一定程度上解 決了鉆屑的處理問題，但是由于開鑿回注井的成本較高，且回注液體不具備可固化的性能， 因此回注液對地層堵漏與提高地層承壓能力的功能十分有限，更不能作為固井工作液使 用。在一些低成本、低豐度、低壓低滲、易漏區塊開發過程中，由于其環境承載能力有限，因 此廢棄鉆井液與鉆屑的無害化處理極為重要。為克服苛刻的地質條件及保護自然環境，并 降低開發過程中廢棄物排放處理成本及其他生產成本，努力在傳統氣井固井領域有所突 破，新型的廢棄鉆井液與鉆屑制備固井工作液體系的研究價值日趨顯現，并具有廣闊的市 場前景。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在于提供一種廢棄鉆井液與鉆屑制備的固井工作液體系，該體系具 有低成本、環境友好、體系穩定、強度符合填充段固井要求的優點。本發明對于低豐度、低壓 低滲、易漏區塊油氣井降本增效W及環境保護性開發具有重要研究意義，克服了現有水泥 漿體系的缺點和應用的局限性，具有非常廣闊的市場應用前景。
[0006] 為達到W上技術的目的，本發明提供W下技術方案。
[0007] -種廢棄鉆井液與鉆屑制備的固井工作液體系，由W下各組分按其重量份組成： 廢棄錯井液 100化； 廢棄鉆屑 10~10Q:你;； 固化劑 30~100份;
[000引激活劑 0.5…5份； 激活助劑 0.5~5份； 抗污染劑 0.1~3份； 稀釋劑 0.1~3份。
[0009] 所述廢棄鉆井液為現場取樣的廢棄水基鉆井液，除適用于高溫高壓鉆井的特種水 基鉆井液體系外，適用的廢棄鉆井液密度范圍為1.10-2.05g/cm3。
[0010] 所述鉆屑為鉆井過程中產生，由鉆井液振動篩分離獲取，并磨制為粒徑小于300皿 的顆粒。
[0011] 所述固化劑為礦渣和海泡石W50:2的質量比例復配而成，其中礦渣為S105級細磨 水澤高爐礦渣(GB/T18046-2008);海泡石為粒徑不小于IOOwii的粉體。
[0012] 所述激活劑是氨氧化鋼或氨氧化鐘。
[0013] 所述激活助劑是九水娃酸鋼、碳酸鋼、碳酸巧或其混合物。
[0014] 所述抗污染劑是水楊酸鋼、巧樣酸鐘、五棚酸鋼或其混合物。
[0015] 所述稀釋劑是木質素橫酸鋼、木質素橫酸巧、徑乙基纖維素或其混合物。
[0016] 本發明加入海泡石，是由于海泡石具有多層結構，可W起到吸水并緩釋的作用，通 過水的緩釋作用，抑制了固化體高溫開裂，并在鉆屑的加入后形成一種仿混凝±體系，使得 固化體的耐溫性提高，該發明適用溫度為室溫~150°C。
[0017] 本發明的固化劑是一種環境友好的地質聚合物，屬于工業廢棄物，具有很好的循 環利用價值，還解決了工業廢棄物排放的問題。
[0018] 本發明激活劑的作用在于，首先是破壞廢棄鉆井液中的聚合物組分，使得廢棄鉆 井液體系得W充分利用，其次是激活固化劑成分，固化劑具有潛在的活性，需要在激活劑的 作用下激活，進一步形成膠凝結構達到固化的目的。
[0019] 與現有技術相比，本發明具備W下有益效果：
[0020] (1)該固井工作液體系W廢棄鉆井液與鉆屑為基礎，具有來源廣、低成本的優勢；
[0021] (2)該固井工作液體系密度適用范圍廣，且稠化時間可調節，尤其是在低密度體系 中具有低密度水泥漿體系無法替代的低成本優點，該工作液體系的流動性好，失水量小，漿 體的流變性也優于低密度水泥漿體系，完全滿足現場注水泥施工要求；
[0022] (3)該固井工作液體系具有低密度，高觸變性的特點，針對低豐度、低壓低滲、易漏 區塊油氣井固井中易漏失的難點，具有很好的防漏、堵漏功能，運是普通低密度水泥漿體系 所不具備的優點，對油氣井超長裸眼段的填充效果也可W達到低密度水泥石的基本要求。
[0023] 綜上所述，本發明原理可靠，成本低廉，充分利用多種工業廢棄物，節約資源，環境 友好，且現場應用方便，特別適用于低豐度、低壓低滲、易漏區塊油氣井的固井施工，為該區 塊的開采與利用提供良好的技術保障，并節約生產成本，提高生產效益。
【具體實施方式】
[0024] 下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。
[0025] -、基于廢棄鉆井液與鉆屑的固井工作液體系的制備 [00%] 實施例1
[0027] 配方:廢棄鉆井液（1.10g/cm3)100份、細磨廢棄鉆屑10份、固化劑30份、氨氧化鋼 0.5份、九水娃酸鋼0.5份、五棚酸鋼0.1份、徑乙基纖維素0.1份。
[0028] 實施例2
[0029] 配方:廢棄鉆井液（1.20g/cm3)100份、細磨廢棄鉆屑20份、固化劑40份、氨氧化鐘 0.5份、碳酸巧1份、水楊酸鋼0.3份、木質橫酸巧0.5份。
[0030] 實施例3
[0031] 配方:廢棄鉆井液（1.55g/cm3) 100份、細磨廢棄鉆屑40份、固化劑60份、氨氧化鋼2 份、碳酸鋼2份、巧樣酸鐘0.7份、木質素橫酸鋼1份。
[0032] 實施例4
[0033] 配方:廢棄鉆井液（1.75g/cm3) 100份、細磨廢棄鉆屑70份、固化劑80份、氨氧化鐘3 份、九水娃酸鋼4份、水楊酸鋼1.5份、木質素橫酸鋼1.5份。
[0034] 實施例5
[0035] 配方:廢棄鉆井液(2.05g/cm3)100份、細磨廢棄鉆屑100份、固化劑100份、氨氧化 鋼5份、碳酸鋼5份、巧樣酸鐘3份、徑乙基纖維素3份。
[0036] 二、廢棄鉆井液與鉆屑制備的固井工作液體系的性能測試
[0037] 將實施例1、實施例2、實施例3、實施例4、實施例5分別按照水泥漿體國家標準GB/ T19139-2012進行固化液漿體的配制，測定該固化液體系的密度、流動度和稠化時間等基礎 性能，W及在不同養護溫度下固化體的抗壓強度。
[0038] 廢棄鉆井液與鉆屑制備的固井工作液體系工程性能結果見表1，廢棄鉆井液與鉆 屑制備的固井工作液體系抗壓強度評價結果見表2。
[0039] 表1廢棄鉆井液與鉆屑制備的固井工作液體系工程性能評價
[0040]
[0041] 表1實驗結果表明，本發明廢棄鉆井液與鉆屑制備的固井工作液體系具有良好的 工程性能，能夠滿足現場固井施工的要求。
[0042] 表2廢棄鉆井液與鉆屑制備的固井工作液體系抗壓強度評價
[0043]
[0044] 其中實施例4和5在高溫增壓養護蓋中進行養護。
[0045] 通過分析表2的實驗結果可知，該廢棄鉆井液與鉆屑制備的固井用工作液體系在 各種條件下養護固化后的固化體能夠保持強度并逐漸增強，并未出現強度衰減現象。而且 在低密度體系中，強度也完全符合固井作業中填充段的強度要求，并隨著養護溫度的提高， 強度不斷發展。
[0046] 綜上所述，本發明符合普通固井工作液的性能要求，與傳統MTC體系和低密度水泥 漿體系相比，具有較好的經濟適用性，且對于廢棄鉆井液與鉆屑的消耗量也非常巨大，滿足 鉆井現場廢棄鉆井液處理的需求，其固井現場施工工藝與傳統固井施工工藝無異，使得其 具有很好的工程適用性。
【主權項】
1. 一種廢棄鉆井液與鉆肩制備的固井工作液體系，由以下各組分按其重量份組成： 廢棄鉆井液 1〇〇份， 廢棄鉆屑 10~100份， 固化劑 30~100份， 激活劑 0.5~5份， 激活助劑 0.5~5份， 抗污染劑 0.1~3份， 稀釋劑 0..1-3份； 所述固化劑為礦渣和海泡石以50:2的質量比例復配而成； 所述激活劑是氫氧化鈉或氫氧化鉀； 所述激活助劑是九水硅酸鈉、碳酸鈉、碳酸鈣或其混合物； 所述抗污染劑是水楊酸鈉、檸檬酸鉀、五硼酸鈉或其混合物； 所述稀釋劑是木質素磺酸鈉、木質素磺酸鈣、羥乙基纖維素或其混合物。2. 如權利要求1所述的一種廢棄鉆井液與鉆肩制備的固井工作液體系，其特征在于，所 述廢棄鉆井液為現場取樣的廢棄水基鉆井液，其密度范圍為1.10-2.05g/cm 3。3. 如權利要求1所述的一種廢棄鉆井液與鉆肩制備的固井工作液體系，其特征在于，所 述鉆肩為鉆井過程中產生，由鉆井液振動篩分離獲取，并磨制為粒徑小于300μπι的顆粒。4. 如權利要求1所述的一種廢棄鉆井液與鉆肩制備的固井工作液體系，其特征在于，所 述固化劑為礦渣和海泡石以50:2的質量比例復配而成，其中礦渣為S105級細磨水淬高爐礦 渣，海泡石為粒徑不小于100μπι的粉體。
【文檔編號】C09K8/467GK105925254SQ201610454959
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月22日
【發明人】程小偉, 梅開元, 郭小陽, 張興國, 李早元, 莊稼, 宋玉龍, 周彪, 金也, 劉健
【申請人】西南石油大學