本發明涉及石油鉆井領域,特別涉及一種井眼強化方法。
背景技術:
在油氣鉆探過程中,井壁穩定是廣泛存在的問題。井壁失穩易造成井壁垮塌、縮徑、漏失、卡鉆及儲層污染等井下復雜情況和事故,不僅會拖延鉆井周期,增加鉆井成本,也會影響后續采油作業。嚴重時還可能使部分井眼報廢甚至使整個井眼報廢。造成井壁失穩的因素概括起來可分為三大類,包括地質、鉆井液物理和化學、鉆井作業等因素。改變鉆井液的特性是目前井壁穩定的最主要手段之一,而形成致密而堅韌的泥餅則是保障井壁穩定的關鍵因素。
目前,針對井壁穩定問題,多采用在鉆井液中加入封堵劑來解決。在研究和現場應用中,有諸多的封堵劑和鉆井液體系。如,陳二丁將納米乳液和成膜抑制劑sd-805加入到黑色正電膠鉆井液中,研制出成膜強抑制納米封堵鉆井液(成膜強抑制納米封堵鉆井液的研究.鉆井液與完井液,2011)。疏水型非離子型納米乳液巨大的比表面積增大了鉆井液的潤滑性與防塌性。由于非離子型表面活性劑sd-805能形成界面化學勢差使其封堵能力、吸附能力很強。多種材料的協同作用使得該鉆井液在井壁穩定、減小儲層傷害等方面具有很大優勢。
劉寶生將超低滲透鉆井液技術與廣譜型暫堵技術相結合,研發出一種新型成膜封堵鉆井液(cbf),其主要成分是成膜劑、暫堵劑和超低滲透劑。其作用機理是:此鉆井液遇到孔隙喉道時,幾種封堵劑相互作用在漏失處形成一層封堵膜,阻止固相與液相的侵入。與其他鉆井液處理劑復配使用,防塌能力更佳。在旅大10-1油田的現場應用說明:該鉆進液的封堵性、抑制性、潤滑性、防塌性、油層保護性能均能滿足現場要求。
呂開河以屏蔽暫堵劑zpj、可變性粒子和填充加固劑為主要成分研制出的自適應屏蔽暫堵鉆井液,該封堵劑的最大優點在于無需確切了解孔徑分布就可以進行封堵,應屏蔽暫堵鉆井液,該封堵劑的最大優點在于無需確切了解孔徑分布就可以進行封堵,因為此封堵劑本質上是兩性聚合物,疏水性內層與親水性外層行成的封閉膜具有二維無限性和一維有限性可以封堵大范圍孔徑。此外,加固劑的添加降低了膜的滲透率。實驗結果表明:該鉆井液封堵率近100%,封堵強度達9mpa。
bp勘探公司以應力屏蔽理論為理論基礎研制出一種多功能鉆井液。低滲透的封堵劑在裂縫處形成能夠實現壓力封隔的封堵層,并且根據理想填充原理確定封堵劑顆粒的粒徑。bp勘探公司現場試驗表明:此鉆井液對頁巖、砂巖上的微小裂縫具有很好的封堵效果。
向朝綱研制出一種適用于水基鉆井液的熱塑性聚酯類封堵劑fdj-ef。在一定的溫度范圍內,fdj-ef粒子能夠產生變形,壓差可以將其擠入裂縫,在裂縫內形成低滲透的封堵層。在軟化溫度以外,粒子沒有變形因此不具備封堵能力。fdl-ef封堵劑對近井壁微裂縫可以起到顯著的封堵作用,能有效解決避免脆硬性泥頁巖井壁失穩問題。
菲利普斯公司的rebound研制出一種彈性石墨封堵劑。彈性石墨化學穩定性高,而且具有凝膠一樣的彈性與變形性,在壓力下可以先收縮后膨脹,能夠根據孔隙、裂縫的大小和形狀進行自適應封堵。
這些研究對生物礦化材料的仿生合成起著重要的推動作用,但仍未能生長成具有天然碳酸鈣結構(如軟體動物中的高度規則的碳酸鈣殼層、腕足動物的半珍珠層)的仿生材料,或者方法和材料性能還有待進一步提高。同時,利用自組裝技術制備的薄膜還未應用到石油工程領域,在此方面還有非常大的拓展空間。
技術實現要素:
本發明的目的是針對現有技術存在的問題,提供一種用于井眼強化的方法,該方法中利用碳酸鈣和聚合物的自組裝技術,在鉆井井壁上形成致密、堅固的表面膜,用于對井壁進行加固,拓寬鉆井液的安全密度窗口,保障鉆井安全。
該方法是在仿生固壁理論的基礎上形成的現場實施方法。其發明技術方案是這樣實現的:
在五個鉆井液用泥漿罐中分別配制間隔液(0.1%~0.8%,wt%)、陽離子聚合物溶液(0.1%~0.8%,wt%)、na2co3溶液(1%~3%,wt%)、cacl2溶液(1%~3%,wt%)、陰離子聚合物溶液(0.1%~0.8%,wt%)。
首先,利用泥漿泵往井眼內泵入1~3m3間隔液,然后按照陽離子聚合物溶液、na2co3溶液、cacl2溶液、陰離子聚合物溶液的順序把上述液體泵送入井眼內,每種液體的泵入體積為1~3m3,然后停頓3-10分鐘,此為一個循環。經過5~10個循環后,再泵入間隔液1~3m3,然后利用鉆井液將上述溶液頂替出井眼即完成井壁加固過程。
上述方案中,陽離子聚合物溶液ph范圍為4.0±0.5;陰離子聚合物溶液ph范圍為8.0±0.5。
上述方案中,間隔液為超短纖維素纖維、聚酯超短纖維、聚丙烯酰胺酚、高粘羧甲基纖維素中的一種或幾種的組合配制的溶液。
上述方案中,配制陽離子聚合物溶液用的陽離子聚合物為pdda(鄰苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯)、pah(聚鹽酸丙烯胺)、wscp(聚氧乙烯氯化二甲亞銨)中的一種或幾種的組合。
上述方案中,配制陰離子聚合物溶液用的陰離子聚合物為paa(鹽酸苯丙醇胺)、pmaa(聚甲基丙烯酸)、apam(水解聚丙烯酰胺)中的一種或幾種的組合。
本發明與現有技術相比具有以下優勢:
本發明中井壁加固的原理是利用自組裝技術實現碳酸鈣顆粒的層層沉積,以此形成沉積層加固井壁。此方法生產的沉積層具有非常好的附著性能、致密性和韌性,井眼強化效果較好。
具體實施方式
實施例1:
在不同泥漿罐中分別配制質量百分比為0.1%的pdda溶液(ph=3.5)、質量百分比1%的na2co3溶液、質量百分比1%cacl2溶液、質量百分比0.1%的paa溶液(ph=7.5)陰離子聚合物溶液。然后在泥漿罐中配制質量百分比為0.1%超短纖維素纖維溶液,并攪拌均勻。首先,利用泥漿泵往井眼中泵入1m3超短纖維素纖維溶液,再按順序分別泵入1m3pdda溶液、1m3na2co3溶液、1m3cacl2溶液、再泵入1m3paa溶液,泵入后停頓5分鐘,此泵入過程做為一個循環。經過8個循環后,再泵入1m3超短纖維素纖維溶液,然后再利用鉆井液將上述溶液頂替出井眼即完成井壁加固過程。
實施例2:
在不同泥漿罐中分別配制質量百分比為0.2%的wscp溶液(ph=4)、質量百分比2%的na2co3溶液、質量百分比2%cacl2溶液、質量百分比0.2%的pmaa溶液(ph=8)陰離子聚合物溶液。然后在泥漿罐中配制質量百分比為0.2%聚丙烯酰胺酚溶液,并攪拌均勻。首先,利用泥漿泵往井眼中泵入1m3聚丙烯酰胺酚溶液,再按順序分別泵入1m3wscp溶液、1m3na2co3溶液、1m3cacl2溶液、再泵入1m3pmaa溶液,泵入后停頓5分鐘,此泵入過程做為一個循環。經過5個循環后,再泵入1m3聚丙烯酰胺酚溶液,然后再利用鉆井液將上述溶液頂替出井眼即完成井壁加固過程。
實施例3:
在不同泥漿罐中分別配制質量百分比為0.8%的pah溶液(ph=4)、質量百分比3%的na2co3溶液、質量百分比3%cacl2溶液、質量百分比0.8%的apam溶液(ph=8)陰離子聚合物溶液。然后在泥漿罐中配制質量百分比為0.2%高粘羧甲基纖維素溶液,并攪拌均勻。首先,利用泥漿泵往井眼中泵入1m3高粘羧甲基纖維素溶液,再按順序分別泵入1m3wscp溶液、1m3na2co3溶液、1m3cacl2溶液、再泵入1m3pmaa溶液,泵入后停頓5分鐘,此泵入過程做為一個循環。經過10個循環后,再泵入1m3高粘羧甲基纖維素,然后再利用鉆井液將上述溶液頂替出井眼即完成井壁加固過程。