一种防漏失钻井液材料及其使用方法
阅读说明：本技术 一种防漏失钻井液材料及其使用方法 (Leakage-proof drilling fluid material and using method thereof ) 是由 黄熠 李炎军 罗鸣 张万栋 韩成 张超 彭巍 李文拓 曾春珉 于 2021-10-20 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种防漏失钻井液材料及其使用方法。本发明的防漏失钻井液材料,包括如下重量份的组分：钻井液100份,柔性剂1～3份,防漏剂4～6份,增强剂2～8份,所述防漏剂由弹性石墨、纤维材料、油溶树脂、多孔材料、碳酸钙、石英砂、核壳类粒子和植物果壳颗粒组成；所述增强剂为平均粒径800～1500μm的塑料颗粒,具有类球体、正四面体、正八面体、正十二面体中的至少三种形态。本发明通过柔性剂、防漏剂和增强剂,协同作用,在钻井过程中实现主动防御-主动强化-强制强化的连续增强过程,具有高抗压、高抗剪切性能,有效避免了深层钻井过程出现了漏失情况。(The invention discloses a leakage-proof drilling fluid material and a using method thereof. The leakage-proof drilling fluid material comprises the following components in parts by weight: 100 parts of drilling fluid, 1-3 parts of a flexibilizer, 4-6 parts of a leak preventer and 2-8 parts of a reinforcing agent, wherein the leak preventer consists of elastic graphite, a fiber material, oil-soluble resin, a porous material, calcium carbonate, quartz sand, core-shell particles and plant shell particles; the reinforcing agent is plastic particles with the average particle size of 800-1500 mu m, and has at least three forms of a spheroid, a regular tetrahedron, a regular octahedron and a regular dodecahedron. The invention realizes the continuous strengthening process of active defense, active strengthening and forced strengthening in the drilling process through the synergistic effect of the flexibilizer, the leak preventer and the reinforcing agent, has high compression resistance and high shear resistance, and effectively avoids the leakage condition in the deep drilling process.)
技术领域
本发明涉及油田钻井液技术领域，更具体的，涉及一种防漏失钻井液材料及其使用方法。
背景技术
随着陆地和海洋石油天然气资源开发由浅层向5000m以上的深层转变，超5000m超层钻井液技术也得到了快速的发展。与此同时，深层钻井过程中的井漏问题也随之出现。与浅层钻井相比，深层钻井由于高温高压影响，井漏问题发生更频繁，重复漏失次数多，极大的影响了钻井效率。用于浅层钻井的防漏方法难以适用于深层钻井。
现有的防漏失方法主要包括两种方式：(1)普通钻井液配合防漏材料进行防漏失；中国专利申请CN105062440A公开了一种堵漏防漏材料，通过纤维、聚合物微球、聚合物粉末、高炉矿渣等来提升地层的防漏效果，但大量的纤维会在压差效应下出现快速浓集，导致孔隙或微裂缝口封门的现象，聚合物微球和矿渣本身的强度也存在较大的问题，在高温高压的地层条件下很难起到有效的防漏效果；(2)使用防漏钻井液进行防漏失，中国专利申请CN105199685A公开了一种诱导性裂缝防漏堵漏的水基钻井液，提供了利用聚合物凝胶堵漏剂、桥塞堵漏剂、橡胶粒、单向压力封堵剂、锯末、云母、蛭石等颗粒的随钻封堵方案，但上述颗粒对裂缝和空隙的适应性较差，难以在高温高压地层的长裸眼段具有长期稳定的高承压、高抗剪切性能。
因此，需要开发出一种防漏失钻井液材料，应用于深层钻井可有效随钻防漏。
发明内容
本发明为克服上述现有技术所述的深层钻井防漏失效果差的缺陷，提供一种防漏失钻井液材料，通过柔性剂、防漏剂和增强剂，协同作用，在钻井过程中实现主动防御-主动强化-强制强化的连续增强过程，具有高抗压、高抗剪切性能，有效避免了深层钻井过程出现了漏失情况。
本发明的另一目的在于提供上述防漏失钻井液材料的使用方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种防漏失钻井液材料，包括如下重量份的组分：
钻井液100份，
柔性剂1～3份，
防漏剂4～6份，
增强剂2～8份，
所述防漏剂由弹性石墨、纤维材料、油溶树脂、多孔材料、碳酸钙、石英砂、核壳类粒子组成；
所述增强剂为平均粒径800～1500μm的塑料颗粒，具有类球体、正四面体、正八面体、正十二面体中的至少三种形态。
本发明的防漏失钻井液材料中，柔性剂可以填充钻井时产生的部分微孔和极微小裂缝地层；防漏剂可覆盖0～800μm范围内大部分孔隙和微裂缝，通过弹性石墨等多种材料复配，保证了防漏剂与钻井液协同配合形成的风度具有良好的弹性变形空间，抗剪切性能优异，能够在高温高压地层的多压力系统下具有良好适应性；增强剂为具有多种形态的塑料颗粒，实现薄弱地层的颗粒嵌入，提高易失稳部分的填充和支撑能力，在提高强度的同时，进而保证防漏剂和柔性剂能够进入钻井过程中的薄弱部分，形成稳定封堵区，实现防漏失效果。
优选地，所述钻井液为水基钻井液或油基钻井液。
优选地，所述油基钻井液的油水比≥4。
优选地，所述油基钻井液中的油为5#白油和/或0#柴油。
优选地，所述水基钻井液为聚合物钻井液、聚合物氯化钾(Plus/KCl)钻井液或强抑制聚胺(HEM)钻井液中的一种或几种。
优选地，所述柔性剂为沥青、低热塑性材料或石蜡中的一种或几种。
所述低热塑性材料为聚醋酸乙烯酯或硬聚氯乙烯。
低热塑性保证滤液渗流通道在不同温度形态下的颗粒性或液体填充型封堵，且可强化钻井液本身的低失水造壁性。
优选地，所述低热塑性材料的平均粒径≤500μm。
优选地，所述沥青为乳化沥青或磺化沥青。
当钻井液为油基钻井液时，可搭配乳化沥青；当钻井液为水基钻井液时，可搭配磺化沥青。
优选地，所述防漏剂的平均粒径≤800μm。
优选地，所述弹性石墨在52MPa、30min条件下回弹率≥40％，且在30MPa、30min条件下回弹率≥60％。
所述弹性石墨的回弹率按照JB/T 9141.4-2013标准方法检测。
优选地，所述纤维材料为木棉纤维、丝纤维、亚麻纤维、椰子纤维、石棉纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯晴纤维或金属纤维中的至少五种。
优选地，所述油溶树脂包括脆性油溶树脂和/或可塑性油溶树脂。
可选地，所述脆性油溶树脂可以为油溶性聚苯乙烯、改性酚醛树脂、二聚松香酸中的一种或几种。
可选地，所述可塑性油溶树脂可以为氨基树脂、丙烯酸树脂、硝基树脂中的一种或几种。
优选地，所述多孔材料的平均孔径为50～100nm，所述多孔材料的密度为1.8～2.4g/cm3。
优选地，所述多孔材料为金属纤维毡、硅气凝胶、开孔橡胶或活性炭中的一种或几种。
优选地，所述碳酸钙为100目、200目、400目、800目、1500目、2500目的不同粒径碳酸钙按照质量比1：(0.8～1.2)：(0.8～1.2)：(0.8～1.2)：(0.8～1.0)：(0.6～0.8)的混合物。
优选地，所述石英砂为经硅烷偶联剂改性的石英砂。
优选地，所述核壳类粒子的壳为聚甲基丙烯酸甲酯，核为丙烯酸酯化聚氨酯。
优选地，所述防漏剂还包括植物果壳颗粒。
更优选地，所述植物果壳颗粒为核桃壳颗粒和/或棉籽壳颗粒。
优选地，所述增强剂由平均粒径为800～1000μm的第一粒径塑料颗粒、平均粒径为1000～1200μm(不包括1000μm)的第二粒径塑料颗粒、平均粒径为1200～1500μm(不包括1200μm)的第三粒径塑料颗粒组成。
优选地，所述第一粒径塑料颗粒、第二粒径塑料颗粒和第三粒径塑料颗粒的质量比为3～4：2～3：1～2。
优选地，所述增强剂为正四面体时，正四面体棱长≤1500μm；所述增强剂为正八面体时，正八面体任一顶点至其他顶点长度≤1500μm；所述增强剂为正十二面体时，正十二面体任一顶点至其他顶点长度≤1500μm。
优选地，所述塑料颗粒的热变形温度≥190℃。
优选地，所述塑料颗粒为聚醚酰亚胺、聚苯并咪唑、聚酰胺酰亚胺中的一种或几种。
优选地，所述增强剂由如下方法制得：
将塑料使用不同尺寸的球体、正十二面体、正八面体、正四面体模具注塑成型，得到具有类球体、正四面体、正八面体或正十二面体形态的塑料颗粒。
优选地，所述防漏剂由如下方法制备得到：
将弹性石墨、纤维材料、油溶树脂、多孔材料、碳酸钙、石英砂、核壳类粒子和植物果壳颗粒(如有)混合均匀，即得。
本发明还保护上述防漏失钻井液材料的使用方法，包括如下步骤：
S1.将钻井液与柔性剂混合均匀后，加入防漏剂，进行钻井，循环过程中持续补入防漏剂；
S2.根据地层漏失情况，补充增强剂，继续钻井：
漏失速率<0.0001m3/h时，补充2重量份的第一粒径增强剂；
漏失速率为0.0001～5m3/h时，补充3～4重量份的第一粒径增强剂、2～3重量份的第二粒径增强剂和1～2重量份的第三粒径增强剂。
发明人研究发现，在正常钻井过程中，钻井液正常损耗条件下，加入800～1000μm粒径的第一粒径增强剂；在钻井液出现5m3/h以内的小排量漏失后，加入复配粒径的增强剂，循环后根据漏失情况在2～4h范围内继续补充增强。按照此方法在深层钻井过程中，在高温高压地层井壁薄弱区进行主动防御-主动强化-强制强化的连续增强过程，在易漏结构去形成致密的内外泥饼封堵区，有效避免漏失情况。
优选地，步骤S1中，所述补入防漏剂的量为每小时补入2～3重量份防漏剂。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过柔性剂、防漏剂和增强剂，协同作用，在钻井过程中实现主动防御-主动强化-强制强化的连续增强过程，具有高抗压、高抗剪切性能，有效避免了深层钻井过程出现了漏失情况。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
实施例即对比例中的原料均可通过市售得到；
弹性石墨，在52MPa、30min条件下回弹率≥40％，在30MPa、30min条件下回弹率≥60％；
核壳类粒子，壳为聚甲基丙烯酸甲酯，核为丙烯酸酯化聚氨酯；
纤维材料，由木棉纤维、丝纤维、亚麻纤维、椰子纤维和石棉纤维组成；
碳酸钙为100目、200目、400目、800目、1500目、2500目的不同粒径碳酸钙按照质量比1：1：1：1：0.8：0.8的混合物；
增强剂，由如下方法制得：
将聚醚酰亚胺使用不同尺寸的球体、正十二面体、正八面体、正四面体模具注塑成型，得到具有类球体、正四面体、正八面体或正十二面体形态的塑料颗粒；
模具正四面体时，正四面体棱长≤1500μm；模具为正八面体时，正八面体任一顶点至其他顶点长度≤1500μm；模具为正十二面体时，正十二面体任一顶点至其他顶点长度≤1500μm。
除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
实施例1
某高温高压井5010m，钻井使用聚合物钻井液，钻井液密度1.52g/cm3，按照如下方法进行钻井并随钻补漏：
在聚合物钻井液100份中加入2重量份的柔性剂(柔性剂的具体组成为乳化沥青、聚醋酸乙烯酯和石蜡按照质量比1:1:1的混合物)，钻井110m；
加入4重量份的防漏剂(防漏剂具体组成为弹性石墨、纤维材料、油溶性聚苯乙烯、活性炭、碳酸钙、硅烷偶联剂改性的石英砂、核壳类粒子和核桃壳颗粒按照质量比0.3:1.5:1:0.5:2:1:1:0.5的混合物)，继续钻井，未出现漏失情况；
加入2重量份的第一粒径增强剂(聚醚酰亚胺，平均粒径为860μm，形态为类球体、正四面体和正十二面体)，继续钻井，未发生漏失。
实施例2
某高温高压井5823m，钻井使用聚合物钻井液，钻井液密度1.62g/cm3，按照如下方法进行钻井并随钻补漏：
在聚合物钻井液100份中加入2重量份的柔性剂(柔性剂的具体组成为乳化沥青、硬聚氯乙烯和石蜡按照质量比1:1:1的混合物)，钻井65m；
加入5重量份的防漏剂(防漏剂具体组成为弹性石墨、纤维材料、丙烯酸树脂、金属纤维毡、碳酸钙、硅烷偶联剂改性的石英砂、核壳类粒子和棉籽壳颗粒按照质量比0.3:1.5:1:0.5:2:1:1:0.5的混合物)，继续钻井，出现2.3m3/h漏失情况；
加入3重量份的第一粒径增强剂(平均粒径860μm，形态为类球体、正四面体和正十二面体)，加入2重量份的第二粒径增强剂(平均粒径1110μm，形态为类球体、正八面体和正十二面体)，加入1重量份的第三粒径增强剂(平均粒径1350μm，形态为类球体、正四面体和正八面体)，继续钻井，未发生漏失。
实施例3
某高温高压井5925m，钻井使用油基钻井液，油水比为85:15，油为5#白油，钻井液密度1.64g/cm3，按照如下方法进行钻井并随钻补漏：
在油基钻井液100份中加入2重量份的柔性剂(柔性剂组成同实施例1)，钻井126m；
加入5重量份的防漏剂(防漏剂组成同实施例1)，继续钻井，出现2.7m3/h漏失情况；
加入3重量份的第一粒径增强剂(平均粒径为910μm，形态为类球体、正十二面体)，加入2重量份的第二粒径增强剂(平均粒径为1120μm，形态为类球体、正十二面体、正八面体)，加入1重量份的第三粒径增强剂(平均粒径为1380μm，形态为类球体、正十二面体、正八面体、正四面体)，继续钻井，未发生漏失。
对比例1
某高温高压井6020m，钻井使用聚合物钻井液，钻井液密度1.65g/cm3，按照如下方法进行钻井并随钻补漏：
在聚合物钻井液100份中加入3重量份1000目碳酸钙颗粒(13～75μm)，钻进23m发生漏失，漏速1.8m3/h；
加入3重量份1000目碳酸钙颗粒(13～75μm)及2重量份200目核桃壳颗粒(75～150μm)，钻进11m后发生钻井液漏失，漏失速率为3.9m3/h，未达到成功堵漏效果。
在聚合物钻井液100份中加入2重量份的柔性剂(组成同实施例1)、加入4重量份的防漏剂(组成同实施例1)、补充4重量份的第一粒径增强剂(组成同实施例2)、2重量份的第二粒径增强剂(组成同实施例2)和2重量份的第三粒径增强剂(组成同实施例2)，继续钻井，未发生漏失。
对比例2
某高温高压井5763m，钻井使用油基钻井液，油水比为80:20，油为5#白油，钻井液密度1.59g/cm3，按照如下方法进行钻井并随钻补漏：
在聚合物钻井液100份中加入4重量份1000目碳酸钙颗粒(13～75μm)，钻进46m发生漏失，漏速3.2m3/h；
加入4重量份1000目碳酸钙颗粒(13～75μm)及2重量份200目核桃壳颗粒(75～150μm)，钻进9m后发生钻井液漏失，漏失速率3.1m3/h，未达到成功堵漏效果；
在油基钻井液100份中加入2重量份的柔性剂(组成同实施例2)、4重量份的防漏剂(组成同实施例2)、3重量份的第一粒径增强剂(组成同实施例2)、2重量份的第二粒径增强剂(组成同实施例2)和2重量份的第三粒径增强剂(组成同实施例2)，继续钻井，未发生漏失。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
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