井壁加固材料及其制备方法

摘要

本发明涉及石油钻井工程技术领域，是一种井壁加固材料技术领域，该井壁加固材料的原料包括密封材料、固化材料和支撑材料，该井壁加固材料按下述方法得到：将所需量的密封材料、固化材料和支撑材料搅拌混合均匀即得到井壁加固材料。本发明的井壁加固材料除了具有现有的综合堵漏剂的优良性能外，封堵强度更好、封堵深度更小，同时能更好的封堵性能和更好的保持井壁稳定的能力，可以大幅拓宽了钻井液安全密度窗口，为快速安全钻井提高了保障，并且可以有效地降低防漏堵漏成本。

权利要求

1.一种井壁加固材料，其特征在于原料按重量份数计组成为密封材料20份至30份、固化材料40份至60份和支撑材料20份至30份；其中：该井壁加固材料按下述方法得到：将所需量的密封材料、固化材料和支撑材料搅拌混合均匀即得到井壁加固材料；密封材料为核桃壳粉、云母粉和锯末粉中的一种以上；固化材料为碳酸钙、氧化钙和硅酸盐水泥中的一种以上；支撑材料为橡胶颗粒和石墨颗粒中的一种以上；密封材料的颗粒直径为150微米至250微米；固化材料的颗粒直径为650微米至850微米；支撑材料的颗粒直径为38微米至2000微米。

2.一种根据权利要求1所述的井壁加固材料的制备方法，其特征在于按下述方法进行：

将所需量的密封材料、固化材料和支撑材料搅拌混合均匀即得到井壁加固材料；其中：密封材料为核桃壳粉、云母粉和锯末粉中的一种以上；固化材料为碳酸钙、氧化钙和硅酸盐水泥中的一种以上；支撑材料为橡胶颗粒和石墨颗粒中的一种以上；密封材料的颗粒直径为150微米至250微米；固化材料的颗粒直径为650微米至850微米；支撑材料的颗粒直径为38微米至2000微米。

说明书

井壁加固材料及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及石油钻井工程技术领域，是一种井壁加固材料技术领域。

背景技术

[0002] 井壁加固技术就是在钻穿部分不稳定地层后，为保证下一阶段的安全钻进，通过采用特殊的钻井液预处理技术，对已钻的不稳定地层实施封堵加固，使井壁的稳定性能和承压能力明显提高，从而拓宽安全密度(压力)窗口，降低下部复杂地层的钻井难度。目前常用的井壁加固技术中用到的井壁加固材料为综合堵漏剂，但是使用综合堵漏剂在进行井壁加固的过程中，存在封堵强度不够、封堵深度大，而且目前常用的综合堵漏剂（LCM）由于里面含有纤维性物质及其它大颗粒产品，导致其随钻井液循环至地面后，大部分材料无法经过钻井液固控设备，造成极大浪费。

发明内容

[0003] 本发明提供了一种井壁加固材料及其制备方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决目前使用综合堵漏剂在进行井壁加固技术过程中存在封堵强度低、封堵深度大和大部分材料无法经过钻井液固控设备极易造成浪费的问题。

[0004] 本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种井壁加固材料，其原料按重量份数计包括密封材料20份至30份、固化材料40份至60份和支撑材料20份至30份。

[0005] 下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进：

[0006] 上述井壁加固材料按下述方法得到：将所需量的密封材料、固化材料和支撑材料搅拌混合均匀即得到井壁加固材料。

[0007] 上述密封材料为核桃壳粉、云母粉和锯末粉中的一种以上；或/和，固化材料为碳酸钙、氧化钙和硅酸盐水泥中的一种以上；或/和，支撑材料为橡胶颗粒和石墨颗粒中的一种以上。

[0008] 上述密封材料的颗粒直径为150微米至250微米；或/和，固化材料的颗粒直径为650微米至850微米；支撑材料的颗粒直径为38微米至2000微米。

[0009] 本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种井壁加固材料的制备方法，按下述方法进行：将所需量的密封材料、固化材料和支撑材料搅拌混合均匀即得到井壁加固材料；其中，其原料按重量份数计包括密封材料20份至30份、固化材料40份至60份和支撑材料20份至30份。

[0010] 下面是对上述发明技术方案之二的进一步优化或/和改进：

[0011] 上述密封材料为核桃壳粉、云母粉和锯末粉中的一种以上；或/和，固化材料为碳酸钙、氧化钙和硅酸盐水泥中的一种以上；或/和，支撑材料为橡胶颗粒和石墨颗粒中的一种以上。

[0012] 上述密封材料的颗粒直径为150微米至250微米；或/和，固化材料的颗粒直径为650微米至850微米；支撑材料的颗粒直径为38微米至2000微米。

[0013] 本发明的井壁加固材料除了具有现有的综合堵漏剂的优良性能外，封堵强度更好、封堵深度更小，同时能更好的封堵性能和更好的保持井壁稳定的能力，可以大幅拓宽了钻井液安全密度窗口，为快速安全钻井提高了保障，并且可以有效地降低防漏堵漏成本。

具体实施方式

[0014] 本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

[0015] 下面结合实施例对本发明作进一步描述：

[0016] 实施例1，该井壁加固材料的原料按重量份数计包括密封材料20份至30份、固化材料40份至60份和支撑材料20份至30份。

[0017] 实施例2，该井壁加固材料的原料按重量份数计包括密封材料20份或30份、固化材料40份或60份和支撑材料20份或30份。

[0018] 实施例3，该井壁加固材料按下述方法得到：将所需量的密封材料、固化材料和支撑材料搅拌混合均匀即得到井壁加固材料。

[0019] 实施例4，作为上述实施例的优化，密封材料为核桃壳粉、云母粉和锯末粉中的一种以上；或/和，固化材料为碳酸钙、氧化钙和硅酸盐水泥中的一种以上；或/和，支撑材料为橡胶颗粒和石墨颗粒中的一种以上。

[0020] 实施例5，作为上述实施例的优化，密封材料的颗粒直径为150微米至250微米；或/和，固化材料的颗粒直径为650微米至850微米；支撑材料的颗粒直径为38微米至2000微米。

[0021] 将对根据本发明上述实施例得到的井壁加固材料的性能进行评价：

[0022] 将目前使用的综合堵漏剂（下面简称LCM）与根据本发明上述实施例得到的井壁加固材料（下面简称WSM）进行砂床封堵实验，具体试验方法，将LCM和WSM按不同加量分别加入到4%膨润土浆（膨润土为符合国标GB/T 5005-2001的钻井液用膨润土）中，在一定压差作用下待材料在石英砂表面形成封堵层后再继续加压，观察记录膨润土将再次发生漏失（封堵层被突破）的压力，用该压力值作为封堵强度的评价指标，突破压力越大，封堵强度越高。将形成的封堵层取出，沿轴向剖开，直接用尺子测量封堵层厚度，即为封堵深度。结果记录平均值如表1所示。

[0023] 表1

[0024]名称 加量，% 时间，min 封堵压差，MPa 封堵强度，MPa 封堵深度，mmLCM 2 30 0.7 1.0 25
WSM 2 30 0.7 1.8 22
LCM 3 30 0.7 1.5 21
WSM 3 30 0.7 2.1 18
LCM 4 1.0 2.0 6.6 6.8
WSM 4 1.0 2.0 10.5 6.0

[0025] 由表1中数据可以看出，相同实验条件下，根据本发明上述实施例得到的井壁加固材料的封堵强度相比于目前使用的综合堵漏剂的封堵强度要大得多，但封堵深度要小，说明根据本发明上述实施例得到的井壁加固材料具有更好的封堵性能和更好的保持井壁稳