大型漏失井堵漏技術(shù)研究與應(yīng)用匯報資料

,大型漏失井堵漏技術(shù)研究與應(yīng)用,項目負責人：岳妍華羅平亞匯報人：聶勛勇,長慶鉆井工程總公司：岳妍華張建卿吳付頻李章順陳仲銀王偉良陳華西南石油大學(xué)：羅平亞王平全聶勛勇張新民崔茂榮周成華楊莉,2008年7月,匯報的主要內(nèi)容,項目考核指標與完成情況長慶油田的井漏規(guī)律及處理技術(shù)新型聚合物堵漏劑性能堵漏原理與工藝技術(shù)研究長慶油田凝膠ZND現(xiàn)場應(yīng)用結(jié)論與建議,項目考核指標與完成情況,合同規(guī)定的內(nèi)容長慶油田大型漏失井鉆井井漏處理工藝技術(shù)研究新型聚合物堵漏劑性能特點、堵漏原理與堵漏工藝研究試驗3口井，推廣應(yīng)用5-6口井主要考核指標裂縫性漏失，同一漏層一次堵漏成功率達到50%，堵漏成功后，西峰洛河層同一漏層反復(fù)漏失不大于2次；堵漏成功后，同一漏層反復(fù)漏失不大于2次；漏層承壓能力滿足密度1.30g/cm3鉆井液不漏；建立起一套成熟的堵漏工藝技術(shù),項目完成情況調(diào)研近幾年長慶油田大型井漏及其處理措施，分析了洛河組地層、劉家溝地層和延長組地層嚴重井漏的特點及原因，總結(jié)了長慶油田大型漏失井處理工藝技術(shù)；完成了新型聚合物堵漏劑的性能特點、堵漏施工配方、堵漏原理以及現(xiàn)場應(yīng)用工藝技術(shù)的研究，概括出選取凝膠ZND堵漏技術(shù)處理長慶油田大型漏失井的原則；新型聚合物凝膠ZND在長慶油田處理大型漏失井16口，共應(yīng)用22次，成功14次，失敗2次，見效8次，堵漏成功率63.6%。凝膠段塞”的堵漏原理為長慶油田處理大型漏失提供了新的思路，在此基礎(chǔ)上發(fā)展的凝膠ZND堵漏技術(shù)解決了很多長慶油田原來用橋塞和水泥漿堵不住的或采用橋塞和水泥漿堵漏要耗費大量時間和堵漏劑的大型漏失井堵漏問題，在一些原來堵漏無效的大型漏失井堵漏見到了效果，縮短了長慶油田鉆井周期，降低了鉆井成本。,長慶油田的井漏規(guī)律及處理技術(shù),長慶油田井漏特點西峰油田的漏失存在以下特點：大型漏失主要發(fā)生在洛河層，洛河組漏層發(fā)育水平裂縫和垂直裂縫，漏層裂縫發(fā)育程度和裂縫通道的多變性導(dǎo)致大型井漏堵漏無規(guī)律可循；漏層充分暴露或部分暴露后，單純橋塞堵漏漿很難提高破裂地層承壓能力，無論灌多少泥漿，靜液面始終在180200米左右。漏層含水，在注水泥堵漏過程中，地層水與水泥漿置換快，水泥漿無法駐留在裂縫中，在壓差作用下隨活躍的地層水流走，導(dǎo)致無水泥塞或形成的水泥塞膠結(jié)質(zhì)量差，注水泥漿后往往井筒漏層上下都有水泥塞，漏層時有時無，鉆到漏層就失返，增加了堵漏難度。,長慶油田的井漏規(guī)律及處理技術(shù),西峰油田洛河組大型漏失井特點：地層破裂壓力極低，漏失壓差達2.0MPa左右；漏失層與水泥塞膠結(jié)質(zhì)量差，隨著鉆井液的沖刷漏失極易發(fā)生反復(fù)，導(dǎo)致漏層位置難以確定，給堵漏工藝的優(yōu)選增加了難度，也增加了堵漏施工的風(fēng)險。,長慶油田的井漏規(guī)律及處理技術(shù),子洲區(qū)塊劉家地層漏失特點井漏與區(qū)塊關(guān)聯(lián)性強，在榆58井周圍井漏一般為劉家溝地層全井段漏失；同區(qū)域與地面海拔關(guān)聯(lián)性強，同一區(qū)塊相比，海拔越高，鉆井中劉家溝井漏的程度越嚴重；漏失越早的井漏失越嚴重，堵漏難度越大；漏失容易反復(fù)，泥漿光鉆桿擠壓堵漏大多數(shù)都能承壓1.0MPa以上,擠壓堵漏后能建立循環(huán),并且恢復(fù)鉆井,但是10-24小時后又出現(xiàn)同樣的井漏。靜止堵漏能建立循環(huán)，發(fā)生漏失，利用堵漏泥漿靜止3-5小時開泵能返出，鉆進循環(huán)沖開又漏失。剛進入漏層就采取防漏堵漏措施，堵漏效果比較好，一旦形成好的漏失通道，再進行堵漏就比較困難。,長慶油田的井漏規(guī)律及處理技術(shù),延長組地層井漏特點延長組地層區(qū)域性存在壓差性微裂縫，承壓能力較差，易發(fā)生壓差性井漏。泥漿密度過高，井筒液柱壓力大于地層承壓能力，或者操作上下鉆速度過快，猛提猛放，都可能導(dǎo)致激動壓力過大而誘發(fā)延長組井漏，發(fā)展為大型漏失，這類漏失處理也比較困難。,長慶油田的井漏規(guī)律及處理技術(shù),長慶油田常用防漏堵漏方法隨鉆堵漏微泡充氣鉆井防漏鉆井液擠壓堵漏漏失速度大于10m3/h的井，井漏發(fā)生后及時起鉆下光鉆桿，采取鉆井液擠壓堵漏措施。擠水泥堵漏,新型聚合物堵漏劑性能堵漏原理與工藝技術(shù)研究,凝膠堵漏機理的提出堵漏的兩種思路:堵漏劑材料強度大于P泥(包括靜壓力和動壓力)。P泥一P漏小于堵漏劑移動時所需壓降(堵漏劑是一種能完全隔絕地層流體與井筒之間聯(lián)系的段塞，它是移動阻力很大的結(jié)構(gòu)性流體)。提出隔斷式凝膠段塞堵漏機理針對裂縫性、溶洞性惡性漏失的堵漏的難點，依據(jù)第二種堵漏思路，已經(jīng)研制成功了油田堵漏用特種凝膠ZND，該堵漏材料進入漏層即能自動停止流動，并充滿漏失裂縫、溶洞空間，且難與油、氣、水相混合，形成能隔斷地層內(nèi)部流體與井筒流體的“凝膠段塞”，而使該段塞具有足夠的啟動壓差并大于泥漿柱壓力與地層流體壓力的差來達到堵漏的目的。,凝膠ZND性能研究（1）凝膠ZND的主要特性強剪切稀釋特性：約7s-1或靜止下，形成強的分子間連接，粘度達幾萬（13萬）mPa.s，約1000s-1）可剪切變稀，粘度可達10050mPa.s。在相同濃度下，凝膠ZND的粘度要比其它油田常用聚合物材料粘度高。,流體有很好的粘彈性，且彈性比例高：能過喉道膨脹、占據(jù)和充滿整個縫洞空間，能形成將地層流體與井筒完全隔斷的段塞。靜止后要使其移動必須克服足夠的彈性阻力。此流體能與其它固體材料（如橋塞粒子、水泥、搬土）混合而不影響流體上述特性。,新型聚合物堵漏劑性能堵漏原理與工藝技術(shù)研究,凝膠堵漏機理研究孔洞型漏失模擬,漏層可以充填不同粒徑的玻璃珠，鋼珠，礫石模擬孔洞性地層漏失，裝置可以加壓測量（03MPa），模擬結(jié)果可靠性大大增強，此外該裝置還可以加熱模擬上井漏地層溫度。,新型聚合物堵漏劑性能堵漏原理與工藝技術(shù)研究,凝膠段塞排水性,礫石粒徑組成（I）填充模擬漏層排水率測試數(shù)據(jù),礫石粒徑組成（II）填充模擬漏層排水率測試數(shù)據(jù),實驗發(fā)現(xiàn)凝膠ZND排水率都達到了99%以上，完全排走了孔洞中的流體。,新型聚合物堵漏劑性能堵漏原理與工藝技術(shù)研究,凝膠段塞的啟動壓力梯度,礫石粒徑組成（I）填充模擬漏層測試數(shù)據(jù),礫石粒徑組成（II）填充模擬漏層測試數(shù)據(jù),新型聚合物堵漏劑性能堵漏原理與工藝技術(shù)研究,凝膠段塞的啟動壓力梯度,凝膠具有很強的抗水稀釋能力，實驗的排水率均大于99，可以在漏層中形成凝膠段塞，所形成的凝膠段塞靜置23小時后，測得了凝膠段塞的啟動壓力，并且測得了凝膠段塞的啟動壓力梯度。,礫石粒徑組成（III）填充模擬漏層測試數(shù)據(jù),凝膠段塞確實能在漏層中能夠產(chǎn)生一個啟動壓降梯度。,新型聚合物堵漏劑性能堵漏原理與工藝技術(shù)研究,通過實驗，歸納得出凝膠段塞形成的條件和段塞形成調(diào)控方法。,形成隔斷式段塞的必要條件：凝膠（堵漏材料）應(yīng)具有良好的抗水稀釋能力，難與水相混合，凝膠性質(zhì)難于漏層中的流體影響；凝膠（堵漏材料）應(yīng)具有良好的粘彈性，凝膠過吼道膨脹，排走漏層孔隙中的流體；凝膠（堵漏材料）流動阻力應(yīng)該大，能夠在漏層中停留。隔斷式段塞形成的調(diào)控方法：使用較高的濃度凝膠降低配制ZND凝膠的水的鈣鎂離子子含量先快后緩慢注凝膠進入漏層（操作上）,（3）凝膠段塞形成條件及調(diào)控方法,新型聚合物堵漏劑性能堵漏原理與工藝技術(shù)研究,（4）凝膠段塞的封堵能力研究啟動壓力梯度的影響因素研究漏層物性對凝膠段塞啟動壓力的影響凝膠段塞封堵能力1）啟動壓力梯度的影響因素,凝膠濃度越大，啟動壓力越大，但受可泵性影響。,新型聚合物堵漏劑性能堵漏原理與工藝技術(shù)研究,2）漏層物性對凝膠段塞啟動壓力的影響,模擬漏層填充的孔徑由14逐漸減小，始終保持嚴重漏失的程度，從圖以上三圖可知，在相同濃度下，隨著漏層的孔隙減小，凝膠段塞的啟動壓力和啟動壓力梯度增加。凝膠段塞的封堵能力受漏層條件的影響很大。降低孔洞的大小也會影響凝膠段塞的啟動壓力梯度，在孔洞越?。ù笥?.2mm）啟動壓力梯越大。,新型聚合物堵漏劑性能堵漏原理與工藝技術(shù)研究,3）封堵能力實驗測得純凝膠段塞的啟動壓力梯度最高為25.29KPa/m，只能有效的把1100m左右的惡性漏失的漏失壓力提高當量密度0.2g/cm3，光靠凝膠本身很難較大的提高漏層承壓，但是特種凝膠可以配合常規(guī)堵漏材料（水泥漿、橋漿等）使用，充分發(fā)揮常規(guī)堵漏材料的堵漏功效。4）凝膠ZND加常規(guī)橋塞堵漏劑橋塞堵漏劑為復(fù)合堵漏劑（含有細纖維，粗纖維長5-50mm、寬2mm，顆粒1-3mm），橋塞堵漏劑加量5。凝膠加入橋塞堵漏劑后可以較大的提高其封堵能力。,橋塞堵漏劑加入凝膠中堵漏與純凝膠堵漏對比,新型聚合物堵漏劑性能堵漏原理與工藝技術(shù)研究,（2）裂縫性漏失實驗裝置：該裝置可以模擬寬w=25mm的裂縫，裂縫的尺寸最大為w長L705mm高h（可變）。,純凝膠在裂縫中形成段塞的情況凝膠在模擬的寬2mm裂縫中形成段塞的情況。純凝膠在填充裂縫而形成的裂縫孔隙中形成段塞：凝膠在模擬的裂縫寬3mm填充3mm厚的顆粒骨架形成裂縫孔隙形成段塞的情況。,凝膠未與裂縫中紅色水相混，不會變??；活塞式推進，完全驅(qū)走水；形成了凝膠段塞。,新型聚合物堵漏劑性能堵漏原理與工藝技術(shù)研究,純凝膠在裂縫中的啟動壓力梯度實驗測得1.2%的ZND凝膠在3mm裂縫中的啟動壓力梯度：Pi14.65KPa/m。相當于在長10M寬3mm的裂縫用30方凝膠可將其漏失壓力增大1.5MPa。實驗測得1.2%的ZND凝膠裂縫孔隙（裂縫寬3mm填充3mm厚的顆粒骨架）中的啟動壓力梯度:Pi0.0189MPa/m相當于在長10M寬3mm的裂縫用30方凝膠可將其漏失壓力增大1.9MPa。,新型聚合物堵漏劑性能堵漏原理與工藝技術(shù)研究,施工配方配方一：純ZND凝膠：1.01.5%ZND-2（或ZND-1）+清水；配方二：0.81.2%ZND-2（或ZND-1）+其它常用堵漏劑混合物；配方三：先注1.01.5%ZND-2（或ZND-1）凝膠，尾追水泥漿或纖維水泥配方四：先注橋塞或橡膠顆粒后注1.01.5%ZND-2（或ZND-1）凝膠，尾追水泥漿或纖維水泥。配方一、二適用于裂縫、孔洞但漏失壓差較小的惡性漏失，或漏層含有大量水的井漏，漏失壓差一般在2MPa以下。方案三、四主要用于漏失壓差稍大的惡性漏失或漏層含有大量水的井漏，漏失壓差很大的裂縫型、孔洞、溶洞型或噴漏共存的惡性漏失。,凝膠ZND堵漏工藝技術(shù),新型聚合物堵漏劑性能堵漏原理與工藝技術(shù)研究,凝膠配制及施工前準備工作要求凝膠配制罐準備凝膠配制罐與上水管線的連接取樣現(xiàn)場水，按照施工濃度做室內(nèi)小樣試驗施工前配制、試注凝膠堵漏施工,大型失返漏層，鉆具下到漏層頂部以上30-50米；漏層較長或位置不清，在可返出的情況下，鉆具下到漏層中部。兩種情況所下鉆具均應(yīng)是光鉆桿，首先是保證施工過程安全，其次是防止堵漏漿液中的高分子材料遇鉆頭噴嘴處剪切斷鏈，使體系成膠能力降低。,凝膠ZND堵漏工藝技術(shù),長慶油田凝膠ZND現(xiàn)場應(yīng)用,試驗井3口柳67-72井采用新型聚合物堵漏劑ZND-2堵漏1次，1次成功。西30-1井采用新型聚合物堵漏劑ZND-2堵漏2次，1次見效，1次失敗。西30-2井采用新型聚合物堵漏劑ZND-2堵漏5次，3次成功，1次見效，1次失敗。直接用1.01.2%ZND-2堵漏成功3次，失敗1次，1.5%ZND-2+速凝水泥堵漏成功1次，0.751%ZND-2+25%橋塞劑堵漏取得一定效果。凝膠ZND堵漏情況簡介柳67-72井在1629米處發(fā)生漏失時，采用的泥漿密度1.021.03g/cm3，漏失液面最大深度200米，采用橋漿架橋物質(zhì)粒徑35mm，打水泥塞九次堵漏只見到一定效果，井內(nèi)液面有一定的上升（171米70米50米29米），采用凝膠ZND-2堵漏，光鉆桿下到漏層頂部100左右，泵入（先泵，后蹩）37方1.2%ZND-2凝膠，在施工過程中返出約2方泥漿，然后替清水12方，起初靜堵6小時，開泵循環(huán)15分鐘，外返正常，正常鉆進，堵漏成功。,長慶油田凝膠ZND現(xiàn)場應(yīng)用,西30-1井為特大型裂縫性含水層漏失，國內(nèi)外均無有效處理辦法，該井先后采用橋漿、水泥漿、橋漿+智能ZND堵漏劑、水泥漿+調(diào)堵劑復(fù)合堵漏等方法37次堵漏無效（包括注水泥12次），共漏失堵漏橋漿500方，堵漏水泥175噸，最終導(dǎo)致井眼報廢。,西30-1井兩次采用凝膠ZND堵漏情況,長慶油田凝膠ZND現(xiàn)場應(yīng)用,西30-2井采用凝膠ZND堵漏五次，第五次采用1.5%ZND-2堵漏后，接著注速凝水泥漿堵漏的方式與西南石油大學(xué)提出的堵漏方案三吻合，取得了良好的效果情況如下：,長慶油田凝膠ZND現(xiàn)場應(yīng)用,西30-2井共采用新型聚合物堵漏情況,長慶油田凝膠ZND現(xiàn)場應(yīng)用,推廣試驗井13口（14井/次）采用1.4%ZND-2+水泥漿的堵漏方案在召9井堵漏2次成功，分別在洲22-26井、洲24-25井、洲22-25井和洲22-23井堵漏1次，均取得成功，在鎮(zhèn)40-33井采用1.2%ZND-2堵漏1次成功，采用1.2%ZND-1+水泥漿的方案在地82105井和鎮(zhèn)43-371井堵漏見效（排量恢復(fù)2/3），在鎮(zhèn)40-33井堵漏恢復(fù)排量4/5，采用1.2%ZND-2在地54-91井堵漏1次見效（由于只要用ZND-2膠液封堵漏層保證正常電測即可，所以未進行關(guān)封井器擠壓作業(yè)）。堵住后該漏層未見反復(fù)漏失，推廣應(yīng)用井堵漏成功10次，見效4次，堵漏成功率71.4%,新型聚合物堵漏劑在長慶油田推廣應(yīng)用情況,長慶油田凝膠ZND現(xiàn)場應(yīng)用,新型聚合物堵漏劑在長慶油田推廣應(yīng)用情況,長慶油田凝膠ZND現(xiàn)場應(yīng)用,新型聚合物堵漏劑在長慶油田推廣應(yīng)用情況,“凝膠段塞”的堵漏原理為長慶油田處理大型漏失提供了新的思路，在此基礎(chǔ)上發(fā)展的凝膠ZND堵漏技術(shù)解決了很多長慶油田原來用橋塞和水泥漿堵不住的或采用橋塞和水泥漿堵漏要耗費大量時間和堵漏劑的大型漏失井堵漏問題，在一些原來堵漏無效的大型漏失井堵漏見到了效果，縮短了長慶油田鉆井周期，降低了鉆井成本。新型聚合物ZND堵漏技術(shù)基本可以解決劉家溝和延長組地層的裂縫性失返漏失，為這些地層的大型漏失井堵漏提供了一種有效的方法。雖然如此，運用凝膠ZND處理個別井的特大型漏失還存在問題，主要表現(xiàn)在凝膠的強度不夠，裂縫內(nèi)啟動壓力太低，還需要做深入的研究。,新型堵漏劑ZND堵漏方案的選取原則總結(jié)凝膠ZND在長慶油田的堵漏應(yīng)用情況，概括出選取凝膠ZND處理長慶油田大型漏失的原則：對于漏失量大的裂縫性漏失和鉆井液有進無出以及不能循環(huán)的井漏對于采用以上橋塞堵漏效果差，要多次注水泥才能有效封堵漏層的失返性嚴重漏失時，可采用新型聚合物凝膠堵漏技術(shù)，當漏失壓差較?。┦б好?0米以內(nèi)）時采用純凝膠堵漏技術(shù)，漏失壓差大（漏失液面在50-200米之間）時采用先注凝膠后面跟水泥的堵漏技術(shù)。,結(jié)論與建議,結(jié)論調(diào)研了近幾年長慶油田大型漏失井井漏特點和處理措施，分析了洛河組地層、劉家溝地層和延長組地層嚴重井漏的特點及原因，總結(jié)了長慶油田大型漏失井處理工藝技術(shù)。提出了新的思路（使堆集物移動的壓力梯度大于(P泥P地)產(chǎn)生的壓力梯度），實踐證明該思路是可行的，并根據(jù)新的思路提出了“凝膠段塞”堵漏機理。該思路的提出為處理大型漏失，特大型