高強度凝膠暫堵劑體系的多元化應(yīng)用(發(fā)表)

高強度凝膠暫堵劑體系的多元化應(yīng)用陳宏民1趙海龍2宮豐偉3（1.遼河油田高升采油廠作業(yè)二大隊，遼寧盤錦124125；2.遼河油田高升采油廠作業(yè)二大隊，遼寧盤錦

124125；3.長城鉆探工程有限公司泥漿公司，遼寧盤錦124125）摘要：遼河油田開采進入中后期，儲層能量不斷降低，主要表現(xiàn)為地層壓力低，漏失量大，修井液循環(huán)無法建立，而隨著注汽、壓裂、酸化等措施工藝的大量實施，油井出砂情況也越來越嚴(yán)重。這導(dǎo)致漏失井?dāng)D、注水泥、沖砂等施工一次成功率，困擾著修井施工的正常進行，使油井不能按期復(fù)產(chǎn)。此外，大量入井流體漏進油層還會造成油層污染傷害，致使復(fù)產(chǎn)后油井產(chǎn)量下降，甚至造成油井停產(chǎn)等事故。針對這些問題，我們引入了高強度凝膠暫堵劑體系，利用其在不同濃度條件下的物化特性，應(yīng)用于漏失井?dāng)D、注水泥及沖砂等修井作業(yè)，用以解決上述問題。本文通過多項室內(nèi)試驗及31口井場應(yīng)用，考察評價了高強度凝膠暫堵劑體系各項性能指標(biāo)，結(jié)果表明，高強度凝膠暫堵劑體系的應(yīng)用，對于提高油井作業(yè)效率，減輕油層污染傷害及降低工人勞動強度都具有重要意義。關(guān)鍵詞：漏失井修井；開發(fā)應(yīng)用；性能評價；高強度凝膠暫堵劑；油層污染傷害；中圖分類號：U416.26 文獻標(biāo)識碼：A前言遼河油田開采進入中后期，儲層能量不斷降低，主要表現(xiàn)為地層壓力低，漏失量大，修井液循環(huán)無法建立，而隨著注汽、壓裂、酸化等工藝的大量實施，油井出砂情況也越來越嚴(yán)重。在修井?dāng)D、注水泥施工時，易出現(xiàn)水泥漿漏失，施工成功率低的問題；在沖砂施工時，易出現(xiàn)修井液漏失，沖砂成功率低，甚至是沖砂失敗的問題，這些問題困擾著修井施工的正常進行，使油井不能按期復(fù)產(chǎn)。此外，大量入井流體漏失還會造成油層污染傷害致使復(fù)產(chǎn)后油井產(chǎn)量下降，甚至造成油井停產(chǎn)等事故。為解決上述技術(shù)問題，我們引入了《高強度凝膠暫堵劑體系多元化應(yīng)用》項目。本項目的主要內(nèi)容是應(yīng)用高強度凝膠暫堵劑體系，開發(fā)出漏失井暫堵擠、注水泥應(yīng)用技術(shù)及無污染暫堵型修井液應(yīng)用技術(shù)，該項目的成功應(yīng)用為解決漏失井作業(yè)提供了一套實用技術(shù)，有效地提高了漏失井修井施工的成功率，并且降低了入井流體對油層的污染傷害。1作用機理高強度凝膠暫堵劑體系是通過使用PAMH-J有機交聯(lián)劑將高分子聚合物等成分交聯(lián)融合成為具有一定粘度、切力及耐高溫的水溶液體系，其中包括溫度穩(wěn)定劑、破膠劑、增強劑及油溶性樹脂等添加劑組成，使用時直接與清水混合進行調(diào)制，通過控制高強度凝膠暫堵劑的濃度，來適應(yīng)不同工藝的應(yīng)用需求。使用高強度凝膠暫堵劑配制1?1.5%濃度的水溶液，利用其水溶液具有的粘度、切力以及良好的流動性，替代污水、泥漿等修井液；使用高強度凝膠暫堵劑配制3?5%濃度的水溶液，利用其高粘彈性和流動阻力，能有效封堵漏失層。當(dāng)施工任務(wù)完成后，高強度凝膠暫堵劑在物理化學(xué)作用下，可以破膠水化，自行降解，保持油層油流通道，使油井快速恢復(fù)正常生產(chǎn)，尤其是作為修井液使用時，還可避免使用搬土泥漿完井后造成的環(huán)境危害和后續(xù)固化處理費用。2高強度凝膠暫堵劑室內(nèi)性能評價體系2.1使用濃度與凝膠粘度關(guān)系實驗表明，隨著高強度凝膠暫堵劑濃度的增加，其凝膠粘度和強度迅速增加，而且隨著濃度的增大，粘度越來越大，甚至可以形成凍膠而失去流動性，這對于漏失井堵漏是十分奏效的。當(dāng)高強度凝膠暫堵劑使用濃度為5%時即可形成穩(wěn)定凝膠，能夠滿足嚴(yán)重漏失井暫堵需要。實驗結(jié)果見圖1（注：當(dāng)凝膠使用濃度為5%時，已為凝膠狀態(tài)，粘度無法測定,所以為便于作圖，以2000表示）。2.2耐溫性實驗許多高分子凝膠溶液粘度與溫度呈敏感性關(guān)系，一般來說，當(dāng)溫度升高，其溶膠粘度下降。實驗根據(jù)遼河油田地溫梯度，分別考察了1%和3%濃度的高強度凝膠暫堵劑不同溫度下的粘度變化情況，實驗結(jié)果見圖2。

圖2高強度凝膠暫堵劑溫度一粘度關(guān)系實驗表明，在低溫階段，隨著溫度升高，其粘度有所增高，主要是高分子聚合物溶脹速度加快，液相粘度增加所致。當(dāng)溫度達到70°C時，其液相粘度開始明顯下降；當(dāng)溫度達到90C時，1%濃度的高強度凝膠暫堵劑粘度仍有139mPa.s,能夠滿足修井液工藝要求；當(dāng)溫度達到120C時，3%濃度的高強度凝膠暫堵劑粘度仍有601mPa.s，能夠滿足暫堵工藝要求，尤其是火驅(qū)井組高溫暫堵需要。2.3油溶性實驗高強度凝膠暫堵劑遇水后能形成高粘彈性凝膠，其中的固相物由不同顆粒直徑的油溶性材料制成，其固體顆粒能被地層原油逐漸溶解。根據(jù)遼河油田地溫梯度及油井深度，試驗在60C溫度下8h內(nèi)，測得其油溶率達90%以上，而且隨著溫度增加，其溶解速度加快，因此，不會對油層造成堵塞傷害。2.4破膠實驗漏失井暫堵工藝既要求暫堵劑在擠、注水泥前能將油層暫堵保護起來，又要求在任務(wù)完成以后能自行解除堵塞，恢復(fù)油流通道。因此，實驗考察了3%濃度的高強度凝膠暫堵劑在90C溫度條件下粘度變化情況，實驗結(jié)果見圖3:90012 370012 3COO500ADO3002DO100r'H''h.-46812162471B52117243圖3高強度凝膠暫堵劑時間一粘度關(guān)系實驗表明，在90C條件下，高強度凝膠6h以后粘度開始下降，12h后凝膠粘度大幅度降低，24h凝膠粘度降為43mPa.s,凝膠徹底破膠。2.5巖心傷害實驗評價入井流體對地層傷害程度往往通過巖芯滲透率變化來衡量。試驗使用滲透率為100?800X10-3um2的人造巖芯，正通標(biāo)準(zhǔn)鹽水，建立地層束縛水；反通煤油，測巖芯滲透率人；根據(jù)現(xiàn)場使用濃度正通凝膠暫堵劑（5PV）；反通煤油，待流量衡定后測巖芯滲透率屯，按下式計算巖芯滲透率恢復(fù)值：O=K/KX100%21式中：①一巖芯滲透率恢復(fù)值，%屯一通粉體暫堵劑前巖芯油相滲透率，卩K2—通粉體暫堵劑后巖芯油相滲透率，卩m2試驗表明，凝膠暫堵劑通過巖芯后其滲透率恢復(fù)值達90%，表明其對油層造成污染傷害較輕微。2.6失水量測定當(dāng)高強度凝膠暫堵劑進入地層后，在液柱壓力作用下，其中水份會滲透到地層中去，會導(dǎo)致油層傷害、暫堵失敗等問題發(fā)生。根據(jù)API標(biāo)準(zhǔn)，使用高強度凝膠暫堵劑溶液，在7個大氣壓作用下，30min后，測得其失水量為13ml，完全能夠達到應(yīng)用工藝施工要求。2.7抗剪切性實驗由于高分子聚合物的可降解性，高強度凝膠暫堵劑溶液通過油管時受高壓射流作用，在油套環(huán)空受剪切稀釋作用，這會導(dǎo)致溶液粘度降低，封堵效果變差，暫堵失效等問題發(fā)生。實驗?zāi)M現(xiàn)場暫堵劑流動狀況，以1022轉(zhuǎn)/min的剪切速率，測定剪切稀釋前后凝膠暫堵劑粘度變化，實驗結(jié)果見表1。表1凝膠暫堵劑剪切稀釋實驗時間（min）306090120150180粘度（mpa.s）159152146138132129實驗表明，使用的凝膠暫堵劑經(jīng)高速攪拌后粘度變化較小，說明其抗剪切性良好，能夠滿足應(yīng)用工藝需要。2.8流變參數(shù)測定泥漿是粘土－水－化學(xué)處理劑體系，它是具有結(jié)構(gòu)和流變性的流體。研究表明，泥漿屬于非牛頓流體，因此，只有用泥漿流變學(xué)才能真實描述泥漿流動性質(zhì)。實驗表明，使用高強度凝膠暫堵劑配制的無污染暫堵型修井液測得的流性指數(shù)n、稠度系數(shù)K值與中剪速率范圍內(nèi)搬土泥漿的n、K值基本相同，表明該修井液可以滿足修井工藝要求。實驗結(jié)果見表2。表2無污染暫堵型修井液與搬土泥漿流變參數(shù)對比表參數(shù)①600①300Fv(s)Pv(mpa.s)nK(mpa.sn)備注搬土泥漿修井液392453150.70155.8常溫高強度凝膠暫堵劑修井液422651160.69179.7常多元化應(yīng)用技術(shù)在漏失井或出砂井修井施工中，為了建立有效修井液循環(huán)或提高修井液攜砂能力，同時避免使用搬土泥漿對油層造成的污染傷害，可以使用高強度凝膠暫堵劑，按修井液設(shè)計配制高強度凝膠暫堵劑溶液，該溶液體系與密度為1.05g/cm3、粘度50s的搬土泥漿性能基本相當(dāng)，能夠有效地提高出砂井沖砂成功率。在漏失井?dāng)D、注水泥施工中，先應(yīng)用3?5%濃度高強度凝膠暫堵劑體系溶液對漏失射孔井段進行暫堵，可以大幅度提高擠、注水泥的一次成功率。3.1配套漏失井暫堵擠、注水泥應(yīng)用技術(shù)具體操作程序：（1） 漏失井段暫堵作業(yè)程序?qū)憾鹿苤轮猎O(shè)計位置。連接地面管線。對地面管線試壓檢驗。配制高強度凝膠暫堵劑溶液。把溶液替入井內(nèi)，建立有效的循環(huán)。（2） 擠、注水泥作業(yè)程序按常規(guī)擠、注水泥操作規(guī)程實施作業(yè)。注意：在完成漏失油層暫堵后，應(yīng)進行徹底洗井，將多余的暫堵劑清洗干凈。3.2配套無污染暫堵型修井液工藝技術(shù)無污染暫堵型修井液配制程序：（1）連接地面管線。（2） 配制無污染暫堵型修井液。（3） 將修井液替入井內(nèi)。（4） 施工中隨時監(jiān)測出口的修井液性能，及時調(diào)整。現(xiàn)場試驗和推廣應(yīng)用情況4.1現(xiàn)場試驗4.1.1注水泥施工應(yīng)用實例2012年11月在高3-3-0106井注水泥施工。該井為火驅(qū)二線井，設(shè)計填砂砂面：1582m,漏失井段：1564?1582m，設(shè)計灰面：1572.3m。（a） 洗井、暫堵用60m3清水反洗井，壓力0MPa,出口不返。正替入清水45m3、高強度凝膠暫堵劑1.35t,泵壓0MPa，套管建立循環(huán)后，關(guān)套管閘門，正擠清水2m3,壓力升至3MPa停。用清水50m3洗出油套環(huán)空的暫堵劑。（b） 注水泥①開套管閘門，替入密度為1.85g/cm3的水泥漿0.7m3，頂替清水7.06m3。提管柱至1570.5m，反洗出多余灰漿，關(guān)井候凝。②24h后回探灰面至1572.7m，漏失井注水泥合格。.1.2擠水泥施工應(yīng)用實例2012年3月在高3-7-163井?dāng)D水泥施工。該井為火驅(qū)二線井，設(shè)計填砂砂面：1687m,漏失井段：1624.9?1687.0m。洗井、暫堵用60m3清水反洗井，壓力0MPa,出口不返。替入清水30m3、高強度凝膠暫堵劑2.92t,壓力0MPa,套管建立循環(huán)后，關(guān)套管閘門，正擠清水2m3，壓力升至6.0MPa停。用清水50m3洗出油套環(huán)空的暫堵劑。擠水泥開套管閘門，替入密度為1.75?1.85g/cm3的水泥漿5.0m3，壓力0MPa；關(guān)閉套管閘門，繼續(xù)替入水泥漿10.47m3，壓力0MPa。正擠清水7.3m3，壓力變化：0MPa/21MPa'17MPa，反擠清水0.7m3壓力從0MPa/16Mpa，停泵壓力為15MPa。洗出多余灰漿后，關(guān)井候凝。鉆塞鉆塞至1688m，對1624?1688m試壓15MPa，30min，壓降0.3MPa,擠水泥一次合格。4.1.3應(yīng)用實例2012年3月在坨31-更35井使用修井液施工。該井施工目的為套管修復(fù)、下套管；完鉆井深2225m，射孔井段：2100.0?2160.0m,60.0m/1層。施工簡要過程：該井先用熱污水修井液，磨銑修套至2198.88m，出現(xiàn)嚴(yán)重憋泵、蹩鉆及卡鉆情況，油井出砂嚴(yán)重，無法接單根。綜合考慮地質(zhì)情況及采油需求，用清水和高強度凝膠暫堵劑配制無污染暫堵型修井液60m3,粘度61s左右進行施工作業(yè)，經(jīng)磨銑、沖砂至2222.47m，下套管固井完井，順利完成修井任務(wù)。4.2推廣應(yīng)用情況漏失井暫堵擠、注水泥工藝技術(shù)應(yīng)用2012年至2013年，共計完成高3-61-160井、高3-7-163井、高3-3-0106井等22口漏失井?dāng)D、注水泥施工，封堵一次成功率100%，縮短修井工期122天，減輕了作業(yè)職工的勞動強度，提升了施工修井效率，保證了修井質(zhì)量。無污染暫堵型修井液技術(shù)應(yīng)用2012年至2013年，在高升采油廠進行了9口井現(xiàn)場應(yīng)用，這些井基本都是井下情況復(fù)雜，含砂量較大，其中有一部分井地層虧空漏失嚴(yán)重，應(yīng)用修井液技術(shù)后，僅1口井未成功，成功率達89%。結(jié)論高強度凝膠暫堵劑體系，耐溫達120°C以上，穩(wěn)定時間達24h以上，可以滿足火驅(qū)井和深井高溫暫堵需要，能有效使漏失井前期建立循環(huán)，確保后續(xù)順利完成擠注水泥施工的技術(shù)目的。高強度凝膠暫堵劑體系，具有油溶性和常溫自行水化降解的能力，減少了油層污染傷害，能有效保護油層。配套的擠、注水泥工藝技術(shù)提升了漏失井修井作業(yè)一次成