封竄堵漏技術(shù)(丁連民)

河南油田分公司工程院二0一一年四月化學(xué)堵漏與管外封竄技術(shù)主講人：丁連民目錄一．前言二.套漏和管外竄主要原因三.堵漏封竄主要化學(xué)用劑四.堵漏封竄施工工藝五.堵漏封竄效果評價六.堵漏封竄特色技術(shù)目錄一．前言二.套漏和管外竄主要原因三.堵漏封竄主要化學(xué)用劑四.堵漏封竄施工工藝五.堵漏封竄效果評價六.堵漏封竄特色技術(shù)1.套漏與化學(xué)堵漏

套漏：是指井下套管存在漏點或錯斷導(dǎo)致注入水注入非目的層或地層水竄入油井的現(xiàn)象。

化學(xué)堵漏：就是采用化學(xué)的方法封堵套管漏點或錯斷部位，修復(fù)套管。

2.管外竄與化學(xué)封竄

管外竄：是指套管外一二界面水泥環(huán)存在通道或縫隙，導(dǎo)致注入水在非目的層或地層水在油井生產(chǎn)層間竄流的現(xiàn)象。

化學(xué)封竄：就是采用化學(xué)封竄劑封堵套管外一二界面水泥環(huán)存在通道或縫隙。油井方向：1）地層水沿漏點進(jìn)入井筒，導(dǎo)致油井高含水。3.化學(xué)堵漏封竄的意義

生產(chǎn)層地層水地層水漏點油井方向：1）地層水沿漏點進(jìn)入井筒，導(dǎo)致油井高含水。2）地層水沿管外竄槽進(jìn)入生產(chǎn)層，導(dǎo)致油井高含水。3.化學(xué)堵漏封竄的意義

地層水管外竄槽生產(chǎn)層通過化學(xué)堵漏封竄措施，實現(xiàn)控水穩(wěn)油。注水井方向：1）防止注入水沿漏點注入非目的層；

3.化學(xué)堵漏封竄的意義

非目的層漏點注水層注水井方向：1）防止注入水沿漏點注入非目的層；2）防止注入水沿管外竄槽注入非目的層。3.化學(xué)堵漏封竄的意義

非目的層通過堵漏封竄，減少無效循環(huán)，提高注水效率。注水層管外竄槽

套漏和管外竄，是油田開發(fā)過程中常見的井下故障，而且，隨著油田開發(fā)的深入和井下環(huán)境的惡化，套漏井和管外竄井呈逐年上升趨勢，嚴(yán)重影響油田生產(chǎn)。3.化學(xué)堵漏封竄的意義

3.化學(xué)堵漏封竄的意義

如河南油田稀油老區(qū)437Ⅱ1-2單元共有13口注水井，其中12口套損，難以實施單層精細(xì)開發(fā)，影響油藏開發(fā)效果。2211-X2212對應(yīng)油井情況統(tǒng)計表井下故障造成有采無注B2211與X2212井陸續(xù)發(fā)生套管錯斷和管外竄事故，致使該區(qū)域有采無注，開發(fā)效果急劇惡化3.化學(xué)堵漏封竄的意義

3.化學(xué)堵漏封竄的意義

河南油田稠油熱采區(qū)塊隨著熱采吞吐周期的提高，井筒狀況逐年變差，每年新增套損井100口以上，2008-2010年新增套損井330口，套損率6.3%，累計影響產(chǎn)量5.23萬噸。三年來通過加強治理，自然遞減由2008年的3.9%下降到2010年的2.0%，但依然較高。年份套損類型錯斷漏失縮徑合計200839313410420095740241212010602718105總計1569876330目錄一．前言二.套漏和管外竄主要原因三.堵漏封竄主要化學(xué)用劑四.堵漏封竄施工工藝五.堵漏封竄效果評價六.堵漏封竄特色技術(shù)1.套漏的主要原因腐蝕穿孔二氧化碳腐蝕擠壓破漏套漏原因硫化氫腐蝕SBR腐蝕1.套漏的主要原因1-2擠壓破漏※外擠壓破漏外擠壓破漏點

由于受地層壓力作用形成的外擠力所造成的破漏，如管外地層或煤層遇水膨脹擠壓套管造成錯斷和套漏等。其特點是向內(nèi)錯斷破漏。1.套漏的主要原因1-2擠壓破漏※內(nèi)擠壓破漏內(nèi)擠壓破漏點

由于受壓裂事故或作業(yè)保護(hù)措施不當(dāng)，產(chǎn)生內(nèi)擠壓力作用造成的套管錯斷和破漏。其特點是向外錯斷破漏，內(nèi)擠壓力越高錯斷和破漏越嚴(yán)重。2.管外竄的主要原因2-1固井質(zhì)量不合格

曾統(tǒng)計對比寶浪油田12口竄槽井，一界面差-較差的4口，二界面差4口，共8口井占66.7%。另外，未采取過措施但證實由于固井質(zhì)量差而竄槽的有6口，說明固井質(zhì)量差是管外竄的主要原因。未實施任何措施的竄槽井固井質(zhì)量統(tǒng)計表井號竄槽情況描述1303UCT測井證實一、二界面竄13321333TH3023174米以下固井質(zhì)量不合格X2-5吸水剖面測試管外竄至煤層H41308米水泥環(huán)竄2.管外竄的主要原因2-2壓裂酸化等措施引起管外竄

在壓裂酸化施工過程中，由于施工壓力高，造成施工進(jìn)液層段上、下隔層及一、二界面承受的壓差大，如果超過固井質(zhì)量條件下一、二界面所能承受的最大壓差，從而導(dǎo)致管外竄槽。此外，高壓注水也是引起管外竄槽的原因之一。BCPPA目錄一．前言二.套漏和管外竄主要原因三.堵漏封竄主要化學(xué)用劑四.堵漏封竄施工工藝五.堵漏封竄效果評價六.堵漏封竄特色技術(shù)堵漏封竄劑普通油井水泥超細(xì)油井水泥納米堵漏封竄劑樹脂類堵水劑三.堵漏封竄主要化學(xué)用劑1.普通油井水泥

普通油井水泥如G級油井水泥是油田主要固井材料，也是常用的堵漏封竄材料，其強度較低，價格便宜，適用漏點較大或管外竄通量較大井的堵漏和封竄。但顆粒較粗（平均粒徑100-150μm），存在微孔隙。對于漏失量或竄通量較小的井，擠注難度大，成功率低。三.堵漏封竄主要化學(xué)用劑2.超細(xì)油井水泥三.堵漏封竄主要化學(xué)用劑比表面積大于700m2/kg平均粒徑2-7μm目數(shù)大于2000目（美國標(biāo)準(zhǔn)）普通G級油井水泥與超細(xì)油井水泥顆粒細(xì)度對比3.樹脂類堵水劑包括酚醛樹脂、尿醛樹脂、糠醛樹脂、環(huán)氧樹脂等。其在固化劑和催化劑作用下形成堅硬的固體，堵塞漏點和管外竄槽。優(yōu)點是強度高、注入性好，尤其在漏失量或竄通量小井的堵漏和封竄。缺點是成本高、安全性差。現(xiàn)場應(yīng)用較少。三.堵漏封竄主要化學(xué)用劑4.納米材料三.堵漏封竄主要化學(xué)用劑目錄一．前言二.套漏和管外竄主要原因三.堵漏封竄主要化學(xué)用劑四.堵漏封竄施工工藝五.堵漏封竄效果評價六.堵漏封竄特色技術(shù)常用找漏方法單封找漏法雙封找漏法1.化學(xué)堵漏封竄工藝—套管找漏1）單封找漏法單封找漏管柱示意圖圖

1.套管反打壓，判斷封隔器以上套管是否存在漏點。2.油管正打壓，判斷封隔器以下套管是否存在漏點。3.如果存在漏點，上下移動封隔器座封位置，進(jìn)一步判斷漏點位置。1.化學(xué)堵漏封竄工藝—套管找漏1）雙封找漏法雙封找漏管柱示意圖圖

1.座封上、下封隔器。2.油管正打壓，判斷兩封隔器間套管是否存在漏點。3.如果存在漏點，上下移動封隔器座封位置，進(jìn)一步判斷漏點位置。1.化學(xué)堵漏封竄工藝—套管找漏常用驗竄方法同位素驗竄法工程孔驗竄法2.化學(xué)堵漏封竄工藝—管外驗竄1）同位素驗竄法

1.沖砂、洗井、通井。2.測放射性基線Ⅰ。3.試壓、試擠，配制同位素溶液。4.正替同位素溶液到預(yù)測油層上部約10m.5.關(guān)井?dāng)U壓，反洗出井內(nèi)同位素溶液。6.測放射性基線Ⅱ。7.對比解釋結(jié)果，確定管外竄通情況。2.化學(xué)堵漏封竄工藝—管外驗竄2）工程孔驗竄法

1.沖砂、洗井、通井；2.開工程孔；3.組下封隔器，將生產(chǎn)層與工程孔隔開。4.座封合格后，開套管閥門，從生產(chǎn)層正擠清水，觀測壓力變化及管外竄通情況。油層2816.1m2826.5m2799.0m2807.9m工程孔地層水管外竄槽2.化學(xué)堵漏封竄工藝—管外驗竄◆漏點在油層上部

油層在下封竄管柱示意圖油層填砂+封隔器保護(hù)堵漏

5.化學(xué)堵漏封竄工藝—施工管柱漏點◆漏點在油層中部

油層在下封竄管柱示意圖油層填砂+封隔器保護(hù)堵漏

油層5.化學(xué)堵漏封竄工藝—施工管柱漏點◆漏點在油層下部

油層在下封竄管柱示意圖油層填砂+可鉆擠注橋塞堵漏

5.化學(xué)堵漏封竄工藝—施工管柱漏點◆竄槽在油層上部

油層在下封竄管柱示意圖油層工程孔+填砂+封隔器保護(hù)封竄

工程孔5.化學(xué)堵漏封竄工藝—施工管柱◆竄槽在油層中部

油層在下封竄管柱示意圖油層工程孔+填砂+封隔器保護(hù)封竄

油層工程孔5.化學(xué)堵漏封竄工藝—施工管柱◆竄槽在油層下部

油層在下封竄管柱示意圖油層工程孔+填砂+可鉆擠注橋塞封竄

工程孔5.化學(xué)堵漏封竄工藝—施工管柱前置段塞+主體段塞

防止地層漏失保護(hù)油層封堵竄槽及工程孔6.化學(xué)堵漏封竄工藝—段塞組合目錄一．前言二.套漏和管外竄主要原因三.堵漏封竄主要化學(xué)用劑四.堵漏封竄施工工藝五.堵漏封竄效果評價六.堵漏封竄特色技術(shù)及案例五.堵漏封竄井效果評價方法一：按堵后試壓來評價堵漏封竄效果。油井一般試壓12MPa/30min壓降小于0.5MPa。注水井一般試壓15MPa/30min壓降小于0.5MPa。有效期半年以上。

方法二：根據(jù)SY/T5874-2003標(biāo)準(zhǔn)，按封堵前后油井平均日產(chǎn)油、日產(chǎn)液量、含水率變化來評價堵漏封竄效果。

目錄一．前言二.套漏和管外竄主要原因三.堵漏封竄主要化學(xué)用劑四.堵漏封竄施工工藝五.堵漏封竄效果評價六.堵漏封竄特色技術(shù)

工程院自主研發(fā)、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的一項新技術(shù)，其中高強度易溶解納米堵水劑2007年獲國家發(fā)明專利，專利號200410042581.1。六.堵漏封竄特色技術(shù)1.高強度易溶解納米堵漏封竄技術(shù)——可解性堵漏封竄技術(shù)1.1.解決的主要問題1.普通油、水井的堵水、封竄和套管堵漏；2.高含水層堵后需打開重新動用油井的堵水；3.強吸水層堵后需打開重新動用注水井的封堵；4.多級分注、分采需簡化管柱井的階段性封堵；5.稠油熱采虧空井、低溫井的封堵；6.高溫、高鹽井、超深井、水平井等疑難井的封堵。油/水井的可解性堵漏和封竄1.突破壓力：0.8-1.71MPa/cm2.封堵率：≥99.9%3.解堵率：≥96.5%4.有效期：1年以上1.2主要技術(shù)指標(biāo)1.3納米堵漏封竄劑主要特性

與原有高強度堵劑相比，具有如下特性

※

強度高，溶解率高，實現(xiàn)了高強度與高溶解率的統(tǒng)一

※

耐高溫、高壓和高鹽，可泵時間長、施工風(fēng)險小

※

析水少、不收縮、微結(jié)構(gòu)致密、封堵率高

※

高強度與高溶解率的統(tǒng)一納米堵水劑突破壓力與溶解率測試數(shù)據(jù)試驗編號P突破(MPa/cm)溶解率/解堵率（%）備注2006112501#1.7096.5本體2006112502#1.7296.8平均值1.7196.61.3納米堵漏封竄劑主要特性

注：T=70℃,t=48h

※

析水少、不收縮、微結(jié)構(gòu)致密、封堵率高圖膠凝材料水化反應(yīng)64hr產(chǎn)物ESEM圖圖納米堵劑水化反應(yīng)64hr產(chǎn)物ESEM圖納米堵水劑與膠凝材料水化產(chǎn)物孔徑分布項目納米堵劑水化產(chǎn)物膠凝材料水化產(chǎn)物最大孔喉半徑（μm）1.483736.92平均孔喉半徑（μm）0.2071.8331.3納米堵漏封竄劑主要特性

※

析水少、不收縮、微結(jié)構(gòu)致密、封堵率高1.3納米堵漏封竄劑主要特性納米堵劑固化后封堵率高達(dá)99.9%,封堵效果好。注：K0—堵前滲透率，K1—堵后滲透率,T=70℃,t=48h試驗編號K0（μm2）K1（μm2）封堵率（%）2006081101259.30.0022399.92006081102235.70.0022099.92006081801153.10.0025699.92006081802139.80.0025399.9200608250150.40.0038399.9200608250242.10.0039699.9納米堵水劑封堵率測定試驗數(shù)據(jù)表圖高溫高壓稠化圖-冀東油田水樣(110℃/50MPa)1.3納米堵漏封竄劑主要特性圖高溫高壓稠化儀納米堵劑高溫、高壓、高鹽條件下稠化性能測試溫度/壓力100℃/40MPa110℃/40MPa130℃/40MPa140℃/50MPa150℃/50MPa稠化時間（h）9.58.87.36.86.0初始稠度（h）10.510.110.310.111.7圖高溫高壓稠化圖(150℃/50MPa)

※

耐高溫、高鹽和高壓，可泵時間長，施工風(fēng)險小圖高溫高壓稠化圖(150℃/50MPa)注：模擬塔河油田污水配漿，礦化度=23.6×104mg/l

※

納米堵劑耐沖刷性好，有效期長1.3納米堵漏封竄劑主要特性

關(guān)鍵技術(shù)

納米材料三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)微觀結(jié)構(gòu)密突破壓力:1.71MPa/cm，封堵率:99.9%

流變性好析水少,不收縮注入時間3-12h可控溶解率96.6%以上1.3納米堵漏封竄劑主要特性層位層號井段（m）射孔井段（m）砂厚（m）φ（%）滲透率（um2）電測解釋H3Ⅴ21-21946.2-1953.67.410.290.021水層H3Ⅴ21-21954.4-1955.20.8干層H3Ⅵ111958.6-1960.41.811.50.023水層H3Ⅵ121961.0-1962.81.811.430.032油層H3Ⅵ131963.4-1965.21963.6-1965.01.89.860.012油層H3Ⅵ21-21968.2-1968.80.6干層H3Ⅵ21-21969.2-1974.25.012.030.026水層H5-18井油層射孔數(shù)據(jù)表2007年1月，江河區(qū)一口新投采油井，單采Ⅵ13小層，因1958.5-1974.6m井段管外竄，投產(chǎn)后一直高含水（99.5%）。生產(chǎn)層1963.4m1965.2m水層1958.6m1960.4m水層1974.2m1969.2m◆H5-181.5.典型井例—采油井管外封竄1.堵竄：從油層擠納米堵劑6m3，試壓15MPa合格。2.射孔解堵：解堵后日產(chǎn)油由0.2↗17.1t，含水99.5%↘0。階段累計增油3107.7t，降水14438.5m3。H5-18井采油曲線圖◆射孔解堵井例—H5-18生產(chǎn)層1963.4m1965.2m水層1958.6m1960.4m水層1974.2m1969.2m井樓油田一口熱采井，吞吐9個周期，虧空嚴(yán)重，112.2m處套管錯斷，大修換套后112.2m仍套漏。井溫18℃。暫堵層142.8m151.2m112.2m◆

L18221.6.典型井例—稠油熱采虧空井封堵下返層260.0m272.4m51/2″套管漏點

1.堵漏：共注納米堵劑2.5m3，試壓合格，套漏修復(fù)。

2.堵虧空層：共注前置野45m3,納米堵劑7.5m3，試壓合格，成功下返生產(chǎn)。階段累計1840.9t。高強度管外竄堵漏技術(shù)——永久性堵漏封竄技術(shù)技術(shù)指標(biāo)合同要求實際達(dá)到突破壓力（MPa/cm)≥1.01.5封竄劑析水率(%)≤51封竄劑封堵率(%)≥9099.8有效率(%)≥80100

高強度管外竄技術(shù)主要技術(shù)指標(biāo)六.堵漏封竄特色技術(shù)1．堵漏封竄劑配方構(gòu)成

結(jié)構(gòu)形成劑調(diào)節(jié)劑活性超微顆粒

柔性網(wǎng)狀纖維

觸變劑

分散劑

緩速劑

高活性微晶材料◆突破壓力高

封竄劑巖芯動態(tài)模擬試驗數(shù)據(jù)表巖心編號KW（md）突破壓力（MPa/cm）堵前堵后200605101260.030.1192.13200605102540.230.2312.172006051032803.00.7081.972006051043653.00.9872.062．堵漏封竄劑的主要特性

◆封堵率高

封竄劑巖芯動態(tài)模擬試驗數(shù)據(jù)表巖心編號KW（md）封堵率（%）堵前堵后200605101260.030.11999.9200605102540.230.23199.92006051032803.00.70899.92006051043653.00.98799.92．堵漏封竄劑的主要特性

堵劑固化后封堵率高達(dá)99.9%,封堵效果好?！?/p>

耐溫性好圖封竄劑耐溫試驗曲線2．堵漏封竄劑的主要特性

封竄劑固化后在300℃高溫下養(yǎng)護(hù)10天，強度不但不損失，反而有增強趨勢。稠油熱采井封竄現(xiàn)場試驗，封竄劑成功耐受330℃地下環(huán)境溫度考驗。礦化度對封竄劑性能影響試驗數(shù)據(jù)表水樣礦化度（104mg/l）水型初凝時間(h)清水4.7寶浪油田模擬鹽水4.26CaCl24.4塔河油田模擬鹽水20.03CaCl24.1雙河油田地層水0.57NaHCO34.5下二門油田地層水0.23NaHCO34.5◆

耐鹽性好2．堵漏封竄劑的主要特性

封竄劑觸變性評價試驗數(shù)據(jù)觸變調(diào)節(jié)劑（%）初切值（10s,Pa）終切值（10min,Pa）044.80.24.210.60.34.513.80.44.814.30.55.015.0◆

觸變性強2．堵漏封竄劑的主要特性

◆

耐酸蝕性好封竄劑酸溶蝕試驗酸液類型試驗現(xiàn)象土酸反應(yīng)現(xiàn)象不明顯，放置三天后，堵劑界面無明顯變化低傷害酸反應(yīng)現(xiàn)象不明顯，放置三天后，堵劑界面無明顯變化復(fù)合酸反應(yīng)現(xiàn)象不明顯，放置三天后，堵劑界面無明顯變化2．堵漏封竄劑的主要特性

◆

界面膠結(jié)力強高強度封竄劑2．堵漏封竄劑的主要特性

GX封竄劑◆

稠化時間長,安全性好2．堵漏封竄劑的主要特性

圖2高溫高壓稠化圖(95℃/40MPa)圖1高溫高壓稠化圖(110℃/45MPa)2．堵漏封竄劑的主要特性

◆

稠化時間長,安全性好指標(biāo)類別現(xiàn)場應(yīng)用指標(biāo)值堵層最大井深(m)5091堵層最高/最低井溫(℃)20-118耐受最高井下環(huán)境溫度(℃)330堵層水最高礦化度(mg/l)23×104堵層流體最高壓力(MPa)53高強度管外封竄技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用井情況統(tǒng)計表

現(xiàn)場試驗證實，該技術(shù)適應(yīng)性強，應(yīng)用范圍寬，適用于稀油田油水井、稠油熱采井的管外封竄和堵漏，尤其在高溫高壓高礦化度井、低滲透井、超深井的管外封竄上具有明顯技術(shù)優(yōu)勢。3．現(xiàn)場應(yīng)用效果5089-5091m5060-5062m149.2mm×5511m(井底)7〞電橋5120m水層5051.5-5057.5m5122.5-5126m油水同層油氣層5077-5085m典型井例高溫高壓高礦化度超深井管外封竄—TK-322井層號深度m厚度m孔隙度%解釋結(jié)論備注95048.5-5051.5312-15油水同層105051.5-5057.5611-14水層工程孔5060-5062115077-5085816-18油氣層125091.5-5094.533干層工程孔5089-5091135122.5-51263.515.5油水同層表TK322井油層射孔數(shù)據(jù)表圖TK322井聲幅測井曲線5089-5091m5060-5062m149.2mm×5511m(井底)7〞電橋5120m水層5051.5-5057.5m5122.5-5126m油水同層油氣層5077-5085m◆封堵井段：5055.0-5090.0m◆高溫：116-118℃◆

高壓：地層流體壓力52.35-53.01MPa

◆高礦化度：23.6萬mg/L◆滲透性差：3md典型井例高溫高壓高礦化度超深井管外封竄—TK-32