油水井高效堵水堵漏技術(shù)

油水井高效堵水堵漏技術(shù)中原油田分公司采油工程技術(shù)研究院唐長久第1頁/共54頁第一頁，共55頁。摘要

新型高強(qiáng)度微膨脹化學(xué)堵漏劑YLD-1

性能

作用機(jī)理

特殊的封固技術(shù)

文33-107等井成功的應(yīng)用

第2頁/共54頁第二頁，共55頁。目錄前言主要研究內(nèi)容

現(xiàn)場應(yīng)用示例

應(yīng)用前景

幾點認(rèn)識

第3頁/共54頁第三頁，共55頁。前言第4頁/共54頁第四頁，共55頁。適應(yīng)的地質(zhì)概況高溫

高壓高礦化度低滲透非均質(zhì)嚴(yán)重

復(fù)雜斷塊油氣田

第5頁/共54頁第五頁，共55頁。目前油水井堵漏處理概況目前，解決油水井因腐蝕和其它原因造成的地層漏失問題主要采用常規(guī)無機(jī)膠凝材料堵漏和熱固性樹脂堵漏方法，以及部分換套大修工藝和內(nèi)襯小直徑套管等工藝技術(shù)。

第6頁/共54頁第六頁，共55頁。現(xiàn)在應(yīng)用該技術(shù)概況針對這些問題，中原油田采油工程技術(shù)研究院研制開發(fā)的新型微膨脹化學(xué)堵漏劑，其獨特的封固技術(shù)和作用機(jī)理，成功地在采油四廠文33-107井應(yīng)用，見到很好的效果，恢復(fù)了該井的青春。

第7頁/共54頁第七頁，共55頁。主要研究內(nèi)容第8頁/共54頁第八頁，共55頁。高強(qiáng)度微膨脹化學(xué)堵劑引入的材料結(jié)構(gòu)形成劑

膠凝固化劑

膨脹型活性填充劑

活性微晶增強(qiáng)劑

活性增韌劑

性能調(diào)節(jié)劑

主要功能是快速形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

主要功能是使化學(xué)堵劑形成高強(qiáng)度的固化體

主要功能是使固化體結(jié)構(gòu)致密，強(qiáng)化固化體本體強(qiáng)度和界面膠結(jié)強(qiáng)度

主要功能是提高堵劑固化體的韌性，提高界面膠結(jié)強(qiáng)度

主要功能是強(qiáng)化堵劑固化體的界面膠結(jié)強(qiáng)度

主要調(diào)節(jié)堵劑的初終凝時間

第9頁/共54頁第九頁，共55頁。對化學(xué)堵劑的性能要求化學(xué)堵劑進(jìn)入封堵層后，能夠通過特殊的機(jī)制，快速形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，有效地滯留在封堵層內(nèi)。在井下溫度和壓力的養(yǎng)護(hù)條件下，通過有機(jī)和無機(jī)堵劑的協(xié)同效應(yīng)和化學(xué)反應(yīng)，能夠在封堵層位形成抗壓強(qiáng)度高、韌性好、微膨脹和有效期長的固化體。在各種工況下，都能將周圍介質(zhì)膠結(jié)成一個牢固的整體，與所膠結(jié)的界面具有較高的膠結(jié)強(qiáng)度，從而大大提高施工有效期。配制的堵漿流動性和穩(wěn)定性好，擠注壓力低，固化時間易于調(diào)整。堵劑固化體的本體強(qiáng)度優(yōu)于油井水泥。現(xiàn)場施工驗收指標(biāo)為：油井15MPa，15min壓降〈0.5MPa；水井25MPa，15min壓降〈0.5MPa。第10頁/共54頁第十頁，共55頁。油水井高效堵水堵漏劑的性能研究第11頁/共54頁第十一頁，共55頁。駐留性和膠結(jié)強(qiáng)度評價

樣品號互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成時間

s網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成后的承壓能力MPa突破壓力MPa擊穿壓力MPa化學(xué)堵劑204.08.524.0油井水泥無網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成03.87.5超細(xì)水泥無網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成04.58.2表1固化體膠結(jié)強(qiáng)度試驗

第12頁/共54頁第十二頁，共55頁。表2封堵層的形成速度和強(qiáng)度試驗樣品號封堵層形成時間s封堵層厚度mm封堵層粘接強(qiáng)度KPa備注化學(xué)堵劑283250.39

油井水泥無封堵層形成00全部穿過模擬漏失層超細(xì)水泥無封堵層形成00全部穿過模擬漏失層第13頁/共54頁第十三頁，共55頁。表3化學(xué)堵劑YLD-Ⅰ施工性能研究編號表觀粘度mPa.s塑性粘度mPa.s動切力Pa初切/終切Pa初凝/終凝h115.515.00.52.5/5.015/17.4227.525.02.52.8/5.512/13.5354.043.011.03.0/6.09/10.5第14頁/共54頁第十四頁，共55頁。圖1溫度與膠結(jié)強(qiáng)度的關(guān)系第15頁/共54頁第十五頁，共55頁。評價條件：Ca++=1500mg/L，Mg++=1000mg/L，Cl-=150000mg/L，總礦化度=200000mg/L。第16頁/共54頁第十六頁，共55頁。作用機(jī)理

化學(xué)堵劑進(jìn)入封堵層后，能夠通過特殊的機(jī)制，快速形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，有效地滯留在封堵層內(nèi)，具有很好的抗串能力。

在井下溫度和壓力的養(yǎng)護(hù)條件下，通過有機(jī)和無機(jī)堵劑的協(xié)同效應(yīng)和化學(xué)反應(yīng)，能夠在封堵層位形成抗壓強(qiáng)度高、韌性好、微脹漲和有效期長的固化體。

在各種油水井化學(xué)堵漏工況下，都能將周圍介質(zhì)膠結(jié)成一個牢固的整體，與所膠結(jié)的界面具有較高的膠結(jié)強(qiáng)度，從而大大提高施工有效期。

堵劑固化體的本體強(qiáng)度優(yōu)于油井水泥

概述第17頁/共54頁第十七頁，共55頁。圖3水泥石8d

圖5堵劑固化體8d

第18頁/共54頁第十八頁，共55頁。圖4水泥石30d

圖6堵劑固化體30d

第19頁/共54頁第十九頁，共55頁。油井水泥固化體內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)第20頁/共54頁第二十頁，共55頁。高效堵水堵漏劑固化體內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)第21頁/共54頁第二十一頁，共55頁。施工工藝技術(shù)第22頁/共54頁第二十二頁，共55頁。根據(jù)施工井的具體情況，制定配漿方案，使之適應(yīng)不同漏失程度、不同井溫和不同漏失特征的施工井。第23頁/共54頁第二十三頁，共55頁?？站财酵乒に囌姨茁┒绿茁┦疽鈭D

套漏點地層第24頁/共54頁第二十四頁，共55頁。下管柱擠堵工藝示意圖

地層套漏點第25頁/共54頁第二十五頁，共55頁。下封隔器擠堵工藝示意圖

套漏點地層第26頁/共54頁第二十六頁，共55頁。在現(xiàn)場施工過程中動態(tài)調(diào)整各項施工參數(shù)。第27頁/共54頁第二十七頁，共55頁?，F(xiàn)場應(yīng)用情況第28頁/共54頁第二十八頁，共55頁。2001年推廣應(yīng)用運行情況封堵高壓鹽水1口封竄堵漏5口修復(fù)套損井23口挽救廢棄井7口其它堵漏井112口合計145口井第29頁/共54頁第二十九頁，共55頁?，F(xiàn)場應(yīng)用示例第30頁/共54頁第三十頁，共55頁。文33-107井（油井堵套漏、封層）井況1984年4月投產(chǎn)的一口老井，完鉆井深3300米。該井2000年4月大修。2000年7月?lián)Q封未成。該井投入了近200萬元大修費。解決問題自由段套漏、變形破裂段套漏S2下2，4，52762.6-2880米的擠堵封層三個難題。該井經(jīng)堵漏后，又煥發(fā)了青春，措施前，產(chǎn)油0.4t/d，含水99%，措施后產(chǎn)油8-13t/d,含水30%，經(jīng)注水見效后，產(chǎn)量穩(wěn)到30t/d，挽救了這口瀕于報廢的油井。第31頁/共54頁第三十一頁，共55頁。胡側(cè)2-36井（油井封竄堵漏）該井于2000年4月投產(chǎn)，因固井質(zhì)量差而造成套管外竄，含水達(dá)99%，無產(chǎn)油量。實施新型的化堵技術(shù)后，成功地進(jìn)行了封竄，堵住了水層，措施前產(chǎn)油0t/d，含水100%，措施后，產(chǎn)油16t/d，含水20%。第32頁/共54頁第三十二頁，共55頁。衛(wèi)125井（油井堵套漏、封層）地質(zhì)提供套漏井段1264-1349m，層位漏失井段1589.2-1601.2m，漏失量682m3/d×7MPa，實施化堵技術(shù)后，15MPa試壓合格，措施前1990年關(guān)井（10年），措施后產(chǎn)油20t/d，不含水。第33頁/共54頁第三十三頁，共55頁。文13井（油井堵水）地質(zhì)提供擠堵層段3136.2-3193.6m，實施化堵技術(shù)后，15MPa試壓合格，措施前產(chǎn)油2t/d，含水96.8%，措施后產(chǎn)油7t/d，含水74%。第34頁/共54頁第三十四頁，共55頁。文13-269井（油井暫堵、堵水）地質(zhì)提供擠堵井段3325.6-3342.4m，對3400.1-3486.1m進(jìn)行填砂作業(yè)未成，原因是溢流太大，決定使用采油工程技術(shù)研究院研制的暫堵劑進(jìn)行暫堵作業(yè)，該井暫堵-擠堵-解堵配套工藝技術(shù)相當(dāng)成功，措施前產(chǎn)油1.2t/d，含水98%，措施后產(chǎn)油6.7t/d，含水79.2%。第35頁/共54頁第三十五頁，共55頁。胡96井（高壓鹽水井）完鉆井深：4094m存在問題：由于射開的3715.9-3725m為高壓鹽水層，在投產(chǎn)作業(yè)時經(jīng)常發(fā)生鹽卡，決定對該層化堵施工難度：高溫高壓，高礦化度，施工時啟動壓力高，用常規(guī)堵劑施工風(fēng)險大。施工情況：采用抗高溫高強(qiáng)度配方，堵漿進(jìn)入高壓鹽水層時壓力由35MPa升至55Mpa。施工效果：候凝36h后鉆塞試壓35MPa，10min壓力不降，鹽層封堵成功。第36頁/共54頁第三十六頁，共55頁。衛(wèi)22-34井（淺層低溫套損井封堵）完鉆井深：2875.0m水泥返高：1800m存在問題：套管破漏（409.4m和637m）特點：兩漏失點位于水泥返高以上，漏失點淺，井溫低，且漏失量大，吸水量差異大。施工工藝：采用空井筒平推工藝，擠堵前用石灰泥160方對該井進(jìn)行了預(yù)處理，然后擠堵漏劑30m3施工壓力：最高施工壓力15MPa施工效果：試壓15MPa穩(wěn)壓不降，解決了淺層套管堵漏修復(fù)難題，比大修換套的費用降低了大約60%。第37頁/共54頁第三十七頁，共55頁。應(yīng)用前景第38頁/共54頁第三十八頁，共55頁。對于自由段及封固段套管腐蝕穿孔和變形破裂，一般采用起換套大修井工藝。由于工藝和費用成本的限制，許多腐蝕穿孔和變形破裂的套損井得不到及時的修復(fù)利用，影響了油田的開發(fā)效益和產(chǎn)能的提高。第39頁/共54頁第三十九頁，共55頁。采用油水井高效堵水堵漏技術(shù)具有下列優(yōu)點第40頁/共54頁第四十頁，共55頁。-1-不用上修井架子，只用普通的作業(yè)架子就能滿足施工需要。第41頁/共54頁第四十一頁，共55頁。-2-不受井深和井眼條件的限制，施工簡單安全，成功率高。第42頁/共54頁第四十二頁，共55頁。-3-一般情況下，采用油水井高效堵水堵漏新技術(shù)進(jìn)行修井施工，從施工到試壓合格只需3-4天時間，而普通的取換套施工需要20天左右的時間，大大節(jié)約了作業(yè)時間。第43頁/共54頁第四十三頁，共55頁。-4-對于某些腐蝕穿孔特別嚴(yán)重，同時因條件限制，無法確定具體套損井深的復(fù)雜井，使用這項新技術(shù)，可以免去找漏工序，直接進(jìn)行修復(fù)施工，實現(xiàn)找漏堵漏一體化的要求。第44頁/共54頁第四十四頁，共55頁。-5-可以比常規(guī)的大修工藝節(jié)約成本40-50%，經(jīng)現(xiàn)場實驗證明使用期高于水泥擠封的井。第45頁/共54頁第四十五頁，共55頁。另外該技術(shù)還能廣泛應(yīng)用于封堵炮眼、封堵大孔道、漏失層、封竄等增產(chǎn)作業(yè)，具有廣闊的應(yīng)用前景。第46頁/共54頁第四十六頁，共55頁。幾點認(rèn)識第47頁/共54頁第四十七頁，共55頁。油水井高效堵水堵漏技術(shù)的研究重點針對油水井破損套管管外沖蝕嚴(yán)重、漏失層漏失量大和界面膠結(jié)難度大等問題，通過新型微膨脹化學(xué)堵劑YLD-1的研究，重點解決了下列問題：第48頁/共54頁第四十八頁，共55頁。堵漿的駐留性、抗竄性問題對于套管破損位置在自由段或高滲透的大孔道地層，化學(xué)堵劑進(jìn)入漏層能有效地駐留，使堵漿注入量減少，堵漏修復(fù)成功率大大提高。第49頁/共54頁第四十九頁，共55頁。提高界面膠結(jié)強(qiáng)度所施工井通過提高界面膠結(jié)強(qiáng)度，提高了堵漏修復(fù)的有效期和對增壓注水等高壓作業(yè)的承受能力。第50頁/共54頁第五十頁，共55頁。堵漿的施工性能通過重點解決堵漿的懸浮穩(wěn)定性和初終凝時間控制的可靠性問題，新型的化學(xué)堵劑作到了停留在井筒內(nèi)的堵漿在預(yù)定時間內(nèi)不會形成強(qiáng)度，而堵漿一旦進(jìn)入漏失地層就能夠快速形成結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度，提高了施工的安全性。第51頁/共54頁第五十一頁，共55頁。總之油水井高效堵水堵漏堵漏技術(shù)的研究成功為油水井破損套管的修復(fù)等提供了一個新的手段，也促進(jìn)了油水井化堵工藝的提高。第52頁/共54頁第五十二頁，共55頁。該技術(shù)需改進(jìn)和完善在施工溫度低于300C時，也能形成高強(qiáng)度的封堵層，并保證施工的安全性。淺層套管破損位置的管外環(huán)空存在巨大空洞時的堵漏修復(fù)工藝。各種工況下的施工工藝的完善和提高