特種凝膠鉆井堵漏及其解堵研究

2012-11-08 04:46:18魏鳳娟梁大川西南石油大學石油工程學院四川成都610500

長江大學學報(自科版) 2012年1期

魏鳳娟，梁大川 (西南石油大學石油工程學院，四川成都 610500)

侯德舉 (中原油田鉆井二公司，河南濮陽 457000)

特種凝膠鉆井堵漏及其解堵研究

魏鳳娟，梁大川 (西南石油大學石油工程學院，四川成都 610500)

侯德舉 (中原油田鉆井二公司，河南濮陽 457000)

井漏是鉆井過程中普遍存在的而又十分嚴重的問題，它不僅大大影響了鉆井速度，而且也造成了重大的直接經濟損失。因此解決惡性漏失問題已經成為整個石油行業中最為急迫的問題。特種凝膠是一種粘性可變、體積可變和強度可變的堵漏材料。特種凝膠進入地層后，靜止時產生強的內部結構，而且會隨時間的增加而增強，欲使之恢復流動須附加更大的應力以克服此靜切力。介紹了特種凝膠對鉆井液性能的影響，溫度變化時特種凝膠的粘度變化情況以及其破膠作用。

特種凝膠；井漏；堵漏；破膠

井漏是在鉆井、固井、測井或修井的各種井下作業過程中，各種工作液(包括泥漿、水泥漿、完井液及其他液體)在正壓差作用下，流進地層的一種井下復雜情況。嚴重的井漏會導致井內壓力下降，影響正常鉆井、引起井壁失穩、誘發地層流體涌入井筒并發生井噴事故。目前，國內外已就鉆井堵漏問題提出很多可行的方案，而且也避免了復雜事故的發生，減少了投入成本。特種凝膠(ZND)就是在這種情況下應運而生，它的性能特征均符合堵漏材料的特性，是一種新型的堵漏材料。下面，筆者介紹了特種凝膠對鉆井液性能的影響、溫度變化時特種凝膠的粘度變化情況以及其破膠作用。

1 ZND對鉆井液性能的影響

1.1ZND溶液中加入不同量的膨潤土后粘度變化

1.5%凝膠ZND加膨潤土0%，3%，5%時在不同溫度下測得的切力見表1。從表1數據可知，加土之后，在同一濃度、低剪切速率下的剪切應力均比未加土時要低，而且土量越多，剪切應力越小。原因是土水化作用強，分散在凝膠溶液中會破壞凝膠中固有的結構，使得凝膠的剪切力下降。但是總體來說，加土之后特種凝膠的粘度還是足以能夠壓住地層，以實現堵漏的目的。從表1數據還可得出，溫度越高，凝膠的粘度也就越小。所以配制凝膠溶液時，應該用水直接配，而不是用基漿來配制。

表1 凝膠中加入不同量的膨潤土的流變性

1.2ZND溶液對鉆井液性能的影響

在鉆井過程中，為了堵漏，將凝膠壓到井里之后勢必會與鉆井液相混合，影響凝膠的堵漏效果，也影響鉆井液原有的性能。現在測試一下鉆井液與凝膠混合之后的流變性與API失水及濾餅厚度與高溫高壓失水及濾餅厚度。所采用的鉆井液體系的配方如下：5%搬土原漿+0.3%FA367+0.5%XY-27+0.5%PAC+3%SMP。

先測未加凝膠時鉆井液的性能，之后加入一定量的1.5%ZND溶液，加熱到50℃之后測定其性能，然后加以比較，看加入凝膠之后鉆井液性能有何變化。鉆井液中加入不同量的ZND溶液的性能參數如表2所示，由表2可以看出，ZND溶液混合鉆井液之后，切應力變小。鉆井液混合5%的ZND溶液之后的流變性變大，API失水、高溫高壓失水均變大；混合10%的ZND溶液流變性變小，失水沒有多大變化；混合20%的ZND溶液流變性沒多大變化，API失水變小，高溫高壓失水變大；混合30%的ZND溶液流變性變小，API失水及高溫高壓失水均變大。但是總起來說，沒有太大的變化。

表2 鉆井液中加入不同量的ZND溶液的性能參數

2 ZND溶液的粘溫曲線

圖1 不同濃度的ZND在不同溫度下的粘度

因為井底溫度在110℃左右，所以就要知道凝膠在高溫下的粘度變化，下面是用型號為RS600高溫高壓流變儀測得濃度為1.2%的ZND和濃度為1.5%的ZND的粘溫曲線，如圖1所示。由圖1可知，濃度為1.5%的ZND要比濃度為1.2%的ZND粘度大，而且他們都隨著溫度升高而明顯的降低。從表2可看出，ZND在110℃高溫之下的深井中均適用。

3 ZND溶液的破膠

凝膠堵漏完成之后需要解堵，也就是最好要破膠，以避免污染地層，提高石油采出率。使其粘度在一定時間內逐漸降低的重要途徑之一就是高分子化合物斷鏈、降解。因此破膠時需要加1%濃度的過硫酸銨，測定流變性，并放入80℃的烘箱中幾個小時后拿出，測定粘度大小(見表3和表4)。由表3、表4可看出，恒溫8h和16h之后，切力都下降很多,而且過硫酸銨加量越多，切力下降的越快。由此說明過硫酸銨的加入能使特種凝膠很好的破膠，使其可以及時的從地層孔喉處流出。