GSY高水膨脹成巖粉配套封堵工藝在東辛的應用

陳慶華（中石化股份勝利油田分公司東辛采油廠 山東 東營 257000)

隨著油田注水開發程度的不斷深入，井況日益惡化，出現了越來越多的套漏井，嚴重制約了開發效果。針對目前封竄堵漏存在的問題，結合東辛油區套損套漏特點，開展了GSY高水膨脹成巖粉的研究與應用，進一步完善了封堵配套工藝技術。

一、GSY高水膨脹成巖粉的技術原理

GSY高水膨脹成巖粉是把石灰石、鋁礬土及石膏等原料，先經過破碎、配料、粉磨等工藝制成生料，然后經過煅燒、與添加劑混合磨制成高水材料熟料，將其加水配制成漿液并混合均勻，經一定的物理化學反應，成為快速凝結固化的固體材料。成巖粉的水化硬化分為水化溶解和凝膠固化兩個階段，水化溶解發生絮凝作用，只水化，不硬化，形成大量的鈣礬石；膠結固化期形成最佳針狀結構的鈣礬石，填充在鈣礬石網狀結構中，直到最后大部分膠粒被結晶化，漿體就變成了強度較高的硬化體。硬化體中鈣礬石的基本結構單元為{Ca3[Al(OH)6]12H2O}3+，屬三方晶體系。

GSY高水膨脹粉具有成漿懸浮性好，高流動性，易泵送；初凝時間可調，減少了在施工中因凝固時間難以控制帶來的危險性，可根據油水井堵段的吸水指數，漏失程度，水灰比可在1.0～3.0較大范圍內選擇；高懸浮失水量小，硬化體膨脹固化強度增加，封堵效果高，而井筒內的硬化體比水泥硬化體鉆塞容易得多。

① 當堵劑顆粒水化時，通過其中的膨脹組分的反應促進了鈣礬石的早期形成，并伴隨著水化的進程，鈣礬石晶體不斷長大，使灰漿硬化時體積膨脹。在井下有限空間和高壓條件下，其線性膨脹率達0.2～0.3，其膨脹率為水泥的3倍。

所以其膨脹過程化學預應力作用增強了堵劑與套管、地層的界面膠結強度，要高于水泥與界面的膠結強度。

② 考察了GSY高水膨脹成巖粉漿體在60℃、1.6g/cm3養護條件下，硬化體抗壓強度隨時間變化的情況，見表1。

表1 抗壓強度隨時間變化情況

可以看出，GSY高水膨脹粉漿體在60℃、1.6g/cm3養護條件下凝固3天后，抗壓強度達到了12MPa，其抗壓強度滿足了生產的需要。

③ GSY高水膨脹成巖粉和G級油井水泥相比，具有易鉆塞的優點，將兩種堵劑硬化體鉆塞情況對比，見表2。

表2 硬化體鉆塞難易程度對比

G級水泥70℃/固化48h/抗壓10MPa螺桿鉆/9.8KN 10 40-180

可以看出，GSY高水膨脹粉硬化體要比G級油井水泥鉆塞容易的多。

因此與水泥相比較而言，高水膨脹成巖粉具有以下優點：①由于硬化過程中漿體具有膨脹性，使硬化體與地層膠結非常好；②具有一定的觸變性能，漿體進入地層后，流速減慢，漿體結構迅速迅速形成，泥漿的流動阻力增大，減少了漏失量，增加了泥漿的滯留量；③易鉆塞。

二、選井原則

該工藝主要用于套漏段位于水泥返高之上直井、斜井、側鉆井的封堵。其原因是：當漏失段位于水泥返高以上，由于淺層巖石成巖作用差，膠結疏松，地層高孔高滲，并且地層出砂造成近井地帶出現空穴。因此造成封竄時水泥流失量大，滯留量小，不能在漏失處（地層和套管環空處）形成有效堆積，造成施工壓力不高，試壓壓力達不到生產要求，封竄一次成功率低，往往需要2次以上封竄才能見效。針對淺層漏失段的特點，結合GSY高水膨脹粉的特點（初凝時間可調、微膨、漏失小、易鉆塞），采用GSY高水膨脹成巖粉配套工藝封堵自由段套漏，不但提高了封堵的一次成功率，更重要的是降低了施工的風險。

三、施工工藝

針對水泥返高之上漏失段的封堵存在泥漿滯留量少，不能形成有效的封堵泥塞，一次封堵成功率比較低的特點，結合GSY高水膨脹粉的技術原理，開展了多段塞堵漏工藝、“前期隔板、后期封口”堵漏工藝的研究與應用。

（1）多段塞堵漏工藝：對于反洗井時井口返液很少（1/3～2/3）的淺層套漏井，采用成巖粉多段塞封堵工藝：首先注入高比重1.65的成巖粉泥漿，利用成巖粉的觸變性、微膨性，對漏失地層的大孔道暫堵，有效防止后續泥漿的流失，然后注入比重1.45～1.55的成巖粉泥漿，提高泥漿體系的流動性，便于高效、快速的注入，最后注入比重1.85的G級油井水泥泥漿封口，提高固結體的抗壓強度。

典型井例：DXX109-93由于高含水而上作業找漏封竄，竄點:303-477米，反洗井時返液僅為1/3,漏失嚴重，為了防止泥漿的漏失，設計了多段塞封堵工藝：首先注入比重1.65的成巖粉泥漿5方，然后注入比重1.55的成巖粉泥漿6方，最后注入比重1.85的G級油井水泥漿3方。侯凝3天試壓合格，開井后工作制度44×3×4，日液19.3方，含水87.7%，日油2.37噸，已累增油992噸。

四、現場應用效果分析

根據GSY高水膨脹粉的性質及技術原理，針對不同的井況，采用相應的配套封竄堵漏工藝，2013年共有17井次使用GSY高水膨脹成巖粉配套堵漏工藝，一次成功率64.7%，封堵措施初期單井平均增油3.98噸 /天，累計增油356.5噸/井，總增油6060噸。雖然GSY高水膨脹粉配套封堵工藝用于淺層堵漏取的不錯的效果，但是其在嚴重漏失地層的泥漿滯留量還是偏小，造成需要堵劑的量比較大（平均15噸/井），并且有5口井2-3次才堵住。因此有必要進一步開展淺層堵漏研究，提高淺層堵漏一次成功率。