暫堵型聚合物凝膠修井液的研究與應用

黃曉輝(新疆克拉瑪依市三達有限責任公司 新疆 834000)

一、研究的目的及意義

井漏是鉆井過程中普遍存在而又十分嚴重的問題，它不僅大大影響了鉆井速度，而且也造成了巨大的直接經濟損失。近年來，從國內外堵漏材料的研究應用狀況看，化學堵漏劑發展較快，而且井漏和堵漏理論的發展對堵漏材料的發展起到推動作用，兼有堵漏和防水功能的兩用堵漏劑得到廣泛的研究應用。化學堵漏劑重視各種水溶性樹脂、高分子聚合物、膠乳等固化后具有粘彈性的基礎物質開發以及纖維材料表面的化學改性和彼此間的配合使用。

由于上述原因，使用這類堵漏材料在處理井漏時，極易造成堵漏效果的不佳或者堵漏后很容易發生重復性漏失。因此研究和開發出一種具有一定的可變形性，且能抗高溫、抗鹽的新型吸水膨脹性顆粒堵漏劑及其相關工藝技術來提高治理井漏的效果具有十分重要的現實意義。

但隨著天然氣的持續采出，各氣田平均地層壓力不斷下降，地層壓力系數進一步降低，研制出與儲層配伍性好、堵漏性能穩定的防止細小裂紋漏失的修井液，修井后，對原生產井的產量影響小，產能都能夠恢復到原產量的90%以上。

二、堵漏劑合成

針對常用防漏失材料在低壓力系數氣井中，封堵強度及厚度達不到要求，封堵效果不佳的難題，利用丙烯酸衍生物、丙烯酰胺衍生物、丙烯酰胺基-2甲基丙磺酸鈉等為原料用過硫酸銨和亞硫酸鈉為引發劑在一定條件下生產出吸水樹脂，通過改進配方，調節交聯劑N-亞甲基雙丙烯酰胺的用量，成功生產了具有良好吸水性的聚合物，再把聚合物加工成適當粒徑的產品。

圖1 高吸水樹脂樣品的分子結構Fig.1 (Super absorbent polymer molecular structure of samples)

合成的高吸水樹脂樣品，以K Br片制樣，用PE公司生產的Paragon 100型IR光譜儀作紅外光譜譜圖見圖示，通過光譜分析可以得出：產品分子鏈上帶有初始的分子設計基團，驗證了設計合成的分子結構。

圖2 吸水樹脂的紅外光譜圖Fig.2 (IR spectra of the water-absorbent resin)

三、堵漏材料的吸水率測定

評價方法如下：精確稱取研碎的100目篩網和200目篩網之間的干樹脂50 mg，放入250 ml燒杯中，在室溫下加入去離子水浸泡0.5h，用100目篩網濾去多余的水，稱量吸水后樹脂重量：

吸自來水、鹽水率、泥漿濾液測定方法同上，只是把去離子水換成自來0.9%的Na C l水溶液和泥漿做失水后的濾液，其結果如下表。

表3 堵漏材料的吸水率Table.3 (The plugging materials of water absorption)

從吸水率看，改進生產后堵漏材料的吸水性能良好，從而可有效降低修井過程中修井液對地層造成的水鎖傷害。

結論與認識

1.室內性能評價試驗說明：研究的暫堵型聚合物凝膠修井液防膨、固化水防液鎖、穩定性、抗高溫、抗壓等各項性能優良，對地層漏失通道狀態具有良好的適應性，凝膠顆粒的堵塞與骨架制支撐作用，提高了原修井液的防漏及暫堵性能；

2.利用堵漏劑的吸水自適應性，可以較好地適應氣田持續開發過程中地層條件的復雜變化，其良好的吸水性防止了水敏性地層的粘土膨脹傷害，聚合物凝膠修井液的適應范圍將更加廣泛，火山巖氣藏屬于裂縫-孔隙雙重介質儲層，微裂縫較為發育，修井過程中防漏失性是修井液要考慮的重要性能，暫堵型聚合物凝膠修井液的研究與成功應用，為提高火山巖氣藏及低滲透氣藏氣井修井后復產效果，提供新的技術支撐。

3.聚合物修井液中凝膠具有較強的抗稀釋、抗腐蝕性能和流動增阻建墻性能，暫堵性及再堵性強，吸水自適應性能強、適用范圍廣，易降解返排，實現了對儲層的低濾失和低傷害，提高了儲層保護效果，HU 2003井和HU 2005兩口井施工后產量分別恢復至施工前的95%和88.9%，有效解決了壓力系數低于0.5、易漏失地層氣井修井后復產困難的問題；