暫堵型聚合物凝膠修井液的研究與應(yīng)用

黃曉輝(新疆克拉瑪依市三達(dá)有限責(zé)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(yán)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(jīng)濟(jì)損失。近年來，從國(guó)內(nèi)外堵漏材料的研究應(yīng)用狀況看，化學(xué)堵漏劑發(fā)展較快，而且井漏和堵漏理論的發(fā)展對(duì)堵漏材料的發(fā)展起到推動(dòng)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(yīng)用。化學(xué)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(chǔ)物質(zhì)開發(fā)以及纖維材料表面的化學(xué)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(shí)，極易造成堵漏效果的不佳或者堵漏后很容易發(fā)生重復(fù)性漏失。因此研究和開發(fā)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(guān)工藝技術(shù)來提高治理井漏的效果具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

但隨著天然氣的持續(xù)采出，各氣田平均地層壓力不斷下降，地層壓力系數(shù)進(jìn)一步降低，研制出與儲(chǔ)層配伍性好、堵漏性能穩(wěn)定的防止細(xì)小裂紋漏失的修井液，修井后，對(duì)原生產(chǎn)井的產(chǎn)量影響小，產(chǎn)能都能夠恢復(fù)到原產(chǎn)量的90%以上。

二、堵漏劑合成

針對(duì)常用防漏失材料在低壓力系數(shù)氣井中，封堵強(qiáng)度及厚度達(dá)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(fā)劑在一定條件下生產(chǎn)出吸水樹脂，通過改進(jìn)配方，調(diào)節(jié)交聯(lián)劑N-亞甲基雙丙烯酰胺的用量，成功生產(chǎn)了具有良好吸水性的聚合物，再把聚合物加工成適當(dāng)粒徑的產(chǎn)品。

圖1 高吸水樹脂樣品的分子結(jié)構(gòu)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(chǎn)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(chǎn)品分子鏈上帶有初始的分子設(shè)計(jì)基團(tuán)，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)合成的分子結(jié)構(gòu)。

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(cè)定

評(píng)價(jià)方法如下：精確稱取研碎的100目篩網(wǎng)和200目篩網(wǎng)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(wǎng)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(cè)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(jié)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(jìn)生產(chǎn)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(duì)地層造成的水鎖傷害。

結(jié)論與認(rèn)識(shí)

1.室內(nèi)性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)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(wěn)定性、抗高溫、抗壓等各項(xiàng)性能優(yōu)良，對(duì)地層漏失通道狀態(tài)具有良好的適應(yīng)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(yīng)性，可以較好地適應(yīng)氣田持續(xù)開發(fā)過程中地層條件的復(fù)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(yīng)范圍將更加廣泛，火山巖氣藏屬于裂縫-孔隙雙重介質(zhì)儲(chǔ)層，微裂縫較為發(fā)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(yīng)用，為提高火山巖氣藏及低滲透氣藏氣井修井后復(fù)產(chǎn)效果，提供新的技術(shù)支撐。

3.聚合物修井液中凝膠具有較強(qiáng)的抗稀釋、抗腐蝕性能和流動(dòng)增阻建墻性能，暫堵性及再堵性強(qiáng)，吸水自適應(yīng)性能強(qiáng)、適用范圍廣，易降解返排，實(shí)現(xiàn)了對(duì)儲(chǔ)層的低濾失和低傷害，提高了儲(chǔ)層保護(hù)效果，HU 2003井和HU 2005兩口井施工后產(chǎn)量分別恢復(fù)至施工前的95%和88.9%，有效解決了壓力系數(shù)低于0.5、易漏失地層氣井修井后復(fù)產(chǎn)困難的問題；