可酸化凝膠堵漏技術(shù)研究

王超

摘 要：裂縫和溶洞性嚴(yán)重漏失，是制約當(dāng)前鉆井時(shí)效提高的重要因素之一。嚴(yán)重性的漏失，用常規(guī)的橋堵和水泥固化堵漏難度都很大，并且效果不佳。橋堵方法承壓能力不高，對(duì)較大裂縫或孔洞沒有效果，有效作用時(shí)間短。水泥體系由于其觸變性不強(qiáng)、在裂縫和孔道中滯流效果不好，固化后體積縮小、特別是水泥漿閃凝不易控制，施工風(fēng)險(xiǎn)大，且會(huì)對(duì)儲(chǔ)層造成永久污染。從國(guó)內(nèi)外堵漏技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)看，對(duì)付裂縫、孔洞性的嚴(yán)重漏失，采取井壁封堵固化技術(shù)提高井眼承壓和穩(wěn)定能力，且污染的油層易于解堵，能夠有效保護(hù)儲(chǔ)層。

關(guān)鍵詞：井漏;鉆井液;鉆井;壓力

1.室內(nèi)評(píng)價(jià)試驗(yàn)

可酸化高效凝膠堵漏工藝技術(shù)，是利用一種含有多種無機(jī)物與各種有機(jī)聚合物的堵漏劑，注入漏層后具有凝固強(qiáng)度高，且凝固強(qiáng)度可調(diào)，特別是在凝固后凝固體積不縮小等特點(diǎn)，特別適合于高滲透及裂縫性地層的堵漏，堵漏效果好。

1.1室內(nèi)封堵率試驗(yàn)

1.1.1物理模型

本實(shí)驗(yàn)采用均質(zhì)液體穩(wěn)定滲流水測(cè)滲透率的方法進(jìn)行封堵實(shí)驗(yàn)。該方法是以二維單向液體平面徑向流穩(wěn)定滲流的基本理論為出發(fā)點(diǎn)，在滲流過程中平面上任一點(diǎn)的滲流速度和壓力是兩個(gè)坐標(biāo)軸（X和Y）的函數(shù)，滲流速度和壓力等運(yùn)動(dòng)要素不隨時(shí)間而變化。這是屬于穩(wěn)定滲流過程，按照模擬條件的要求，在徑向流模型上進(jìn)行恒定速度的注水實(shí)驗(yàn)，在模型出口端記錄流體的產(chǎn)液量和時(shí)間以及模型兩端的壓差，用平面徑向流公式處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，求得地層滲透率。

1.1.2測(cè)定巖心滲透率

將六通閥進(jìn)出口、巖心出液孔均打開，打開電源，起動(dòng)泵，將儲(chǔ)水容器內(nèi)的水泵入巖心，使巖心飽和水，待壓力穩(wěn)定后，用量筒計(jì)量出口端的產(chǎn)液量，同時(shí)用秒表記下時(shí)間，由公式：流量=產(chǎn)液量/時(shí)間 算出流量，從壓力表讀出壓差、記錄數(shù)據(jù)，由公式k=QμLn（Re/Rw）/2πh△p求得調(diào)剖前巖心的滲透率。

按配方的要求，用量筒取一定量的水倒入燒杯內(nèi)，稱取一定量的堵劑倒入燒杯內(nèi)攪拌5min，再用滴管吸取一定量的助性劑，滴入燒杯內(nèi)，繼續(xù)攪拌10min。關(guān)閉六通閥，巖心出口端打開，將攪拌均勻的調(diào)剖液用帶有刻度的注射器從井筒注入高滲層，記錄注入量，完畢再注入6ml清水將調(diào)剖液替入地層。關(guān)閉所有閥門，等待調(diào)剖液固化，每隔約3～4h測(cè)一滲透率，直到24h。

測(cè)完一組滲透率后，再進(jìn)行酸化解堵，目的是想了解該堵漏劑的暫堵性。酸的配方：HCL12%，HF5%，XFZ-1防淤查劑2%。用注射器注入土酸適量，關(guān)20min后開泵，使殘酸和反應(yīng)產(chǎn)生的氣體排出，完畢測(cè)量巖心的滲透率。

1.1.4實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

通過對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，得到如下認(rèn)識(shí)：該堵漏劑有明顯的堵漏效果，測(cè)定數(shù)據(jù)表明，注入堵漏劑后巖芯滲透率明顯下降，其封堵效果在88.8%-99.68%之間。如下圖所示，向模型注入20%濃度的20ml堵漏劑后，模型的滲透率從堵前的509毫達(dá)西下降到堵后的23.85毫達(dá)西，從封堵效果角度看，堵劑進(jìn)入巖石孔隙后，主要封堵了大孔道。從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析，在堵漏劑注入過程中，注入壓力逐漸上升且壓力上升速度加快，表明堵漏劑首先進(jìn)入大孔道并在孔道中沉積和封堵大 孔道，然后再進(jìn)入小孔道及封堵小孔道。由此得到認(rèn)識(shí)，該種堵漏劑可以有效封堵地層。堵漏劑堵后，再用土酸（12%HCL+3%HF）酸化，基本可以恢復(fù)到堵前滲透率。圖1是封堵前后滲透率變化圖。模型的滲透率封堵前為936.03毫達(dá)西，封堵后為12.20毫達(dá)西，經(jīng)過酸化處理，滲透率可恢復(fù)到754.39毫達(dá)西。

1.2有效封堵體積

取100mL水放人150mL的燒杯中，分別加入不同量的固化堵劑及油井水泥，攪拌10min，靜置15min.測(cè)量?jī)煞N堵漏劑產(chǎn)生的有效封堵體積。

通過表1可見固化堵劑具有很強(qiáng)的封堵能力，膨脹性能和良好的懸浮穩(wěn)定性及攜帶性能。水泥堵漏存在的施工難度大、風(fēng)險(xiǎn)高問題。

1.3抗壓強(qiáng)度

通過表2可見，試驗(yàn)利用抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)儀測(cè)定不同配方固化堵劑在不同時(shí)間的抗壓強(qiáng)度，結(jié)果表明：固化堵劑具有一定的承壓能力：堵漏承壓能力、抗返排能力突出，具有一次性堵死漏層的能力。

1.4封堵深度

取500mL工業(yè)水，分別加入不同量的固化堵劑及油井水泥，低速攪拌15min，在0.75MPa的壓力下壓制7.5min后，測(cè)量?jī)煞N堵漏劑形成的濾餅厚度。

結(jié)果表明，兩種堵漏劑加量相同時(shí)，形成的濾餅厚度相差很大。加量為10%時(shí)，固化堵劑的濾餅厚度為1.8cm，而水泥的僅為0.2cm;隨加量的增大，固化堵劑的濾餅明顯增厚，而水泥的變化較小。

1.5觸變性

作為堵漏液，應(yīng)有較強(qiáng)的觸變性優(yōu)勢(shì)：在泵入堵漏液時(shí)，流體在泥漿泵高速剪切下有很好的流動(dòng)性，泵壓不會(huì)太高;當(dāng)流體進(jìn)入漏層停泵后，粘度迅速升高，堵漏液就不會(huì)在漏層中流失太遠(yuǎn)，起到堵漏的目的。

1.6稠化時(shí)間

堵漏液的稠化時(shí)間是由促凝劑來控制的，加量 3%-6%，根據(jù)施工要求可以任意調(diào)節(jié)。未加促凝劑的堵漏液稠化時(shí)間很長(zhǎng)，為在泥漿罐中配漿留下足夠的時(shí)間。堵漏液準(zhǔn)備入井前，加入設(shè)計(jì)量的促凝劑攪拌5-10min，將其混勻，然后注入井內(nèi)。

2.堵漏劑技術(shù)指標(biāo)

通過室內(nèi)配方的研究和性能評(píng)價(jià)，可酸化高效堵漏劑達(dá)到了以上技術(shù)指標(biāo);

密度：1.45-1.85g/cm3;塑性粘度：15-70mPa.s;動(dòng)切力：5-35Pa;酸溶率：>90%;抗溫性：180℃以上;凝固強(qiáng)度（針入度）：≤0.05--0.1mm;封堵率：>90%;凝固時(shí)間：2-20h

3.結(jié)論

（1）可酸化凝膠堵漏液懸浮性好、觸變性好，固結(jié)體強(qiáng)度高，堵漏成功率高，有利于縮短鉆井、完井周期。

（2）可酸化凝膠堵漏劑酸溶率高，有利于酸化解堵，能降低堵漏劑對(duì)儲(chǔ)層的傷害。

參考文獻(xiàn)：

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