高強(qiáng)度強(qiáng)觸變性化學(xué)堵水技術(shù)研究與應(yīng)用

先 花，溫棟良，杜玉川，張喜玲

（中國石化河南油田分公司石油工程技術(shù)研究院，河南南陽 473132）

河南油田已高速高效開采多年，油水井竄槽給油井生產(chǎn)和管理帶來嚴(yán)重危害，不能對(duì)多油層進(jìn)行分層開采，使油井正常生產(chǎn)受到嚴(yán)重影響。據(jù)統(tǒng)計(jì)，近兩年河南油田發(fā)現(xiàn)管外竄槽井130 口，嚴(yán)重制約了油田開發(fā)效果[1-3]。目前，河南油田先后推廣應(yīng)用了GX-1、YH-2、KJ150、油井水泥和超細(xì)水泥等管外竄封堵技術(shù)，雖取得了一定的應(yīng)用效果，但現(xiàn)場(chǎng)施工工藝及參數(shù)還需要進(jìn)一步的優(yōu)化[4-7]。

1 封竄劑簡(jiǎn)介

高強(qiáng)度低密度管外封竄劑是由HYG-1 型結(jié)構(gòu)形成劑、JQ-1 型減輕劑、JH-1 型活化劑和SW-1 型膠凝延遲劑組成，4 組分所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為 50.0%～70.0% 、 15.0%～25.0% 、 1.0%～4.0% 和0.5%～1.0%。

2 封竄劑性能

2.1 抗壓強(qiáng)度

將配好的封竄劑漿液倒入稱重密度計(jì)中，測(cè)量其密度，超細(xì)水泥、油井水泥和封竄劑的密度分別為1.80，1.60，1.28 g/cm3。將配好的封竄劑漿液倒入直徑2.54 ㎝，高2.54 ㎝的模具中，置于50 ℃和70 ℃水浴中養(yǎng)護(hù)48 h 后脫模，在萬能材料實(shí)驗(yàn)裝置上測(cè)試抗壓強(qiáng)度，測(cè)試結(jié)果見表1。

表1 封竄劑抗壓強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果

從表1 可以看出，高強(qiáng)度低密度封竄劑的強(qiáng)度高于水泥類封竄劑，說明高強(qiáng)度低密度封竄劑具有高抗壓強(qiáng)度的力學(xué)性能。

2.2 耐鹽性

用清水配制封竄劑1 000 mL，分別取100 mL 封竄劑漿液加入試管瓶中，然后再分別加入50 mL 不同礦化度的模擬水和地層水樣品，混合搖勻后室溫靜置30 min，取出上層析出液，然后將試管密閉后放入90 ℃水中加熱，測(cè)定初凝時(shí)間及固化48 h 后的突破壓力梯度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示（表2），水樣礦化度對(duì)封竄劑初凝時(shí)間及突破壓力梯度影響微弱，說明封竄劑耐礦化度性能強(qiáng)，不會(huì)因與地層水混漿后影響封竄劑性能[8-10]。

2.3 封堵性能

采用室內(nèi)填砂管模擬實(shí)驗(yàn)，單管填砂管直徑為3.0 cm，長(zhǎng)度40.0 cm，用不同粒徑的石英砂壓制填砂管。

表2 礦化度對(duì)封竄劑性能影響實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

先注入飽和NH4Cl 溶液，測(cè)填砂管的滲透率，然后注入封竄劑，在不同溫度下養(yǎng)護(hù)48 h，再用飽和NH4Cl 溶液測(cè)定填砂管的滲透率。結(jié)果如表3 所示，封竄劑對(duì)不同滲透率的巖心都有很高的封堵率。

表3 封竄劑封堵實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.4 耐溫性

研究表明，封竄劑在高溫下能繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)，其固化體強(qiáng)度在高溫下不僅不會(huì)衰退，還有所提高，可用于稠油熱采井管外竄封堵。

將封竄劑固化后分別放在不同溫度下養(yǎng)護(hù)10 d后，測(cè)量突破壓力梯度。由圖1 可知，隨著溫度的升高，封竄劑抗壓強(qiáng)度有增強(qiáng)趨勢(shì)[11-14]。

2.5 膠結(jié)強(qiáng)度

參考GB11177-89 無機(jī)膠粘劑套接壓縮剪切強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)方法，制作了相應(yīng)的套接模型，并對(duì)低密度封竄劑的膠結(jié)強(qiáng)度進(jìn)行評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)中，在50 ℃的 溫度下恒溫固化48 h 后，分別在萬能材料實(shí)驗(yàn)機(jī)上 進(jìn)行壓縮實(shí)驗(yàn)，測(cè)定其膠結(jié)強(qiáng)度，結(jié)果如圖2 所示。從圖中可以看出，低密度封竄劑具有較高的界面膠結(jié)強(qiáng)度。

圖1 封竄劑耐溫性

圖2 封竄劑膠結(jié)強(qiáng)度

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

研制的封竄劑先后在井樓油田、王集油田、新莊油田現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)17 口井，措施井均一次試壓合格，封堵成功率100%，階段累計(jì)增油2 104.3 t，降水33 679.1 m3，增注30 515.0 m3，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果顯著。以樓31917 井為例，該井管外竄一直高含水生產(chǎn)，決定對(duì)其封竄，累計(jì)注入低密度封竄劑6 m3，現(xiàn)場(chǎng)施工壓力為2～10 MPa，最終關(guān)井壓力10 MPa，候凝72 h 后套管試壓12 MPa，15 min 后壓力不降；鉆塞、通井至人工井底，全井筒試壓12 MPa，穩(wěn)定15 min，壓力不降。該井封竄前日產(chǎn)液13.2 m3，日產(chǎn)油0；措施后日產(chǎn)液8.5 m3，日產(chǎn)油1.2 t，措施效果明顯。

4 結(jié)論

（1）研制出的高強(qiáng)度低密度管外封竄劑密度為1.28 g/cm3，抗壓強(qiáng)度為22 MPa，耐鹽性能好，耐溫范圍寬，高溫養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度不損失。

（2）現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)措施井均一次試壓合格，封堵成功率100%，階段累計(jì)增油2 104.3 t，累計(jì)降水量為33 679.1 m3。