MSPT 自愈合微膨脹封竄技術(shù)在渤海的應(yīng)用

董海寬，王昆劍，張尚鋒，羅曉青，陳 浩，趙 亮，肖 寒

（1.中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司，天津 300450；2.中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 300450；3.中海油田服務(wù)股份有限公司天津分公司，天津 300450）

1 應(yīng)用背景

目前海上部分油井在對(duì)潛力砂體上返補(bǔ)孔作業(yè)時(shí)會(huì)遭遇管外固井質(zhì)量差的情況，導(dǎo)致不得不放棄該砂體的動(dòng)用，造成極大的產(chǎn)能損失。如何在射孔前使管外固井質(zhì)量差的補(bǔ)孔井段達(dá)到固井質(zhì)量合格，使該井段正常補(bǔ)孔生產(chǎn)是急需要解決的問(wèn)題。

2 MSPT 自愈合微膨脹封堵技術(shù)作用機(jī)理和優(yōu)點(diǎn)

2.1 MSPT 主要成分和堵劑配方

MSPT 主要成分：硫鋁酸鹽、磷酸鹽、增強(qiáng)劑、增韌劑、活性充填劑。

配制配方：MSPT 堵劑+0.5%緩凝劑+0.1%消泡劑。

2.2 作用機(jī)理[1，2]

2.2.1 形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 堵漿進(jìn)入漏層（漏點(diǎn)時(shí)）在壓差作用下，堵漿的各種組分發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)和協(xié)同增效，堵漿快速形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，形成特殊的流態(tài)，堵漿中的其他組分，就能充填密實(shí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的空隙之中，堵漿就具有耐沖刷能力，就具備了駐留性能。

2.2.2 膨脹作用 MSPT 堵劑水化反應(yīng)的產(chǎn)物有C4AH19、C4AH13、C2PH8 和C3PH6 等多種水化鋁酸鹽、水化磷酸鹽，這些水化產(chǎn)物大多數(shù)呈六角片狀，在一定時(shí)間內(nèi)，它轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定狀態(tài)的C3AH6、C3PH6（立方晶體），這就占據(jù)較大的晶格空間，產(chǎn)生晶格膨脹。

2.2.3 自愈合作用 堵漿在動(dòng)態(tài)養(yǎng)護(hù)條件下，界面上結(jié)晶是完好的棒狀的鈣礬石晶體，在鈣礬石晶體下方，可見(jiàn)部分無(wú)定形的水化產(chǎn)物已被溶蝕，露出新鮮表面，在這新鮮表面上，生成了大量纖維狀CSH 凝膠水化產(chǎn)物。

這些水化產(chǎn)物，消除了界面的有害過(guò)渡帶，使界面具有很強(qiáng)的抗高壓流體沖蝕的能力，這就是堵劑界面自愈合作用，這種作用從根本上提高了封堵質(zhì)量，提高了界面膠結(jié)強(qiáng)度，延長(zhǎng)了界面強(qiáng)度的持續(xù)性。

2.3 MSPT 封竄技術(shù)使用的堵劑性能和優(yōu)點(diǎn)

2.3.1 堵劑性能

（1）駐留性：MSPT 堵漿在進(jìn)入封堵層后，在很短的時(shí)間里（室內(nèi)測(cè)試18～35 s）就能形成耦合式網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，有很好的駐留性，這時(shí)，就可以起壓6～8 MPa；這種特性，說(shuō)明MSPT 堵漿可以在工程上實(shí)現(xiàn)不同物性地層的“籠統(tǒng)封堵”。

（2）抗溫性：MSPT 堵漿的抗溫性，受到配套的緩凝劑抗溫性的限制，目前最高達(dá)到200 ℃左右；且MSPT堵劑隨溫度的增加封堵強(qiáng)度變強(qiáng)，溫度越高封堵效果越高（見(jiàn)圖1）。

圖1 抗溫性圖

（3）韌性（三軸應(yīng)力分析）：堵漿具有較高的泊松比和較低的彈性模量值，即堵漿固化體具有很好的抗三維應(yīng)力的作用，能夠滿足現(xiàn)代固井技術(shù)的要求。中石油固井水泥漿標(biāo)準(zhǔn)要求彈性模量小于5 500 MPa，為合格水泥漿體系（見(jiàn)表1）。

表1 三軸應(yīng)力分析

（4）配制的堵漿流動(dòng)性和穩(wěn)定性好，擠注壓力低，固化時(shí)間易于調(diào)整（見(jiàn)表2）。

表2 流動(dòng)性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

（5）堵劑固化體的封堵強(qiáng)度優(yōu)于常規(guī)堵劑以及油井水泥。

2.3.2 堵劑的優(yōu)點(diǎn)

（1）具有抗竄性：堵劑進(jìn)入漏層，能有效地駐留，使堵漿注入量減少，堵漿在封堵層不返吐，封堵成功率大大提高[3]。

（2）具有很高的界面膠結(jié)強(qiáng)度：提高界面膠結(jié)，增強(qiáng)封堵強(qiáng)度，提高了封堵的有效期和對(duì)增壓注水等高壓作業(yè)的承受能力（≥25 MPa）。

（3）具有很好的抗鹽性能：無(wú)論單獨(dú)無(wú)機(jī)鹽或復(fù)合鹽，其礦化度不同的地層水對(duì)堵劑的強(qiáng)度幾乎沒(méi)有影響，即高強(qiáng)度微膨堵漏劑有抗鹽的能力（飽和鹽水）。

（4）具有很好的抗高溫能力（25～200 ℃）。

（5）微膨脹性：開(kāi)放膨脹率1.8%～4.5%，API 固化體膨脹率0.3%～0.8%。

（6）抗污染：抗H2S 高達(dá)25%以上；抗CO2高達(dá)30%以上。

（7）耐酸蝕：固化體耐8%～16%HCl 腐蝕，酸溶率0.5%以下。

（8）具有很好的施工性能：通過(guò)重點(diǎn)解決堵漿的懸浮穩(wěn)定性和稠化時(shí)間控制的可靠性問(wèn)題，堵劑做到了停留在井筒內(nèi)的堵漿在預(yù)定時(shí)間內(nèi)不會(huì)形成強(qiáng)度，而堵漿一旦進(jìn)入漏失地層就能夠快速形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度，提高了施工的安全性。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

3.1 曹妃甸油田11-6D10H 井面臨的問(wèn)題

3.1.1 生產(chǎn)簡(jiǎn)況及存在的問(wèn)題 11-6D10H 井是一口水平井，完鉆井深2 255 m，完鉆垂深1 500.3 m。該井于2007 年1 月25 日完井投產(chǎn)，該井為Y 型管柱，日產(chǎn)油10 m3左右，含水80%以上。因此考慮在保留該井原水平段的條件下，對(duì)過(guò)路油層采取上返措施，獲得更高產(chǎn)能。

3.1.2 上返措施遭遇的問(wèn)題

（1）油藏地質(zhì)上返要求：對(duì)11-6D10H 井實(shí)施上返補(bǔ)孔作業(yè)，開(kāi)發(fā)明化鎮(zhèn)組未動(dòng)用儲(chǔ)量，提高油井產(chǎn)能。

（2）上返擬射孔層測(cè)井解釋（見(jiàn)表3）。從測(cè)井解釋資料中得到，上返層位1 186.6～1 194.4 m、1 200.2～1 211.0 m 的上部有1 166.1～1 179.2 m 的水層，且水層底界與上返層頂界只有7.4 m（斜深），垂深只有6.8 m。

表3 上返補(bǔ)孔數(shù)據(jù)表

（3）上返井段固井質(zhì)量問(wèn)題：從SBT 固井質(zhì)量測(cè)井資料中顯示上返補(bǔ)孔段附近套管外的水泥膠結(jié)質(zhì)量差（見(jiàn)表4）。

表4 上返補(bǔ)孔段套管質(zhì)量

3.2 封竄技術(shù)的選擇

根據(jù)上述上返層射孔井段附近存在的水層以及固井質(zhì)量問(wèn)題，如果直接進(jìn)行射孔，將存在地層水竄入上返層，導(dǎo)致上返層水淹。

由于常規(guī)堵劑固化體易收縮，封堵后出現(xiàn)新的微裂縫，與地層滲透率的匹配關(guān)系難以掌握，封堵效果不好，制約其在油田的推廣應(yīng)用；由于受到工藝技術(shù)、使用效果、使用有效期、施工安全性能差等因素的限制，許多油、水、氣井的套漏、竄槽、漏失、出水等問(wèn)題不能及時(shí)有效的得到解決。針對(duì)以上問(wèn)題，研究利用MSPT自愈合微膨脹封竄技術(shù)，在上返層射孔前，用堵劑封堵上返層附近的竄槽通道以及在水層和上返層之間擠入堵劑隔板，來(lái)徹底解決上返層水竄問(wèn)題。

3.3 11-6D10H 井封竄工藝設(shè)計(jì)及施工

（1）通井刮管至1 890 m 左右；

（2）在1 265 m 處下封隔器驗(yàn)套20 MPa，合格；

（3）在1 265 m 左右下頂部封隔器，坐封合格；再填25 m 左右陶粒；

（4）在1 177～1 181 m、1 125～1 129 m 處，工程射孔，孔密16 孔/米；

（5）下擠堵管柱至1 000 m 左右，測(cè)試吸水指數(shù)；根據(jù)吸水指數(shù)，確定配制堵漿的密度和用量；關(guān)井，正擠前置液、堵漿、后置液；正擠堵漿液面至1 065 m 左右；關(guān)井口，開(kāi)套閘，反推堵漿至1 145 m 左右；

（6）憋壓關(guān)井候凝72 h；鉆塞至1 239 m 左右，井筒試壓17 MPa，15 min 不壓降為合格。

3.4 效果評(píng)價(jià)及分析

3.4.1 按測(cè)井解釋分析封竄效果 從SBT 測(cè)井圖可以得到，在封竄井段，封竄前管外固井質(zhì)量差，封竄施工后，管外竄固井質(zhì)量?jī)?yōu)。說(shuō)明MSPT 封竄技術(shù)在該井應(yīng)用中有很好的封竄效果。

3.4.2 按生產(chǎn)情況對(duì)比分析封竄效果 從圖2 可以得到：封竄后日均含水率下降值為6.66%。由此可見(jiàn)，該井通過(guò)封竄技術(shù)措施，完全超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的評(píng)價(jià)指標(biāo)，取得非常好的增油效果和封竄效果。

圖2 單井生產(chǎn)曲線

按SY/T 5874-2003 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)“油井效果評(píng)價(jià)方法”來(lái)評(píng)價(jià)封竄效果，按照該標(biāo)準(zhǔn)取值，封竄施工前，該井30 d 的日均產(chǎn)油9.51 m3、日均含水率81.16%；措施后，生產(chǎn)30 d 的日均產(chǎn)油28.57 m3、日均含水率74.50%；那么封竄后日均增產(chǎn)油量19.06 m3；從單井生產(chǎn)曲線可以得到：措施后，日產(chǎn)油明顯升高，最高日產(chǎn)油達(dá)到38.18 m3。

4 結(jié)論

MSPT 自愈合微膨脹封竄技術(shù)在11-6D10H 井取得了初步成功，封竄效果非常好，管外封竄后固井質(zhì)量?jī)?yōu)，增油效果明顯，還有很好的降水效果。

MSPT 自愈合微膨脹封竄技術(shù)為解決類似因套管固井質(zhì)量不合格而無(wú)法直接實(shí)施上返補(bǔ)孔的問(wèn)題提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，為提高油、氣井老井利用率提供了技術(shù)保障；該技術(shù)的成功應(yīng)用也為油、氣井卡層、套損井治理等多種復(fù)雜情況處理提供了技術(shù)手段。