樹脂封堵技術在棄置井治理中的應用

艾志鵬，李順雨，楊盛，黃耀

(1.中國石油西南油氣田公司，四川 成都 610051；2.中國石油西南油氣田公司川西北氣礦，四川 江油 621700；3.中國石油西南油氣田公司工程技術研究院，四川 成都 610031)

0 引言

在棄置井封井治理過程中，通常采用單段或多段“段銑+注水泥”的方式封堵井筒及環空，消除環空異常帶壓。但在施工后發現部分井經過段銑+注水泥后B環空依舊微壓、含氣。分析認為其原因在于：一是常規水泥漿僅能作用于段銑套管后位置，形成“隔板”，封堵氣竄，在氣竄通道不確定的情況下，水泥封堵難以有效封堵多個氣源。二是常規水泥漿流動性較差，難以進入微小縫隙封堵氣竄通道，導致段銑封堵后氣井依然存在環空帶壓隱患。三是常規水泥漿靜膠凝時間較長，在水泥漿自然失重過程中可能發生氣侵。

本文介紹了使用無固相樹脂材料的樹脂封堵技術，并對L002-10-X2井、BM7井封堵作業現場應用情況深入剖析，為在永久性封井過程中消除B環空異常帶壓、實現氣井安全隱患有效治理提供技術支撐。

1 樹脂封堵技術原理

高強度樹脂封堵技術是一種由環氧樹脂和化學固化劑組成的二元體系，在壓差作用下易進微小孔隙地層，通過不同種類和劑量的添加劑，在設定“時間”和“溫度”固化后實現封堵。與常規水泥漿體系相比，高強度樹脂由于具有低黏注入和良好的流變性，具有高耐堿、耐酸、耐鹽的特性，其抗壓強度大有效周期長。其性能參數如表1所示。

表1 樹脂堵劑固、液狀態參數表

2 樹脂堵劑技術特點

樹脂堵劑具備固化安全可控、滲入能力較好、粘結性能優良、封堵能力超強、化學性能穩定、環保無污染六大特點，其性能參數與常規油井水泥對比如表2所示。

表2 樹脂堵劑與常規水泥參數對比表

固化安全可控：可根據封堵點溫度和所需施工時間，調整組分比例，實現安全直角稠化固化封堵。

滲入能力較好：該材料為無固相液體，能深入地層、水泥環、套管絲扣等裂縫及微裂縫。

粘結性能優良：固化體具有彈塑性，能與鋼鐵、地層緊密粘結。在帶壓狀態下將凝固后的樹脂開展位移實驗，推力達到至32 000 磅(45.35 MPa)均未產生位移，證明樹脂與地層粘結性良好。當推立達到36 000 磅(51 MPa)時，樹脂出現異響，多次推動后產生位移。

封堵能力強：固化后抗壓強度、彎曲強度等性能優于常規封堵水泥(樹脂固化后受壓時會變形但不開裂，壓力消失后又恢復原狀)。

化學性能穩定：不和水、油、鉆井液等混融；當其余物質附加用量小于50%，不影響其性能。

環保無污染：通過實驗室檢測、化驗，未檢測出甲醛、苯等有害氣體，符合相關環保檢測要求。

3 棄置井封井治理應用情況

3.1 L002-10-X2井

L002-10-X2井是一口開發井，井深3 035 m，由于原產層開發潛力小且上覆地層不具挖潛潛力，故對該井進行永久性封井。

該井在1 838.5～1 871.4 m井段對177.8 mm套管進行段銑、擴眼、采用常規嘉華水泥體系注塞封閉后，B環空依然帶壓0.6 MPa。為有效解決B環空帶壓隱患，對694.5～699.5 m進行段銑、擴眼，嘗試通過樹脂堵劑封堵694.5～699.5 m段銑井段，治理B環空帶壓隱患。

3.1.1 施工過程

配置樹脂堵劑1.2 m3，正循環泵入0.06 m3樹脂堵劑，投第一個隔離球后，泵入剩余1.14 m3樹脂堵劑，投入第二個隔離球，正循環頂替清水2.51 m3，泵壓1～2 MPa，排量至 0.1～0.4 m3/min。

3.1.2 效果評價

本次施工將樹脂堵劑泵入井筒1.2 m3，其中擠入B環空0.036 m3，樹脂理論塞面為647 m，實探塞面645.22 m。

注樹脂封堵施工前B環空壓力最高漲至0.6 MPa。注樹脂封堵施工后，自2021年1月8日18:00起連續觀察64 h，B環空無壓，治理效果明顯。樹脂封堵前后B環空壓力情況如圖1所示。

圖1 L002-10-X2井施工前后B環空壓力變化圖

3.2 BM7井

BM7井是一口評價井，井深4 030 m。由于原產層開發潛力小且上覆地層不具挖潛潛力，故對該井進行永久性封閉。

該井在對Φ177.8 mm套管在698.58～729.08m、495～500.1 m井段段銑、擴眼并注塞后，B環空壓力1.2 MPa，C 環空壓力 1.3 MPa。對 494.91～500 m 井段進行加密穿孔后，關B、C環空24 n，觀察發現B環空壓力漲至1.14 MPa，C環空壓力漲至1.24 MPa，驗證B、C環空具有一定連通性。為有效解決環空帶壓隱患，嘗試使用樹脂堵劑封堵段銑、穿孔井段，以治理B、C環空帶壓隱患。

3.2.1 施工過程及效果評價

本井先后開展5次注樹脂作業，累計注入樹脂堵劑共計3.8 m3，其中擠入B環空0.036 m3，塞面425.64 m。

注樹脂封堵施工前，B環空帶壓1.14 MPa，C環空壓力1.24 MPa，地面明顯氣泡。封堵施工后，B環空壓力降至0.1 MPa，C環空壓力降至0.13 MPa，地面無氣泡顯示，B、C環空隱患治理效果較為明顯。注樹脂過程中B、C環空壓力變化如圖2所示。

圖2 BM7井注樹脂施工過程B、C環空壓力變化圖

4 結論及建議

(1)通過對現場施工情況進行分析，L002-10-X2井、BM7井樹脂堵劑用量分別為1.2 m3、3.8 m3。與傳統水泥漿等封堵材料相比，具有用量少、配置簡單、施工方便的優點。

(2)樹脂堵劑滲透能力優于常規水泥漿，能夠深入微裂縫、孔隙中，解決部分環空帶壓的問題，現場使用效果明顯。但還需進一步加強性能參數針對性調配、過程質量控制，以提高封堵效果。

(3)進一步探索采用“樹脂堵劑+常規水泥”的方式，形成改性水泥漿體系，提升水泥漿防氣竄的能力，改善水泥漿力學性能，加強水泥漿密實性，實現一般通道及微裂縫的雙重封堵，有效消除環空異常帶壓問題。