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堵漏技术的研究进展(下)

堵漏技术的研究进展(下)

石油圈之前转载了油田化学的文章《堵漏技术的研究进展》的上半部分,其中主要介绍了几种承压堵漏技术,本期石油圈将为大家带来下半部分,这一部分主要介绍随钻堵漏技术、塑性堵漏技术、波纹管堵漏技术、气体堵漏技术以及对未来堵漏技术发展的展望。

随钻堵漏技术

随钻堵漏技术是一种主动致漏并自动止漏的方法,是在泥浆压力大于该地层漏失压力、破裂压力或承压能力下实现的。由于地层中固有的致漏裂缝和非致漏裂缝均会因井内压力过大而导致漏失,因此只要使这些裂缝开启并对其进行封堵,消除其水力尖劈作用,就能从根本上解决漏失问题。适用于复杂构造地层、裂缝发育地层等承压能力较低的地层。

桥塞随钻堵漏技术

桥塞随钻堵漏技术是在钻井液中加入一定浓度、尺寸合适、强度较高的颗粒状物质。当裂缝扩大到致漏程度时,封堵颗粒随着钻井液漏失进入裂缝中,大颗粒在裂缝中某个位置卡死架桥,小颗粒填充裂缝剩余空间,最终实现封堵。石油圈原创www.oilsns.com

彭页3HF井深4190m,邻井彭页HF-1在三开钻进时共出现12次微小漏失,损失油基泥浆153m3。在彭页3HF井三开施工时,向钻井液中加入随钻堵漏剂,配方为:6%坂土+0.5%Na2CO3+1%HV-CMC(羧甲基纤维素钠)+1%LV-CMC(低黏羧甲基纤维素钠盐)+5%复合堵漏剂+2%石棉绒,整个三开过程中只出现一次微小漏失,漏失泥浆11m3,封堵效果明显。

新疆塔里木地区DN2-4井,五开井深4685m,五开完钻井深5071m。该井段为该地区主要漏失层,采用桥塞堵漏技术实施全井堵漏,漏失逐渐减小,直至消失。在DN2-24井实施随钻高浓度段塞堵漏,井深4660m,四开堵漏井段至5052m,井段长392m。

将随钻堵漏剂GFD-A、GFD-B、GFD-C、GFD-D配制成高浓度随钻堵漏浆。在揭开底砾岩前向井浆中注入6~12m3堵漏浆,使其形成段塞,出现漏失时,泵入堵漏浆段塞。该试验井段共打入堵漏浆段塞88.2m3,使用随钻堵漏材料13.25t,井段共漏失25.72m3,施工中没有停钻堵漏,漏失量明显减少。石油圈原创www.oilsns.com

物理法随钻堵漏技术

物理法随钻堵漏技术的关键在于通过特殊侧向水力工具将泵入的钻井液分流成小部分,利用旋转射流对漏失井壁的冲击作用,把混进钻井液中的堵漏浆强力推入漏失井壁的孔、隙、洞和裂缝中,提高井壁的封堵能力,进而增大井壁的承压能力,在井壁上形成一层致密的、渗透率接近于零、承受压差能力更大的滤饼,即所谓人造井壁,提高漏失层井壁正反方向的承压能力。

该技术主要应用于孔隙渗透型漏失地层和裂缝型漏失地层,通过室内实验,已取得成功。

化学法随钻堵漏技术

化学法随钻堵漏技术是通过化学反应在岩石表面形成具有一定强度的超低渗透膜,这些膜在岩石和滤饼表面浓集成胶束,该胶束在裂缝和孔隙处形成屏障,随后逐渐膨胀变大阻止渗透,进而达到堵漏的目的。石油圈原创www.oilsns.com

华北油田晋古2-4J井是一口潜山加深井,在钻至4800m时发生井漏,井底温度170℃,共漏失钻井液290m3,且漏层承压能力较低,不能达到尾管固井承压的要求。渤海钻探工程技术研究院采用潜山承压钻井液随钻堵漏技术,解决了高温下封堵漏层的难题。

华庆油田地层存在大量诱导性裂缝,继而发生严重井漏。通过正交实验确定的钻井液配方为:清水+0.3%PAM(聚丙烯酰胺)+4%膨润土+2%橡胶颗粒+0.2%CDL-1(聚合物吸附材料)+3%填充材料。该钻井液黏度为10mPa·s,动切力3Pa,承压能力4MPa,最小封堵时间10min。在元303-54井进行现场应用,在二开钻进至600、670~700、727m处均发生漏失,常规堵漏7次均未成功。注入该堵漏浆至返出泥浆,压力升至3MPa,下钻恢复钻进。该防漏堵漏钻井液在2h内封堵漏层,堵漏效果明显。

国外低渗透钻井液主要成分为井眼稳定剂LCP2000、滤失控制井眼稳定剂FLC2000和混合物DWC2000,在墨西哥湾、孟买深海、巴西海洋油井等地区均有较好的应用。我国低渗透钻井液是由零滤失井眼稳定剂JYW组成的,在辽河油田、大港油田进行应用,取得了较好的效果。

塑性堵漏技术

川渝地区恶性漏失严重。万伟等针对水泥浆堵漏存在的难点,提出了塑性堵漏技术。该堵漏浆由胶结剂、流型调节剂、减轻剂、调凝剂、增塑剂等处理剂构成,通过相互间作用,具有塑性蠕变、密度可调、耐久等特性,使漏浆产生“失重”,漏失驱动力消失或趋于消失,进而解决井漏问题。

在高温高压堵漏模拟试验仪内注入配方(密度1.40g/cm3)为清水+5%膨润土浆+0.20%增塑剂+2.0%流型调节剂+14%调凝剂+100%水泥浆(水灰比0.5)的塑性堵漏浆,常温养护8h后形成结构强度。分别在3、4、5、6及6.5MPa下稳压30min,压力未降低,形成的结构强度在不同压力下均能对模拟漏层的孔隙进行较好的封堵,且与仪器壁形成较好的胶结,保证仪器内的压力稳定,封堵率100%,并与钾聚磺钻井液、聚合物钻井液以不同比例混合后具有较好的流动性。

哈里伯顿公司将该技术在地中海地区进行了应用。安全壳处理剂先与钻井液发生反应,在漏失层表面形成隔层,之后在30s内转化为一种可塑密封层,使堵漏材料形成一种可塑性高、延展性好、适应性强的桥塞,进而封堵漏失层。井控过程中有效地控制了井漏和横向流动,可以快速封堵严重漏失段,增加其耐压能力,保证油井的安全生产。

波纹管堵漏技术

波纹管堵漏技术于20世纪90年代研制成功,用于解决钻井过程中井下复杂情况的堵漏。其原理是将波纹管下至漏层处,利用机械或液压作用使其膨胀,紧贴井壁用以阻隔复杂井段。阻隔后的井段不影响钻头通过及后续的钻井、下套管、电测和固井等,同时波纹管下入次数不受限制,能对同一裸眼段的多个复杂层进行多次封固。

该技术通过机械方式完成,施工简单、成本低、封堵效果明显,能有效解决恶性漏失。波纹管是由波峰、波谷、过渡曲线构成的截面形状钢管,相对于圆截面钢管,在周长相等的情况下,波纹管具有截面大、尺寸小的特性。该特性可使管柱顺利进入井眼并到达预定井段,通过液压或机械法胀管,使截面变为直径较大的圆管,紧贴井壁,进而达到封堵漏失地层的目的。

波纹管堵漏工艺一般包括以下几项:电测井径、下入波纹管柱组合、扩眼、投球丢失、憋压胀管、修整胀管、磨铣波纹管组合上端口、磨铣下底阀等。

四川盆地东部地区地层压力系数较低,井漏频繁,溶洞、裂缝性井漏时有发生,堵漏难度大、成本高。黄龙004-X1井钻至井深2313~2316m时发生溶洞、裂缝性井漏,先后多次采用桥浆、水泥等堵漏方法,均未取得明显效果。之后清水强钻至井深2340.37m时采用波纹管堵漏技术,安全顺利钻达固井井深,下套管彻底封隔了该漏失层段,堵漏获得成功,为解决碳酸盐岩溶洞、裂缝性井漏探索了一条新途径。

吐哈油田L7-71井漏失严重,先后6次采用常规方法堵漏,效果均不明显。2004年7月30日,首次使用波纹管堵漏技术取得成功,创立了国内波纹管堵漏井深之最,是国内首次采用216mm、8mm厚波纹管成功堵漏实例。

气体钻井堵漏技术

与常规水基钻井液随钻堵漏方法相比,气体钻井堵漏技术效果更明显,同时气体钻井可以提高机械钻速,减少处理井漏的时间,提高井眼质量,节约钻井成本,还可减少对漏失环境的影响。尤其遇到潜在性漏失层段、严重漏失地层或具备气体钻井作业条件时,应首先考虑该技术。

渝东南彭水区块上部地层易发生裂缝性漏失,故分别在彭页2HF井、3HF井和HF井一开、二开井段采用气体钻井方式。该三口井的平均机械钻速达4~15m/h,与常规钻速1.0~3.6m/h相比有明显提高,彭页1井直井段最大井斜角由15.84°降至小于4.00°。气体钻井在较好地解决灰岩地层缝洞性漏失的同时,也提高了井眼质量和钻井效率。

2002年伊朗采用气体钻井堵漏技术解决了“NAK区块19+2”项目中井漏及钻速低的难题。随后尽可能配套完善气体钻井装备,对其工艺、理论和软件进行攻关,成功克服大井段严重漏失、储层裂缝性漏失、高压地层出水等难题,保证了气井的产能,为气体钻井技术积累了丰富的经验。

结论与展望

综上所述,承压堵漏技术适用于封堵深井、恶性低压漏失井;随钻堵漏技术适用于承压能力较低的地层;塑性堵漏技术是一种新型的封堵技术,通过制剂间的相互作用使堵漏浆“失重”,驱动力消失,进而解决井漏问题。

总体看来,常规堵漏技术在一定程度上取得了较好的应用,但面对复杂地层还存在一些问题,缺乏专用高效的堵漏材料,处理严重漏失时,一次堵漏的成功率不高,且易发生重复漏失。此外,判断漏点或漏型不准确,堵漏的针对性不强,盲堵的现象依然存在,影响了堵漏效率。随着油田开发的加快,深井开采日益增多,需进一步研究高温、高压地层堵漏技术以满足需求。

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白矾
石油圈认证作者
毕业于中国石油大学(华东),油气井工程硕士,长期聚焦国内外石油行业前沿技术装备信息,具有数十万字技术文献翻译经验。

评论 1

  1. #1

    我有一种克漏剂,可以在任何硬质材料上堵漏,耐高温300℃,低温40℃,操作非常简单,但是属于处理突发,无压状态的应急产品。好在它无害,不怕腐蚀,无论是管道里流的是硫酸还是天然气,都不会影响它的功效。13688658896

    匿名3年前 (2018-12-28)回复