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WBS隔离液强力对抗固井井漏

WBS隔离液强力对抗固井井漏

WBS隔离液经实验室及现场验证,证明能够避免或极大降低固井作业中漏失的发生,更高特别适用于问题地层,更易实现层间封隔,免除固井补救作业的高昂成本。

来自 | E&P
编译 | 张毅

如果固井作业过程中发生恶性井漏,水泥环完整性与层间封隔的质量会受到严重影响。当套管下到机械强度较弱和/或枯竭地层时,破裂压力窗口较窄,水泥当量循环密度稍高就有可能导致地层破裂。为保证层间封隔的安全性,已有和诱发性井漏都需要补注水泥,而这项作业的成本极高。

固井隔离液对未污染水泥浆和有效水泥胶结能否完全顶替环空至关重要。然而,对漏失性地层而言,为清洁井壁而设计的传统隔离液并不十分适用。近期,在专利Wellbore Shielding(WBS)技术的支持下,国外研发了一款抗高温、抗漏失隔离液,边固边漏的问题随之得到了解决。WB固井隔离液流变性优良,极薄弱地层作业时,该体系能够为后续固井作业做好准备,且能大幅降低或免除补注水泥作业。

WBS隔离液中采用了超低渗透WBS处理剂,能够在问题区域形成非渗透性封隔层,阻止流体及压力侵入。因此,在该技术的帮助下,水泥浆能够以较高密度在套管下入处循环,进而提高顶替效果,该技术还能有效降低水泥浆的密度限制,并保证水泥浆能够循环到预定返高。WBS隔离液能够实现泥浆-固井水泥浆之间高效的顶替和分离。此外,WBS还能增强井眼清洁效果,这点对水平井格外重要,因为受污染液体通常会流向低处井眼。

新一代隔离液及其前身产品已成功运用到了世界各地的注水泥作业中,在问题地层的应用尤为广泛。比如,一家红海的开发商近来耗费了一个多月钻进12-1/4”井段,作业过程中需要控制漏失。该开发商选择在固井之前向井下注入WBS隔离液,虽然当时认为成功的几率不高,但隔离液经过问题地层不久就观察到了上返的泥浆。随着顶替作业的进行,泥浆返回量增加,最终不需要任何补注水泥作业就实现了层间封隔。

传统隔离液

从根本上说,传统隔离液可以避免泥浆与固井水泥浆的交叉污染,而分离不充分会影响固化水泥的性能。固井隔离液主要用于保证环空内(从完钻井深到设计返高)的泥浆能够全部被纯水泥所取代,因而在泥浆-水泥浆的顶替中扮演着重要的角色。

传统隔离液并非为解决已有漏失或诱发性漏失问题而设计的。一旦较重、密度较高的固井泥浆进入环空,井漏的风险就会升高,因为随着固井作业的开展,当量循环密度也在稳步上升。因此,不解决井漏问题就泵送水泥浆可能导致水泥无法达到预定返高。

固井漏失的补救方法通常是在隔离液内或直接在固井泥浆内混合高密度纤维堵漏材料,但也会相应地带来一些其它问题。另一种方法是采用多级固井工具,但这不仅会增加固井时间、成本,还有可能导致机械故障概率升高。此外,如果作业前计算机模拟显示水泥浆ECD会超过安全作业极限,那么一般需要降低固井水泥浆密度或降低泵速。水泥浆密度的降低通常会导致水泥浆更易被污染,造成固井质量下降。而降低顶替速率也就相当于降低了顶替效率。

一体化隔离液

新一代WBS隔离液的性能超越了传统隔离液。在破碎地层和裂缝性地层,WBS经过特别配制后能够帮助水泥循环至预定返深。

WBS隔离液强力对抗固井井漏

图1 新型隔离液既能调节屈服强度又能并优化井壁清洁效果

WBS技术的核心在于其独特的超低渗处理剂,该处理剂能够给各个基质孔隙和微裂缝装备一层非渗透性“盾”,从而避免或最大程度地降低了漏失发生的可能性。WBS由专利聚合物、固相及其他材质组合而成,能够建立一层极难渗透的屏障,进而将流体和压力侵入降到最低。这个屏障对地层的渗透性不会造成任何负面影响,渗透率恢复值高达90%~95%。

实验室测试和现场应用表明,WBS形成的保护膜能够承受高压差,允许固井作业在更高的ECD下进行,避免了水泥浆压力超过地层破裂压力。在井下条件下,为保证作业的安全性,作业压力要高于地层破裂压力,而破裂压力窗口狭窄限制了水泥浆的密度范围。

实验室测试同样验证了WBS隔离液的温度稳定性以及强化的配伍性。16lb/gal下的高温高压流变测试表明隔离液在163℃(325℉)以上还能保持稳定。与所有类型的水泥浆和泥浆配伍,隔离液同时还是避免水泥浆粘度过高的有效媒介。

增加隔离液的浓度能够改善流变性,通过改变流变性可以在固井作业得到预期的屈服强度,进而优化顶替、分离以及井眼清洁效果。隔离液可以边作业边混合,最高可加到18 lb/gal,简化了大体积隔离液的运输流程。

应用案例Ⅰ

在阿布扎比,第一代WBS隔离液系统帮助现场作业人员进行了单级固井,节省了钻时,若不使用WBS则需要多级固井才能完成作业。某口井固井作业前测得静、动态漏失分别为81bbl/min,120bbl/min。泥浆处理剂未能将静态漏失控制在65bbl/min以下,也未能将动态漏失控制在100bbl/min以下。利用WBS隔离液系统防止了漏失的发生,且保证了水泥能够返至地面。

应用案例Ⅱ

某地区地热井的钻进过程中遇到了不可控的漏失,导致水泥返高严重不足。作业者采用了WBS隔离液系统加LCM的模式来保证固井质量、降低整体成本。20英寸套管作业中,地面作业次数从平均11次降到两次,同时环空顶替补充水泥量从1,047bbl下降至138bbl。13-3⁄8英寸井段的固井作业也有类似的改善。

使用WBS隔离液后,节省了329,500美元,并且固井质量也得到了提高,有可能在未来,在油井整个寿命周内为作业者节省更多开支。

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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。

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