纳米复合凝胶在循环漏失处理中的应用

钻井过程中由于泥浆漏失导致的费用在钻井费用中占很大的比列,目前借助于交联聚合物来堵漏的方法效果显著,能够在井下的温度和压力下封堵大的裂缝.本文主要描述了用于控制严重井漏的纳米复合有机/无机凝胶的实验研究,这种新型堵漏材料由四种组分组成:水溶性黏性聚合物基、交联剂、可膨胀交联聚合物颗粒以及胶体物质.所形成的纳米复合有机/无机凝胶具有良好的黏着性和伸缩性,承压能力强;实验考察了交联聚合物颗粒浓度、矿化度以及压力对交联动力学的影响;评价了对地层的伤害;设计了特殊的实验设备来模拟现场堵漏,评价凝胶的封堵性能.交联时间、凝胶形成前的黏度、形成凝胶的强度以及这些参数与压力、温度相关性的表征借助于一种可控的切力流变仪Haake RS 150.     

新型FM超级凝胶复合堵漏技术

为提高复杂漏失地层的堵漏成功率,研究了抗温达140℃的新型FM超级凝胶的堵漏性能和堵漏机理。FM超级凝胶以吸水膨胀性聚合物为主体,复合刚性骨架材料,利用其吸水变形特性和自膨胀物理堵塞作用,提供较高的膨胀堵塞强度。使用0.3~2.0 mm的石英砂、4.3~7.8 mm的钢珠及1.0~5.0 mm的缝隙板模拟高渗透、大孔道和裂缝性漏失地层,测得总漏失量分别为86~113、204~381和22~64 m L,均堵住,承压达7.0 MPa。与刚性颗粒、弹性颗粒材料、纤维材料、可变形充填材料复配使用后,在钢珠床及缝隙板的总漏失量分别降为63~95和15~43 m L,承压提高到9.0 MPa,进一步提高了FM超级凝胶的承压能力和适应性。该技术在南堡13-1170和大吉4-9向4井堵漏中进行了应用,堵漏均一次成功,满足了后续施工的要求。表明FM超级凝胶能够适应不同孔隙、裂缝性漏失地层的堵漏。     

新型FM超级凝胶复合堵漏技术

为提高复杂漏失地层的堵漏成功率,研究了抗温达140℃的新型FM超级凝胶的堵漏性能和堵漏机理。FM超级凝胶以吸水膨胀性聚合物为主体,复合刚性骨架材料,利用其吸水变形特性和自膨胀物理堵塞作用,提供较高的膨胀堵塞强度。使用0.3~2.0 mm的石英砂、4.3~7.8 mm的钢珠及1.0~5.0 mm的缝隙板模拟高渗透、大孔道和裂缝性漏失地层,测得总漏失量分别为86~113、204~381和22~64 mL,均堵住,承压达7.0 MPa。与刚性颗粒、弹性颗粒材料、纤维材料、可变形充填材料复配使用后,在钢珠床及缝隙板的总漏失量分别降为63~95和15~43 mL,承压提高到9.0 MPa,进一步提高了FM超级凝胶的承压能力和适应性。该技术在南堡13-1170和大吉4-9向4井堵漏中进行了应用,堵漏均一次成功,满足了后续施工的要求。表明FM超级凝胶能够适应不同孔隙、裂缝性漏失地层的堵漏。     

聚合物凝胶堵漏研究进展

聚合物凝胶堵剂在解决钻井过程中出现的漏失现象时,具有高黏弹性、可变形性的优势,综述了常规聚合物凝胶堵剂和“智能”聚合物凝胶堵剂的最新进展。其中,常规聚合物凝胶堵漏材料成胶时间不可控,无法实现高效精准堵漏,而“智能”聚合物凝胶材料能够以多种机理实现高效、精准堵漏,日益成为当下堵漏材料研究的热点。今后,具有刺激响应功能的聚合物凝胶的研究将成为堵漏材料领域的重要方向之一。      

钻井井下爆炸堵漏技术

现有堵漏方法对渗透性漏失较易解决,对裂缝性漏失,堵漏一次成功率低,处理过程复杂、周期较长、成本高,如近年来苏北盆地有46口井发生裂缝性漏失,平均每口井漏失钻井液641 m3、损失时间268 h。主要原因是井下裂缝宽度不一、难以确定,造成堵漏材料粒径不匹配,大粒径堵漏材料难以进入地层,小粒径堵漏材料又容易被漏失的钻井液带走,难以在漏失孔喉处形成有效的桥架结构,导致堵漏成功率低。研发了一种针对裂缝性漏失堵漏的新方法——井下爆炸堵漏技术,主要通过堵漏工作原理、堵漏注射器、药盒、胶筒及凝胶配方等方面的研究,形成钻井井下爆炸堵漏技术。该技术主要通过井下爆炸的方式,挤压地层裂缝,减小裂缝宽度,使堵漏材料“进得去、停得住”,有效提高裂缝性漏失的堵漏成功率,减少经济损失。该技术通过现场4口井共6个漏失层位的封堵应用,成功堵漏5层、有效1层,堵漏成功率83.33%,有效率100%。钻井井下爆炸堵漏技术为进一步完善堵漏工艺开辟了新的思路和方法。     

凝胶复合防漏堵漏技术在火焰山腹地表层的应用

吐哈盆地鲁克沁油田火焰山腹地表层钻井过程中,恶性井漏频繁发生,堵漏时间占表层钻井周期的60%以上,严重影响了鲁克沁油田的开发上产效果。针对火焰山腹地表层恶性漏失技术难题,在多次常规堵漏、注水泥堵漏、综合堵漏、膨胀堵漏、雷特堵漏和凝胶堵漏等多种堵漏方式效果不佳的情况下,研发了凝胶复合防漏堵漏技术。该技术的主剂是一种水溶性高分子聚合物堵漏凝胶,其分子链呈空间网状凝胶结构,利用结构性流体较强的剪切稀释性,通过引入不同粒径的刚性堵漏材料和可变形颗粒实现紧密堆积和压实,提高地层承压能力,形成具有防漏和堵漏双重功能的堵漏体系。凝胶复合防漏堵漏技术在火焰山腹地玉北10-20、玉北8-17、玉北8-16等5口井表层进行了现场试验。应用结果表明,比同区块平均漏失量降低74.3%,堵漏损失时间节约93.5%,表层钻井周期节约57.8%。该技术对失返性漏失、溶洞型漏失以及返出量较小的裂缝性漏失具有良好的堵漏效果。      

抗高温高强度恶性漏失堵漏凝胶室内研究

钻井作业过程中,时常会遇到大裂缝性或溶洞性恶性漏失地层。能否有效封堵,决定着钻井作业安全与否和作业成本的高低。恶性漏失因为漏失空间大、连通性好、存在地层水冲稀、漏层温度高、堵漏浆体难滞留等因素,一般化学堵漏剂难以奏效。研制了一种新型凝胶堵漏浆体来解决以上难题。通过实验确定了高分子有机物作为成胶聚合物,有机酸作为有机交联剂,刚性颗粒及架桥纤维作为支撑剂的抗高温高强度堵漏凝胶配方。在室内对凝胶进行了流变性、抗温性、膨胀性、韧性、黏壁性和封堵性的评价,可知该凝胶具有良好流动性,抗温可达150℃,抗地层水冲稀,膨胀性好,黏弹性及黏壁性良好,可有效粘附岩石表面承压封堵。该凝胶能有效封堵1~5mm缝宽的不同缝型的钢铁裂缝岩心,封堵承压能力强,为封堵恶性漏失提供了可行、有效的方法。     

表层裂缝漏失凝胶随钻堵漏技术及应用

针对多个油田表层漏失频发、常规停钻堵漏反复折腾、损失大量时间与费用的难题,提出了表层漏失凝胶随钻堵漏技术。该技术所用堵漏材料由特种凝胶ZND、凝胶强度调节剂TD-1及常规随钻桥堵材料按一定比例构成,相互间协同增效。室内实验表明,凝胶ZND随钻堵漏钻井液流变性、失水造壁性适中;对开度4.0mm×3.5mm裂缝封堵的承压能力最小为3.6MPa,漏失量小,且封堵在裂缝腰部。现场应用证明凝胶ZND随钻堵漏钻井液技术能对表层漏失进行有效的随钻堵漏。     

聚合物凝胶堵漏技术研究进展

介绍了近年来国内外聚合物堵漏材料的研究应用及发展状况，聚合物凝胶堵漏的施工工艺以及聚合物凝胶为主的堵漏材料的各种实验评价手段。经分析对比发现：采用不同装置评价得到的聚合物凝胶堵漏性能差异很大，聚合物堵漏材料堵漏技术的施工工艺严重影响聚合物凝胶堵漏的成败，施工前要分析井漏发生的原因，确定漏层位置、类型及漏失严重程度，建立科学的施工设计，精心施工，堵漏浆液的配制必须按要求保质保量，确保聚合物堵漏剂能够进入漏层，发挥功效。虽然聚合物凝胶堵漏技术处理井漏已获得一些成功，但仍然没有根本解决裂缝性、溶洞性地层严重井漏问题，其堵漏机理的研究还处于初步阶段，还没有形成统一的标准，聚合物堵漏技术的机理研究还需进行大量的工作。     

抗高温复合凝胶堵漏剂的研究

以钠膨润土、硅酸钠、氢氧化铝、氧化钙、氢氧化镁、矿石粉等为主体材料,并添加黄原胶作为增黏剂,硼砂为交联剂,以重晶石调密度,形成一种新型的无机有机复合凝胶堵漏剂体系,简称CGPLUG。常温下CGPLUG具有良好的流变性能,尤其具有优良的剪切稀释性和触变性,有利于钻井漏失通道中停留,适合不同类型漏失通道堵漏。CGPLUG具有很高的凝胶成胶强度,在80～200 ℃下成胶后,凝胶强度均可达到5000 g/cm2以上,抗温能力可达240 ℃。CGPLUG对不同粒径的石英砂床（4～10目,10～20目,20～40目）均具有良好的堵漏效果,承压强度可达8.0 MPa以上。      

高分子聚合物凝胶的性能研究与应用

传统的修井作业井筒内流体容易进入地层,造成储层的污染。针对储层的污染问题,以天然大分子纤维素为骨架分子,接枝共聚水溶性丙烯酰胺单体,研制出一种高分子聚合物凝胶,并对该聚合物凝胶进行机理分析和性能评价。结果表明,该聚合物凝胶的成胶时间在30～600 min可控,破胶时间在1～30 d;在160℃下表观黏度仅为100 mPaws,便于现场施工注入。通过加入交联剂和催化剂控制合理的成胶时间,成胶后的聚合物凝胶完全失去流动性,能够形成高强度的凝胶塞,具有较高的承压强度。聚合物凝胶具有较好的抗污性能,对强酸、强碱、高矿化度盐水以及原油污染能保持较强的稳定性。聚合物凝胶在施工结束后能够破胶为低黏度的流体,通过连续油管或者泥浆泵循环出井筒。该聚合物凝胶在威远区块204H7-3页岩气井的修井作业中进行了应用,在120℃、45 MPa下,80 m聚合物胶塞,最高承压达72.82 MPa。聚合物凝胶较传统机械封堵,及水泥塞封堵有比较明显的优势,在修井作业、恶性漏失、封堵出水层等方面具有较好的应用前景。      

高温地层钻井堵漏材料特性实验

深井高温地层堵漏技术对堵漏材料的抗/耐温能力、抗压强度和沉降稳定性等提出了更高要求。针对高温地层钻井堵漏技术难题,基于220℃高温老化质量损失率、粒度降级率、抗压破碎率、抗压弹性变形率、摩擦系数变化率、纤维断裂强度保持率等技术指标,借助扫描电镜观察堵漏材料高温老化前后微观结构变化,评价了常用的有机植物类、有机聚合物类和无机矿物类堵漏材料的基本抗温能力,揭示了高温老化性能下降机理。利用自制的高温高压裂缝封堵模拟实验装置,探讨了高温封堵层失稳破坏机制。实验优选出抗220℃高温的微细填充颗粒、弹性变形颗粒和片状填塞颗粒等3种堵漏材料;基于耐热高分子和无机矿物材料,自制了抗高温高强度低密度的刚性架桥颗粒、抗高温高强度纤维类两种新型堵漏材料。基于强力链网络结构的致密承压封堵基本原理,通过不同类型抗高温堵漏材料的复合协同作用,优化得到了针对不同裂缝开度的抗高温致密承压封堵工作液配方,其承压能力≥ 10 MPa,沉降稳定性好,酸溶率高,可用于解决高温地层或储层钻井堵漏技术难题。     

地聚物基油气井固泥材料

地聚物是一类由碱激发剂和胶凝材料制备而成的、由SiO₄和AlO₄四面体单元组成的具有三维立体网状结构的无机聚合物材料。该类材料具有力学性能优异、与无机基材黏结强度高和流动性良好等特点。针对油气井中残余的泥饼导致水泥浆无法有效黏结“固井二界面”的问题,通过添加偏高岭土MK与油井钻井液中的黏土同构地聚物达成油井固泥效果。通过水玻璃和偏高岭土制备了低黏度、高渗透率的地聚物基固泥材料。该地聚物基固泥材料的玻璃模数为1.5,MK添加量为2.5%,其在常压和高压环境下均能渗入泥饼;经90 ℃固化10 h后泥饼的抗压强度分别为3.0 MPa和1.0 MPa;同时,固化后的泥饼能提高固井二界面的胶结性能,“地层-水泥”界面和“套管-水泥”界面的胶结强度分别为0.6和1.0 MPa。X射线衍射分析结果表明,MK的加入虽然无法改变最终固化后泥饼的结晶性能,但适量加入MK能提高胶凝材料的含量,从而进一步提高固化后泥饼的抗压强度和胶结强度。      

波纹管堵漏技术在吐哈油田L7-71井的应用

吐哈油田L7-71井井漏严重,先后6次采取综合堵漏、静止堵漏、凝胶堵漏、打水泥堵漏等各种措施堵漏,历时20d,共漏失钻井液1007 m3,堵漏效果不明显。波纹管技术是20世纪90年代研制成功的,可用于解决钻井过程中井下复杂情况。通过井眼状况调查,扩眼作业,波纹管焊接、下入及液压涨管,机械整形等工序将波纹管应用在L7-71井中,堵漏效果较好,可大面积推广应用。     

钻井堵漏用聚合物凝胶胶凝时间影响因素研究及性能评价

聚合物化学凝胶在封堵裂缝型、孔洞型漏失方面具有良好的封堵效果,凝胶的性能直接影响到堵漏效果。对影响CUGB-LJ聚合物凝胶胶凝时间的CUGB-LJ溶液浓度、胶凝比、温度、pH值等因素进行了分析研究。认为凝胶受CUGB-LJ溶液浓度、胶凝比、温度的影响变化趋势一致,规律性较强：浓度越高,胶凝时间越短,形成强度越强;胶凝比越大,胶凝速度越快,形成强度越强;升高温度可明显缩短凝胶的胶凝时间,形成强度越强。三个影响因素中温度影响最为明显,当温度较高时,浓度和胶凝比对胶凝时间的影响趋于平缓。同时,聚合物凝胶的胶凝时间随着pH值的升高而缩短,形成的凝胶强度越强。聚合物凝胶具有较好的抗盐、抗钙污染能力。     

塔里木油田高温高矿化度油藏三次采油初步研究

概述了塔里木高含水油藏主力油田塔中4 油田和轮南油田的开发现状及目前面临的问题。提出了塔里木油田高温高矿化度油藏三次采油前期研究思路,重点突破口在于剩余油分布和新材料的研究。从高分子水凝胶、高分子树脂、有机无机复合材料及无机材料方面对剖面调整所需材料进行了初步研究。从表面活性剂如非离子-阴离子表面活性剂、多极表面活性剂和特殊表面活性复配方面对驱油剂进行了初步研究。     

油基钻井液凝胶堵漏技术实验探讨

钻井工程中使用油基钻井液一旦发生严重漏失,现场处理更困难,且目前尚未形成油基钻井液的高效堵漏技术,因此提出并探讨了油基钻井液用凝胶堵漏方法。研选结果表明,胶凝剂NJZ能够在柴油中具有良好的溶解性,且成胶性能较好,胶凝剂NJZ与交联剂JLJ成胶效果最好,而其与交联剂AlCl₃·6H₂O、AlCl₃·6H₂O和NaOH复配的成胶效果较差,无法满足要求,胶凝剂NJZ浓度为10.0%、交联剂JLJ浓度为4.0%时,使用乳化剂EHJ的交联效果最好,凝胶强度最高。用正交实验法优化了凝胶堵漏体系配方,分析了温度、pH值、剪切作用等对成胶性能的影响。通过填砂管室内实验评价表明,采用双液注入方法,结合多次挤注工艺,相对水基凝胶堵漏体系,新研制的油基凝胶具有更强的堵漏作用效果,且具有良好的抗温性,在120℃下仍具有较高的凝胶强度,承压能力梯度达到1.05 MPa/m。      

草舍油田CO2驱防气窜调驱体系研究及性能评价

草舍油田注CO2驱油开发后期,由于油藏渗透率级差大,CO2易通过大孔道窜至生产井,造成油井气油比上升,严重影响气驱效果。为了解决气窜问题,开展CO2驱防气窜调驱体系室内实验研究和性能评价,研制了一种适合于该油藏特征的聚合物凝胶–无机沉淀复合调驱体系。结果表明,聚合物凝胶–无机沉淀复合调驱体系气测封堵率达99.74%,突破压力为28643 kPa,封堵性能良好,能够满足草舍油田CO2驱防气窜调驱的需要,同时可以有效地降低作业成本,提高经济效益。该研究成果为提高草舍油田CO2驱防气窜工艺及整体开发水平提供了新的技术保证。     

裂缝封堵失稳微观机理及致密承压封堵实验

裂缝性地层堵漏过程中,桥接堵漏材料形成的封堵层受力学因素影响易发生失稳破坏,导致封堵层承压能力较低,产生重复性漏失。基于裂缝封堵层微观结构受力分析,探讨了挤压破碎失稳、摩擦滑动失稳、剪切错位失稳、渗透漏失失稳等4种封堵失稳破坏形式,提出了粒度降级率、表面摩擦系数、剪切强度、堆积孔隙比等评价封堵失稳的特征参数;给出了裂缝致密承压封堵物理模型,即通过合理的堵漏材料类型和粒径级配优化控制,有利于在裂缝入口端附近形成致密承压封堵层。研制了长裂缝封堵模拟实验装置,开展了致密承压封堵模拟实验研究。实验表明,不同类型堵漏材料优化协同作用,可增大封堵层抗压强度、表面摩擦系数和抗剪切强度,形成紧密堆积结构,易在裂缝入口端附近形成致密承压封堵层,提高裂缝封堵突破压力,预防井漏。     

新型YH-103复合堵水堵漏剂的研究与应用

YH - 1 0 3复合堵水堵漏剂是一种高强度非选择性无机复合速凝堵水、堵漏剂。与其它同类型的堵剂比较 ,它具有封堵强度高、热稳定性好、有效期长等优点。用它既可对无开采价值的高含水层、纯出水层非选择性一次封堵 ,又可用于封堵套管漏失 ;同时 ,利用它速凝这一特点又可封堵喷、漏水层 ,是一种较先进的新型非选择性堵水、堵漏剂。文中就该技术的性能、影响因素、基本配方及其它应用情况 ,进行了简要综述与评价。