裂缝性漏失的桥塞堵漏钻井液技术

利用新研制的模拟裂缝封堵装置,开展了裂缝桥塞堵漏的实验研究,对比了不同形态裂缝的堵漏效果,分析了裂缝性漏失的桥塞堵漏规律.结果表明:新研制的裂缝堵漏实验装置有更好的模拟裂缝堵漏的能力,该装置模拟的裂缝具有较长的深度,实验完成后可以打开裂缝模块,观察堵漏材料在裂缝内的封堵位置和形态,探索桥接堵漏材料封堵裂缝的机理和规律;堵漏材料在裂缝“喉部”和“腰部”形成封堵段塞是堵漏成功的标志;裂缝的长度与裂缝壁面的粗糙度对堵漏效果有较大的影响.     

基于形状记忆聚合物的温敏型堵漏材料制备与评价

传统堵漏材料对裂缝性漏失的封堵存在不足,针对该问题,将形状记忆聚合物材料引入封堵作业,利用其“温控形变”特性,制备出温敏型堵漏材料;采用热机械动力分析仪和形状恢复试验,评价了其玻璃态转变温度和形状记忆性能;通过裂缝封堵模拟试验,评价了温敏型堵漏材料的裂缝封堵效果,并探索了其裂缝封堵机理。研究结果表明:温敏型堵漏材料的形变温度（即玻璃态转变温度）可根据漏失层段位置需求在温度80～120 ℃范围内进行调控,形状记忆性能优异（形状恢复率大于95%）,且耐温性能良好,初始热解温度230～258 ℃,可适用于温度80～120 ℃的地层,与传统堵漏材料复配后可封堵3～5 mm裂缝。研究结果可为研制和应用新型材料封堵裂缝提供参考。      

新型复合堵漏材料的研制及效果评价

新型复合堵漏材料以石英砂和沥青作为原材料,通过试验优选,确定沥青与石英砂的最佳加量比例为5∶17.5,最佳加热时间为5.5 min。用新型复合堵漏材料YC—1配方进行高温高压封堵试验,试验表明,采用YC—1配方后的封堵效果远远好于未加工石英砂的封堵效果,在加压到500 psi后基本上实现了完全封堵,且模拟地层可以承受500 psi的压力。由于粗颗粒和细颗粒YC—1都具有变形性,故新型复合堵漏材料的桥堵、充填都可以达到最佳和最稳定效果。粗颗粒和细颗粒YC—1加量的比例可以采用1∶1,但是总浓度不应超过5%。     

裂缝内堵漏材料封堵区域渗透率的评价研究

借鉴ＡＰＩ标准测定压裂支撑剂充填层导流能力的评价实验方法,采用ＦＣＥＳ－１００型导流仪测定不同
堵漏材料及配方组成情况下封堵区域的渗透率。实验表明,随着堵漏颗粒粒径的减小,封堵区域的渗透率逐渐降
低,在不同粒径组合下,封堵区域的渗透率低于单一粒径;单一材料形成的封堵区域渗透率普遍高于不同材料复配
的情况;全封堵情况是堵漏过程中最理想的封堵状态,缝口、缝内、缝尖三个封堵位置下,缝尖封堵时的渗透率最
高,其次为缝内封堵,缝口封堵时的渗透率最低;随着裂缝宽度的增加,封堵区域的渗透率逐渐变大;相同堵漏材料
配方下,采用油基钻井液时的封堵区域渗透率要高于水基钻井液。因此,建议在优选堵漏材料过程中,需综合考虑
堵漏材料的承压能力及所形成封堵区域的渗透率。所得实验结果为优选堵漏材料及配方组成提供了科学依据,对
有效解决井漏问题具有实际指导意义。     

刚性堵漏材料几何形态对其在裂缝中滞留行为的影响

为了更合理地选择堵漏材料、设计高性能堵漏浆配方,研究了不同几何形态堵漏材料在裂缝中的滞留行为。采用理论分析和室内试验相结合的方法,考虑堵漏材料粒级、几何形状和裂缝面粗糙度等因素,设计并进行了粗糙缝面裂缝内固相滞留试验,考察了堵漏材料的几何形态对其在裂缝中滞留行为的影响。试验发现:粒级对球状和片状堵漏材料在裂缝中的滞留行为均有影响,但对球状堵漏材料滞留行为的影响更显著;相同粒级条件下,片状堵漏材料在裂缝中的滞留概率高于球状堵漏材料。研究结果表明:球状堵漏材料的优点是封堵迅速、封堵效率高,但其封堵质量受粒级影响显著,对缝宽变化适应性较差;片状堵漏材料的优点是对缝宽变化适应性强、滞留概率高;将球状与片状堵漏材料复配,可有效提高其滞留概率,又好又快地封堵裂缝。      

纤维堵漏低密度水泥浆的室内研究

钻井和固井过程中常遇到井漏。低密度纤维水泥浆可通过纤维堆积和架桥作用在漏失层井壁上形成网状结构,对漏失层进行有效封堵。室内以微硅和漂珠为外掺材料,以纤维做堵漏材料,配制成低密度纤维水泥浆。实验表明纤维对水泥浆的基本性能影响较小。利用水泥浆静态模拟堵漏装置,评价了该水泥浆的防漏、堵漏能力。试验结果表明：该水泥浆对缝宽2mm以下的裂缝性地层和孔径2mm以下的孔隙性地层有很好的封堵能力,静态堵 漏的承压能力达到了7MPa,扩大了井下的压力安全窗口,可用于钻井和固井过程中的堵漏、防漏。     

三轴承压堵漏模拟实验研究

堵漏颗粒在裂缝内架桥封堵过程与颗粒紧密堆积现象相类似,因此可参考颗粒紧密堆积Fuller曲线来确定封堵颗粒粒径分布。利用三轴承压堵漏实验装置可模拟漏失地层裂缝和三轴地应力状态,对比岩样破裂压力、重张压力和堵漏承压压力,开展2 mm裂缝下颗粒粒径分布对堵漏效果影响的堵漏模拟实验。结果表明,承压封堵裂缝的各级别颗粒粒径B、C、D、E所占百分比约为1.25∶1∶1.25∶1.5,而且粒径累积分布曲线与Fuller曲线相近,表明Fuller曲线可作为选择堵漏颗粒粒径分布的参考依据;实验后缝内堵漏颗粒只在裂缝内某些部位堆积分布,在裂缝面扭曲变形部位颗粒堆积更为明显;随着细颗粒百分比的增加,缝内封堵逐渐由缝口向裂尖过渡。     

高保真模拟漏失地层堵漏评价试验装置设计

为了对堵漏材料与漏失地层的配伍性做出科学的评价,研制出一套高保真模拟漏失地层堵漏评价试验装置。通过测井、物探等技术获取漏失地层的物理参数,制作与井下地层复杂地质条件高度相似的模拟漏失地层,利用高压泵将堵漏材料挤入模拟漏失地层进行评价。高保真对开岩心筒能够根据地层压力开启一定的裂缝,当压力释放时,模拟地层使堵漏液返排,根据井下温度可以在模拟装置上进行加热。室内评价结果为现场堵漏材料的配比提供了依据。该装置的研制为堵漏剂的优选、堵漏钻井液性能的评价及堵漏工艺的确定提供了一种科学、有效的试验评价方法,为相关科研和生产提供了科学依据。     

复合堵漏材料优化实验研究及配方评价新方法

针对复合堵漏过程中存在对堵漏材料选择的盲目性、堵漏配方的经验性以及堵漏工艺的随意性。对常见堵漏材料进行了常压条件下膨胀性、高温高压条件下膨胀性和吸水量的系统评价。结果表明,常用堵漏剂在水中浸泡8 h,膨胀基本完成。封堵调剖剂和海带不但体积膨胀率大,吸水量也多。常温封堵实验表明,配方中加入CMC胶液对封堵有利;新型堵漏仪的研制和应用不仅能充分模拟漏失地层。试验后还可以剖开试验岩心,观察分析堵漏材料沿程分布特点和“平衡区域”的位置。平衡区域是成功堵漏中的重要特征,其规律为当堵漏效果好时,平衡区域向堵漏泥浆入口端移动,堵漏效果不好时,平衡区域向出口端移动,甚至不能形成平衡区域。有平衡区域形成,说明堵漏配方与漏层相适应,否则要对配方进行调整;该技术在现场堵漏应用试验中效果较为显著。     

弹性孔网材料的堵漏性能评价及现场应用

现有常规桥浆堵漏材料存在裂缝适应性不强、封堵层浅和堵漏成功率较低等问题。为此,优选了不同规格弹性孔网材料,进行了压缩回弹性、抗拉强度和抗温性等性能评价试验,优选了综合性能最佳的弹性孔网材料,并考察了弹性孔网材料尺寸、形状和加量对堵漏效果的影响。试验结果表明,1#弹性孔网材料的50%压缩永久变形率低于10%,抗拉强度为150 kPa,抗温能力达150 ℃,适合用作堵漏材料;正方体形弹性孔网材料可滞留在裂缝内,堵漏效果较好,尺寸为5.0 mm×5.0 mm×5.0 mm的弹性孔网材料对尺寸为5.0 mm×4.0 mm的楔形缝封堵效果最优;弹性孔网材料加量为0.08%时的堵漏效果最好。弹性孔网材料在多口井进行了现场堵漏,一次堵漏成功率达86.7%。研究表明,弹性孔网材料对裂缝性地层具有较好的适应性和堵漏效果,能够解决地层漏失问题。      

低密度膨胀型堵漏技术在塔深1井的应用

塔深1井设计井深为8000m,在同一裸眼井段中存在多套压力系统,易发生井漏、井涌;而且地层特殊,存在地下水,纵向及横向裂缝交错,大小溶洞直径差别大,非均质性严重,漏失通道存在着进口小、出口大的裂缝形态,增加了堵漏施工难度。采用低密度膨胀型堵漏浆在塔深1井6237~6650m井段进行了堵漏,并分为两段进行。第一段为潜在漏失段(6650~6350m),采用低稠化度堵漏浆。第二段为确定的严重漏失段(6350~6235m),采取中稠化度堵漏浆,其配方为:5m3井浆 25m3井场水 (0.5%~2%)密度调节剂SD-D (2%~3%)低密度油层保护剂SD-A (1%~2%)流型调节剂SD-R (1%~2%)低密度提粘剂SD-V (1%~2%)高效提粘剂SD-HV (1%~2%)填充加固剂MF-1 (5%~6%)填充加固剂MF-2 (60%~80%)悬浮稳定剂SF-1 (1%~2%)棉子皮 (2%~3%)锯末 (3%~4%)云母。该堵漏技术取得了理想的堵漏效果,实现了一次固井。     

水化膨胀复合堵漏工艺技术

长庆西峰油田侏罗系洛河组地层埋深为700~1100m,垂直和水平裂缝发育,钻探过程中井漏发生频繁,用常规桥塞堵漏、注水泥浆堵漏效果差,耗时耗物,严重影响施工进度。为此研究出了水化膨胀复合堵漏技术。该技术首先根据材料的特性和作用优选桥接堵漏材料;并引入水化膨胀材料和刚性纤维材料,以强化桥塞强度;然后使用DLM-01型堵漏模拟装置对各种材料的粒度分布和混配比例进行优化,优选配方能够封堵住架桥粒子粒径1.5~2倍尺寸的裂缝。以此为基础提出了两步法堵漏工艺,有效解决了因漏失通道开口尺寸判断不清而导致的堵漏成功率低的问题。该项技术在白马北区水源3井1次堵漏成功,显示出优良的堵漏效果,为处理严重漏失提供了新的技术途径。     

随钻防漏堵漏技术的研究与应用进展

井漏是钻井作业中长期存在并且尚未得到有效解决的技术难题。文章介绍了目前国内外随钻防漏堵漏技术的研究与应用现状及常规处理井漏的方法,针对渗透性漏失及裂缝性漏失地层特点,首次提出了基于物理法随钻防漏堵漏技术。该技术通过特殊的井下侧向水力工具,利用旋转射流的水力能量作用在井壁上形成渗透率接近于零的滤饼,即所谓“人造井壁”。井壁不仅渗透率极低,而且具有很高的强度和稳定性,能够承受一定的压差作用。在井眼内可以有效的阻止钻井液漏入地层,从而达到随钻防漏堵漏目的。     

桥浆混水泥堵漏技术在迪那11井的应用

迪那11井位于库车坳陷东秋立塔克构造东倾末端1号构造带上，取心发现岩心顶部有2条相互平行长0．34mm，宽0．5－1．0mm的半张开垂直缝，表明库车山前构造的井漏，既有水平裂缝漏失，又有垂直裂缝漏失，影响了现场对漏失类型判断以及采取相应的措施，通过分析堵漏材料的作用机理，选出3种不同密度的钻井液进行桥浆混水泥堵漏技术，经迪那11井应用表明，对于天然裂缝，诱导裂缝，高渗透非胶结地层发生的井漏，采用桥浆混水泥的技术进行堵漏，能够有效地解决井漏问题，但是为了提高堵漏成功率，应尽量缩短配浆时间，减少堵漏剂在地面的相互作用，才能取得良好的堵漏效果，桥浆混水泥堵漏技术操作简单，成本低廉，效果明显，可随漏随堵，满足了迪那11井施工要求，为高密度钻井发生井漏提供了一种有效的堵漏方法。     

提高地层承压能力的钻井液堵漏作用机理

应用线弹性岩石力学和岩石断裂力学基本理论,揭示了钻井液堵漏阻止诱导裂缝延伸并提高裂缝重启压力从而提高地层承压能力的作用机理。通过分析承压堵漏后缝内压力分布,建立了封堵诱导裂缝的断裂力学模型,并给出承压堵漏阻止诱导裂缝延伸的必要条件;基于井周围岩裂缝诱导应力场的数学模型,提出了堵漏提高诱导裂缝重启压力的力学实质。理论研究表明,堵漏材料在裂缝入口后一定距离封堵为封堵诱导裂缝的最佳位置形式;裂缝尖端部分流体压力必须低于水平最小主应力,且该压力越低,越有利于裂缝的阻裂;诱导裂缝重启压力的提高依赖于周向诱导应力,堵漏材料必须支撑裂缝以维持周向诱导应力;承压堵漏作用机理包含密封和支撑裂缝两方面,堵漏材料应同时具有封堵性能和机械强度。     

随钻防漏堵漏技术机理的探讨

钻井过程中很容易发生井漏,轻微的井漏会影响钻井工作的效率,严重的漏失则要耗费大量的生产时间及人力、物力甚至会引起诸如井塌、卡钻、井喷等一系列复杂情况与事故。所以,井漏一直是钻井工作中亟需解决的技术难题。文中介绍一种新的防漏堵漏技术——物理法随钻防漏堵漏技术,建立了基于该项技术的井下物理模型,并以流体力学为研究基础阐述了该项技术利用井下侧向水力工具的旋转射流作用在漏层裸眼井壁上形成低渗透、牢固滤饼的机理和方法,设计了水力工具的喷嘴。该技术不但达到了随钻防漏堵漏的目的,而且能有效提高漏失地层的钻井速度和降低钻井成本。     

水平井注蒸汽测试井口防喷密封装置

为解决水平井注蒸汽测试中高温高压下动密封和连续管注入头超温问题,成功研制了水平井注蒸汽测试井口防喷密封装置。该装置采用二级密封及长密封段自密封方式,采用耐高温氟橡胶、碳纤维及钢垫的组合形式做密封件,采用耐350℃高温导热油自动控制加压密封件,采用水循环冷却管给连续管、密封系统降温,可确保起下时注入头不超温和施工安全。在测试起下过程中,2口水平井井口注汽压力均在13 MPa以上,井口防喷密封装置未发生蒸汽泄漏,注入头处温度低于120℃,完全可以满足高温高压下用连续管测试施工要求。     

稠油热采井口光杆密封装置

针对克拉玛依六-九区稠油开采中井口普遍出现的跑油问题,提出了根治跑油的办法,研制出一种新型井口密封装置。该装置利用盘根盒腔体与光杆形成密封空间,用专用注塑枪等向腔内注入新型密封材料,使密封剂的挤压力与泄漏原油介质的压力相平衡,建立新的密封结构堵塞泄漏孔隙和通道,挡住流体的外泄。应用结果表明:采用新型密封装置操做方便,实用性强,减少了因原油泄漏造成的能源浪费及环境污染,具有很好的经济和社会效益。     

苏北盆地金湖凹陷断层封闭特征及规律研究

金湖凹陷所有已发现油田基本与断层有关 ,文章通过对断层封闭机理研究 ,对断层活动期及其所控制圈闭的遮挡体的砂泥岩比例等对断层横向封闭性进行了研究 ;同时从凹陷内大量录测井、试油、油藏解剖出发 ,定性分析了断层纵向封闭性特征 ,通过圈闭的油气充注方式及其油气藏的油、水分布关系等来判别断层纵向封闭性。对凹陷内断层横、纵向封闭性研究总结了金湖凹陷断层封闭规律。     

喷漏共存的堵漏压井技术

在川东地区碳酸盐裂缝地层的深井钻探过程中,由于地质情况极为复杂,井漏特别严重。产层多,压力系数又不一致,在同一裸眼中共存又喷又漏,井下复杂情况时有发生。从井下复杂事故的原因分析,认为井漏是引起井下复杂情况的祸根,是影响钻井成本上升主要因素之一,多年的压井堵漏实践证实,单一的堵漏压井技术,难以对付该区块的长裸眼、多产层、多漏层、多压力系数发生的又喷又漏。在分析总结过去上百次堵漏压井实践中,结合堵漏压井工艺技术的发展,创新出“桥浆间歇关挤堵漏压井技术”。该技术不但在川东地区扎根,还在川中油气公司华西2井见到良好的效果,为治理喷漏共存的堵漏压井提供了可借鉴的实用技术。