分级堵漏技术在鄂尔多斯盆地东部的应用

为了解决鄂尔多斯盆地东部刘家沟组-石千峰组地层的井漏问题,通过扫描电镜分析岩心样品、X衍射分析岩屑样品和对区域地质资料的研究,发现高含伊利石和绿泥石、低含高岭土和蒙脱石的刚性地层遇水失稳和网状缝发育是引起该区井漏严重和堵漏困难的主要原因。从抑制裂缝壁遇水失稳和用含不同直径刚性颗粒的桥塞型复合堵漏剂封堵不同宽度裂缝的思路出发,通过实验室优化和室内模拟实验,形成了分级堵漏剂配方及分级堵漏技术。分级堵漏剂主要成分包含0.4%～0.5%生物凝胶增稠剂、5%～7%钻井液用复合堵漏剂Ⅱ和含刚性颗粒不等的桥塞型复合堵漏剂。通过8口井现场应用表明,分级堵漏技术能够封堵裂缝宽度小于6 mm的裂缝性复杂井漏,堵漏后漏点地层承压高,满足后续钻井施工承压要求,且在堵漏后至完井期间未发生井漏。研究结果表明,分级堵漏技术适合鄂尔多斯盆地东部刘家沟组-石千峰组复杂裂缝性井漏,值得进一步推广。      

富集式堵漏材料的研究与应用

富集式堵漏剂是一种集合多种封堵机理的堵漏材料,具有封堵颗粒多样,粒径级配广的特点,针对不同尺寸的裂缝和孔隙,其组分能自动进行封堵.对于大干封堵材料尺寸的裂缝(洞),富集式堵漏剂中特有的富集网能改变漏失通道状态,富集封堵颗粒,解决漏层对堵漏材料的选择效应,达到止漏目的.通过室内实验优选和现场试验,优选出适用不同裂缝尺寸范围的富集式堵漏剂.现场应用表明,富集式防漏堵漏剂能成功应用于堵漏施工,提高钻遇地层的承压能力.     

抗高温纤维强化凝胶颗粒堵漏剂

井漏是钻井过程中常见的复杂难题,针对常用聚合物凝胶堵漏剂抗温性能差、承压封堵能力弱的问题,通过分子结构设计,以丙烯酰胺、甲基丙烯酸丁酯和2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸为单体,柔性纤维为强化材料,过硫酸铵为引发剂,通过与自制大分子交联剂BWL聚合反应,制备了一种新型抗高温纤维强化凝胶堵漏剂。研究了柔性纤维对凝胶堵漏剂流变性能的影响,通过扫描电镜、热重、承压堵漏实验等对凝胶堵漏剂的微观结构、热稳定性、吸水膨胀性和承压堵漏性能进行了研究。结果表明：柔性纤维增强了凝胶堵漏剂的空间网架结构,使其韧性更强;凝胶堵漏剂颗粒具有良好的热稳定性和吸水膨胀性,通过“吸水膨胀、挤压充填”的堵漏原理对漏失通道进行封堵,在140℃下对高渗透性漏失层的封堵承压高于7 MPa,对宽裂缝漏失通道封堵后承压高于5 MPa,可满足高温高压漏失地层中堵漏目的。     

抗高温纤维强化凝胶颗粒堵漏剂

井漏是钻井过程中常见的复杂难题,针对常用聚合物凝胶堵漏剂抗温性能差、承压封堵能力弱的问题,通过分子结构设计,以丙烯酰胺、甲基丙烯酸丁酯和2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸为单体,柔性纤维为强化材料,过硫酸铵为引发剂,通过与自制大分子交联剂BWL聚合反应,制备了一种新型抗高温纤维强化凝胶堵漏剂。研究了柔性纤维对凝胶堵漏剂流变性能的影响,通过扫描电镜、热重、承压堵漏实验等对凝胶堵漏剂的微观结构、热稳定性、吸水膨胀性和承压堵漏性能进行了研究。结果表明:柔性纤维增强了凝胶堵漏剂的空间网架结构,使其韧性更强;凝胶堵漏剂颗粒具有良好的热稳定性和吸水膨胀性,通过“吸水膨胀、挤压充填”的堵漏原理对漏失通道进行封堵,在140℃下对高渗透性漏失层的封堵承压高于7 MPa,对宽裂缝漏失通道封堵后承压高于5 MPa,可满足高温高压漏失地层中堵漏目的。      

油基钻井液随钻防漏技术实验研究

与水基钻井液相比,油基钻井液更容易发生井眼漏失,且井漏现场处理困难,一旦发生井漏,往往会造成重大经济损失。针对油基钻井液漏失问题,从油基钻井液井漏预防措施入手,通过优选不同类型的钻井液防漏堵漏剂,研制了新型油基钻井液随钻防漏堵漏材料,并探讨了其协同作用机理。渗透性封堵实验以及作用机理分析表明,刚性架桥颗粒、弹性填充颗粒、微细纤维材料等不同类型钻井液防漏堵漏剂具有协同作用效果,能够迅速形成具有"强力链网络"的致密封堵层,显著提高了油基钻井液的随钻防漏堵漏性能。进一步优化了强封堵性油基钻井液体系,该体系在120℃、16 h热滚前后的流变性、滤失性能良好,PPA砂盘滤失量仅为11.4 m L,具有良好的随钻防漏堵漏性能,能够起到强化封堵井壁作用,有助于提高地层承压能力。     

毫米级宽度裂缝封堵层优化设计

毫米级裂缝漏失一直是钻井堵漏的一大难题,封堵层的低承压问题不仅增大了堵漏材料的消耗量,而且还延长了钻井时间。为此,以封堵承压能力、累计漏失量、成封时间为指标,开展了2mm宽的裂缝封堵室内实验,评价了刚性颗粒、弹性粒子以及纤维3种封堵材料协同堵漏效果,并结合实验结果分析了不同材料协同封堵的机理。结果表明,刚性颗粒与弹性粒子组合形成的封堵层累计漏失量普遍大于400mL;弹性粒子与纤维材料组合形成的封堵层承压能力普遍小于6 MPa。3种材料协同组合封堵后承压能力提高到13 MPa,累计漏失量降为75mL。协同封堵过程中,刚性颗粒在裂缝狭窄处形成具有较高承压能力的骨架;弹性粒子在裂缝内发生弹性变形,弹性力作用于裂缝面并增强了裂缝面与封堵层之间的摩擦力,使封堵层更加稳定;纤维材料充填于颗粒之间并形成网络,增强了封堵层的致密性及整体强度。该成果为生产现场堵漏浆配方的优化提供了依据。     

抗高温可膨胀水基堵漏剂的制备与性能评价

高温裂缝性地层由于裂缝结构复杂、堵漏材料难以与裂缝开度精准匹配,常面临着封堵层承压能力不足而导致的重复井漏问题。针对高温裂缝地层面临的井漏技术难题,开展了抗高温可膨胀堵漏剂的研制和评价。基于橡胶颗粒具有的弹性变形特征,结合改性聚氨酯的吸水膨胀特性,研制了一种新型抗高温可膨胀堵漏剂。评价结果表明,该堵漏剂在 90 ~ 150℃ 热滚条件下,质量膨胀量可达 8 ~ 10 倍,且主要膨胀时间在4 ~ 8 h。具有良好的配伍性能,在地层水及钻井液中长时间浸泡不影响其膨胀效果; 具有较好的抗盐性能,与堵漏基浆相比,在20%NaCl和10% CaCl2 污染条件下膨胀量降低率仅为 8% 和21 . 7% ; 具有较好的力学强度特性,( 90 ~ 150 ℃ ) /12h 热滚条件下,经过 5 MPa 抗压测试,D50 粒度降级率小于20%。形成的封堵配方可封堵3 mm×2 mm裂缝,承压能力达6 MPa,可较好地满足高温裂缝性地层的堵漏需求。该抗高温堵漏剂同时兼顾的弹性膨胀和强度特性具有广阔的应用前景,为大港油田高温裂缝地层井漏问题的解决,提供了有效的技术方案。     

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。     

考虑地应力及缝宽/粒径比的钻井堵漏材料抗压能力评价

井漏是钻完井过程中的复杂工程问题之一,而裂缝性储层段的井漏又会严重损害储层并降低建井综合效益。采用堵漏材料封堵漏失通道是裂缝性地层工作液漏失控制的主要方式,其关键在于形成结构稳定且高承压的裂缝封堵层。具架桥功能刚性堵漏材料的抗压能力主导着裂缝封堵层的结构稳定性及承压能力,然而当前尚缺乏可操作性的刚性堵漏材料抗压能力的实验测试方法。为此以破碎率为评价指标,建立了刚性堵漏材料抗压能力评价方法,以地层最小主应力与孔隙压力差值为依据设置实验压力,以满足深井超深井钻井堵漏刚性材料评价需求;考虑刚性颗粒裂缝内架桥的缝宽/粒径比关系,利用钻井堵漏刚性材料抗压能力测试仪,在室温条件下开展了刚性堵漏材料抗压能力测试实验。实验结果表明,常用刚性堵漏材料破碎率排序为方解石＞石英砂＞核桃壳＞有机高分子材料＞陶粒;对于同种刚性堵漏材料的破碎率,粒度偏粗材料＞粒度偏细材料、单层铺置＞双层铺置＞三层铺置。分析指出,刚性堵漏材料在高裂缝闭合压力下的压缩破碎是深层裂缝性地层堵漏易于反复失效的一个重要因素。因此,对于深层裂缝性地层钻井堵漏,有必要考虑开展原地条件和工程作业环境下的刚性堵漏材料抗压能力测试,并选择合适的刚性堵漏材料。     

琼东南盆地高温高压井强承压堵漏技术

XX23-1-1井是位于琼东南盆地的一口重点预探井,该井在钻进至井深4186.22 m时发生井漏。根据XX23-1-1井地层井漏情况及漏层高温高压工况特点,提出了一种新型高温高压强承压堵漏技术。该高温高压堵漏配方由颗粒、片状和纤维材料复合而成,基于“颗粒架桥+楔入承压+井壁泥饼加固”堵漏机理,在挤注压差下形成结构稳定、密实的封堵层,封堵漏失通道,提高堵漏层的强度和堵漏成功率。对高温高压堵漏材料粒径分布特点、抗高温老化能力、堵漏承压效果进行了评价。实验结果表明：该堵漏剂粒径分布范围广,可解决诱导性裂缝漏失问题;高温高压堵漏剂在180℃老化16h后,材料质量损失率低,具有优异的高温耐久性;对5～3 mm缝板进行封堵,承压能力达到20 MPa以上。高温高压强承压堵漏技术在XX23-1-1井进行了现场应用,最终承压至3 MPa,稳压30 min,压降为0,井底承压当量密度为1.90g/cm³,达到了预期效果。