特种凝胶在钻井堵漏中的应用

针对钻井中出现的恶性漏失情况，根据结构流体理论与超分子化学原理，研制开发出了1种新型堵漏剂——特种凝胶。它是在大分子链上引入特种功能单体的水溶性高分子材料，在水溶液中，大分子链通过分子间相互作用自发地聚集，形成可逆的超分子结构——动态物理交联网络，该结构使其溶液具有特殊的性能特点。介绍了特种凝胶的主要性能及堵漏原理，举例介绍了其在四川、长庆及吐哈油田的应用情况。现场应用结果表明，特种凝胶对大漏、失返、返出量太小的裂缝性、孔洞性、破碎性地层，以及用桥塞堵漏、随钻堵漏等方法无法解决的漏失问题具有很好的堵漏效果，尤其对付含水层以及喷漏同层的漏失问题具有独到之处。     

ZND特种凝胶抗稀释能力的研究

通过从热力学角度研究ZND特种凝胶的溶解和稀释过程,建立了用稀释热评价凝胶抗稀释能力的方法,采用筛余率验证凝胶抗稀释能力,考察了相关影响因素。结果表明,温度是影响筛余率的主要因素,当ZND特种凝胶与水体积比为1：5时,1．5％的ZND特种凝胶在40℃、120r／min下剪切60min和1．8％的ZND特种凝胶在60℃、120r／min下剪切30min后的筛余率均大于70％,ZND特种凝胶具有较好的抗稀释能力,满足现场堵漏应用要求。     

适用油基钻井液新型环境的堵漏凝胶研制与评价

在钻遇断层、溶洞、恶性裂缝时,有很大概率发生失返性漏失,导致钻井液大量漏入地层,既损害环境,又大大增加钻井成本。对此类恶性漏失的封堵,凝胶堵漏是一个好的选择,要实现较好的封堵效果,对凝胶的各项物理性能有一定要求,目前大多数凝胶多用于水基钻井液堵漏,对油基钻井液的抗侵污能力较差。因此,室内开发了一套堵漏凝胶体系,对凝胶体系的稠化时间、凝胶强度、抗侵污能力进行了评价,并进行了模拟堵漏评价。结果表明,凝胶的强度可达20 N,强度远大于多数堵漏用水凝胶;pH值为10左右,满足入井流体的pH值条件;凝胶的成胶时间可控制在2～4 h,提供了足够的安全施工时间;在油基钻井液浸污达到30%的条件下依然可以形成凝胶,有较好的抗侵污能力。凝胶体系的各项性能指标表明其可用于裂缝及溶洞等恶性漏失的堵漏。现场应用了2口井,均体现出较好的封堵效果。     

ZND特种凝胶成胶强度影响因素的研究

以ZND固体干粉和交联剂制备了ZND特种凝胶体系,确定了最佳交联剂配方：0．04％间苯二酚＋1．0％苯酚＋1．0％六次甲基四胺＋0．1％硫脲;确定了ZND特种凝胶最佳制备条件：ZND固体干粉加量1．5％,成胶温度125℃,成胶时间14h。在此条件下,ZND特种凝胶体系具有较好的成胶强度和抗盐性,在弱酸和弱碱性环境中具有稳定的成胶性能,这对现场应用工艺的优化具有一定指导作用。     

凝胶水泥堵漏剂的制备与性能

针对大裂缝、孔洞性恶性漏失以及含水层的恶性漏失,为了解决水泥浆堵漏存在水泥浆无法驻留、易被水 稀释、胶结强度差、堵漏效果差的问题,以丙烯酰胺（AM）、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）、N-乙烯基吡咯烷 酮（NVP）和疏水单体MJ-16 的共聚后水解方式制备了四元高分子凝胶,将凝胶加入水泥浆中形成凝胶水泥浆复 合堵漏体系,研究了复合体系的抗水稀释性能、流变性、驻留能力以及抗压强度。结果表明,该凝胶高温下具有 良好的流变性能,表现出较好的抗温性能。凝胶与水泥、缓凝剂、消泡剂形成的凝胶水泥体系流动度达21 cm、稠 化时间可调,可安全泵送;体系入水仍为一体,在150 r/min 的搅拌速度下未被水稀释,具有良好的抗水侵性能;体 系通过1 mm裂缝的时间是普通水泥浆的10 倍以上,具有良好的滞留能力,能够停留在漏层入口处堆积,且抗压 强度达到7 MPa以上。该凝胶水泥体系特别适用于大孔道、大裂洞、暗河及含水层的漏失堵漏。     

一种两相启动压力曲线的建立方法

为探讨两相流体渗流时的启动压力变化规律，对天然岩心进行水驱油和气驱油实验，计算出各自的相对渗透率，然后按单相启动压力梯度公式推算出相对启动压力梯度，绘制油水、油气相渗曲线。研究结果表明，在两相启动压力曲线上，各相的启动压力梯度与驱替相的饱和度之间均呈指数变化规律；气驱、水驱后期指数变化规律遭到破坏，是驱替后期驱油效率急剧变小的主要原因。图1表2参11     

一种估算碳酸盐岩地层自然破裂压力的新方法

准确预测地层自然破裂压力是防止井壁失稳、实现科学钻井的必要条件。本文针对碳酸盐岩地层破裂压力预测相对较难这一问题,提出了一种利用视上覆岩层压力来估算地层自然破裂压力的新方法,重点讨论了在碳酸盐岩剖面中如何构建视上覆岩层压力模型,以及利用漏失测试资料和密度测井曲线确定模型参数的问题。利用所构建的地层自然破裂压力方程对川东6口井的飞仙关组碳酸盐岩剖面裂缝-孔隙型储层的地层自然破裂压力进行了预测,结果表明该法对碳酸盐岩地层自然破裂压力预测精度较高,效果良好,具有一定的实用性。     

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。      

一种测试油气藏岩石启动压力梯度的优化方法

瞬间动用法和两端压力平衡法测定最小启动压力梯度,耗时都较长,且数据准确度不高。“压差-流量法”测试拟启动压力梯度,在定围压模式下的测试结果会偏大。基于上述分析,设计出了一体化实验流程,并制定出“非稳态动用-压力平衡法”,优选出“压差-流量法”最佳实现方式。该流程通过采用精密设备来保证测试数据的精确度,且适用各种渗透率范围岩心的测试。通过将本方法应用于吐哈油田岩心测试,测定结果符合预期,可以将该方法推广到实验室测量中。     

一种低渗透气藏压力动态分析方法

推导和建立了考虑启动压力梯度影响的低渗透气藏产能方程,并用试算法确定了某低渗透气藏产能方程。结合实际情况分析了启动压力梯度对气井压力动态的影响。通过P139井气井生产动态拟合表明.该方法合理可靠。     

高温高压水泥浆体积稳定性测定仪的研制

针对常用测试方法不能真实模拟井下高温高压受限环境、室内测试结果失真的问题,研制了高温高压水泥浆体积稳定性测定仪。该仪器能模拟井下高温高压条件,可连续测量水泥浆在塑性状态和硬化状态下的膨胀率,数据采集管理软件可记录整个试验过程,并能生成温度、压力、水泥浆高度增量随时间的变化曲线。该仪器有两套测试筒,可进行对比试验。与螺旋测微仪、量筒进行了对比试验,结果表明:对于晶体类膨胀剂,高温高压水泥浆体积稳定性测定仪的测量结果比螺旋测微仪小,数据更真实;对于常规仪器无法评价的发气类膨胀剂,该仪器也能客观评价。试验表明,高温高压水泥浆体积稳定性测定仪可用于评价固井水泥浆的体积稳定性、优选油井水泥膨胀剂和进行水泥浆配方设计,但数据采集管理软件界面不够简洁,需进一步优化。      

高温高压电磁式井下漏层位置测量仪的研制及应用

针对钻井行业发展的需要，研制出了一套高温高压漏层位置测量仪，该仪器具有量程大，测量精度高，操作方便等一系列优点，可用于深井，超深井钻井作业中漏层位置测定及油田分层注水流量的测定，仪器配套软件能完成测量数据自动处理。     

控压钻井用凝胶隔段工作液性能评价及机理分析

精细控压钻井技术在四川磨溪高石梯和下川东等地区应用,解决了因窄安全密度窗口引起的严重井漏、喷漏同存、难以钻进的工程难题,但在起下钻及完井过程中缺乏有效且安全的过程控制工艺,导致钻井液漏失严重,且井控风险极高。为此,笔者基于无机水硬性胶凝理论、密实充填理论、固化增强理论,提出了一种脆性可钻凝胶隔段封隔技术,并通过处理剂优选、配方优化形成凝胶隔段工作液。性能评价结果表明:该凝胶工作液初始流动性能和稳定性好、40 Bc稠化时间0.5~4 h可控,满足温度80~150℃要求、抗钻井液污染能力强;固化后段塞抗压强度高,达到8.02 MPa,与套管壁面胶结强度高,达到1.45 MPa/m2;同时固化段塞自身胶结性能好,承压封气能力不小于2.69 MPa/m;固化后段塞可钻性级值为1级,采用钻头钻除即可快速恢复钻进。      

油藏启动压力的规律研究与应用

低渗油藏具有启动压力现象而使渗流不遵循达西定律，研究油藏启动压力规律，能更好地进行油藏开发设计和油藏开发动态分析，方法：利用渗流理论进行研究和推导，同时结合室内试验资料进行验证。结论：该规律为进行油藏开发层系的划分，井网部置及已开发油藏层间动用状况等研究提供了一种新的理论方法和工具。     

压力仪表全自动检定和校准系统的开发应用

以高性能压力控制器为核心硬件,结合多通道数据采样器和工控机等设备,针对智能压力仪表校准和检定的特点,研制并开发了压力仪表全自动检定及校准系统,实现了单套系统在满足精确度要求和计量检定相关规范的前提下,完成多台不同量程范围的智能压力表单程同步校准的功能。     

遇水快速膨胀胶凝堵漏技术在长宁页岩气区块的应用

长宁页岩气区块地表为喀斯特地貌,地下溶洞暗河发育,在表层钻进过程中地层出水严重且常发生失返性漏失。针对表层出水漏失难题,先后采用桥浆、高失水堵漏材料、水泥浆、智能凝胶等系列堵漏材料,但堵漏效果差且容易出现复漏。为此室内研发出一种遇水快速膨胀胶凝的堵漏材料,堵漏机理为“膨胀+交联+充填”,堵漏材料遇到地层水后可以与其混合发生交联反应,同时发生膨胀反应,释放CO₂气体促使堵漏材料快速膨胀数倍体积,形成不透水的无毒弹性胶状体;借助CO₂气体压力可将未固化的弹性胶状体进一步压入并充填漏层的孔隙,起到膨胀与弹性堵水的效果。通过配方优化形成遇水快速膨胀胶凝堵漏浆,性能评价表明,堵漏浆胶凝时间在15～70 min范围内可控,膨胀率为250%～350%,可以锁住3倍体积的蒸馏水和5倍体积水基钻井液;在CDL-Ⅱ型高温高压堵漏试验仪中对4～3 mm、5～4 mm模拟漏失通道承压分别达到3.8、1.7 MPa,复合桥浆堵漏后承压能力提高至6.25、5.2 MPa。现场应用一次性封堵出水漏层,提高承压能力5.8 MPa,解决表层出水漏失难题并保障了安全钻进。      

钻井堵漏用特种凝胶的流变性研究

特种凝胶是一种处理钻井恶性漏失的堵漏剂,它必须具备特殊的流变性才能满足封堵裂缝性及破碎性地层恶性漏失的要求.为此,用可控的HAAKE RS6000型流变仪锥板系统稳态测试了凝胶的流动曲线和黏度曲线,采用了多种经验本构模型拟合凝胶的流动曲线和黏度曲线,均获得了较高的相关系数.在此基础上对凝肢的黏弹性、黏温性以及触变性进行了研究.结果表明,黏弹性实验确定了凝胶的零剪切黏度数量级在102 Pa.s,且具有Burger模型蠕变回复曲线特征;通过密闭同轴旋转系统稳态测试凝胶的黏温性质确定了温度从室温上升到50℃时凝胶表现出轻微的升温增稠现象,当温度高于50℃时,凝胶的黏度温度曲线满足Arrhenius关系;用直观的触变环法测量了凝胶的触变性,凝胶的下行曲线始终低于凝胶的上行曲线,表明凝胶是一种剪切稀释流体,且随着温度升高,凝胶的剪切稀释作用有增强的趋势;凝胶的流变性足以满足解决裂缝性及破碎性地层恶性漏失的要求.     

凝胶堵漏技术在冀东油田唐29X1(侧)井的应用

针对唐29X1(侧)井潜山寒武系地层多裂缝、孔洞发育的特点,在多次常规堵漏方法无效的情况下采用了APGEL-1凝胶堵漏技术.介绍了该凝胶堵漏技术的室内评价和现场应用情况.结果表明,该技术在APGEL-1凝胶浓度为3％时,满足该地区潜山堵漏要求,成功封堵了漏失层位,具有工艺技术操作简单、堵漏剂使用量小、堵漏效果明显等特点,有利于保护油气层,具有很好的推广应用前景.     

计算窄间隙环空循环压耗的新模型

影响窄环空中摩擦压降的关键因素为环空尺寸的变化、钻柱旋转及偏心。用Herschel—Bulkley模式描述钻井液的流变性，考虑钻柱偏心和旋转对钻井液在环空和钻柱内流动的影响，提出了一种新的计算窄间隙环空循环压耗的模型，将所建立模型和传统方法的计算结果与实测数据比较表明，该模型具有较高的精度，可以满足现场作业的要求。