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.     

快速滤失固结堵漏材料ZYSD的研制及应用

裂缝性漏失的漏失通道复杂且诱导敏感性强,采用常规桥塞堵漏材料堵漏,由于堵漏材料的粒径难以与裂缝尺寸相匹配,堵漏成功率低,且易发生重复漏失,而采用水泥浆堵漏,不但水泥浆驻留性差且存在安全风险。为此,根据"快速滤失驻留+纤维成网封堵+胶凝固化"的堵漏思路,选用滤失材料、纤维成网材料及胶凝材料复配了适用于裂缝性漏失的快速滤失固结堵漏材料ZYSD。室内性能评价表明:ZYSD堵漏浆的悬浮稳定性好,1 min析水率小于5%;滤失速度快,在0.69 MPa压力下全滤失时间为10~15 s;封堵能力强,在缝宽5.0~10.0 mm裂缝中形成封堵层的承压能力达18.5 MPa。ZYSD堵漏材料在鄂北、延长、冀东、中原和涪陵等油气田应用了32井次,一次堵漏成功率达87.5%,且未再发生重复漏失。这表明ZYSD堵漏材料可以有效解决裂缝性漏失堵漏成功率低、堵漏有效期短,易发生重复漏失的问题。      

HQW-1堵漏纤维的承压堵漏实验研究

堵漏纤维HQW-1具有来源广、成本低、分散性好的特点,通过与堵漏纤维XWR、堵漏纤维SMR的对比实验,研究分析了其承压堵漏性能的规律。结果表明:堵漏纤维HQW-1在钻井液中能够有效的分散伸展,形成空间网架结构,表现出良好的堵漏性能,能够适用于不同类型的漏失地层;2%的堵漏纤维HQW-1加入到钻井液中,可以提高体系的承压堵漏能力,在大孔隙砂层与裂缝性漏失层堵漏效果明显突出;堵漏纤维HQW-1与XWR复配后,配伍性好,其堵漏性能进一步提高。堵漏纤维HQW-1在复杂漏失地层承压堵漏方面取得广泛应用,可改善堵漏效果。     

裂缝性地层堵漏技术

针对裂缝性地层漏失的特征,研制出了一种由硬质刚性颗粒、柔性粒子、超细填充材料(超细碳酸钙)及特种膨胀聚合物(部分水溶的合成有机物)等组成的堵漏剂DLCM,其中的硬质刚性颗粒具有高强度、不水化、抗压、抗拉、不变形等特点,按粒径大小分为5个等级;柔性粒子由天然鳞片石墨经过插层处理、加热膨化后形成,具备高温稳定性、柔性、可压缩性、回弹性和韧性好的特点。采用长孔、立缝和异型3种模块分别模拟裂缝性、直缝性、长缝性漏层,测定了DLCM在上述3种漏层的堵漏效果,并探讨了堵漏材料协同封堵裂缝的作用机理。结果表明,该堵漏剂DLCM适用于不同密度的钻井液,且对钻井液流变性影响较小,能有效封堵1～6mm宽的裂缝,抗温、承压能力分别达150℃、7MPa。     

国外Y区S25井堵漏技术

国外Y区HOS区域南部边缘Pabdeh地层灰岩裂缝性发育,岩性为低强度白云岩,钻进施工过程中易发生漏失,漏层分布没有规律,漏失层位多且具有连续漏失特点,在漏速对密度敏感的井段难以堵漏,且裂缝性漏失地层的承压堵漏施工困难。针对上述难点,应用DL-A高温高压堵漏实验仪器,以2 mm圆孔模板,对不同配方桥堵剂进行了模拟堵漏实验,优选出了适合2 mm孔隙和裂缝性地层的桥堵剂,提出了该地区上部地层漏失以防为主,防堵结合的技术措施;中部地层采用低密度钻井液钻穿漏层,中下部地层采用随钻堵漏与承压堵漏相结合的钻井液技术,并优化堵漏浆配方以提高地层承压能力,该项技术在S25井应用中获得了良好的堵漏效果。     

常用钻井堵漏材料力学特征参数研究

井漏是指钻井液大量漏入地层的现象,是油气资源勘探和开发过：程的主要挑战之一。井漏事故的发生不仅会消耗大量钻井液,同时会引发井塌、卡钻等工程事故,严重拖慢钻井进度。目前,最广泛的解决方案是使用物理堵漏材料在裂缝中形成高强度封堵带,而堵漏效果与堵漏材料特征参数密切相关。本文对堵漏材料的摩擦系数、破碎率以及抗压强度进行了测量评价,得出以下结论：1）堵漏材料的颗粒粒径越小、强度越低,摩擦系数越大;2）随着堵漏材料目数、加载压力的增加,破碎率越低;3）随着刚性堵漏颗粒粒径的增加,堵漏颗粒的强度降低。进一步分析发现,当果壳和云母的颗粒粒径增大约53%时,堵漏材料强度降低15%。测试结果为堵漏材料设计以及堵漏模拟实验提供了必要参数和参考依据。     

HMXW 网状纤维承压堵漏实验

为提高复杂漏失地层的承压堵漏成功率,研究了HMXW 网状纤维的承压堵漏性能与堵漏机理。使用尺寸为3～6 mm 的滚珠和割缝钢块模拟大孔道和裂缝性漏失地层,研究了HMXW 在裂缝性漏失地层中的堵漏性能。实验结果表明:① HMXW 网状纤维加入现有承压堵漏体系后,能够在体系中形成独特的弹性网状结构,帮助承压堵漏剂快速失水,形成高强度的封堵层,阻断堵漏施工中的压力传递作用,加固漏失层近井带,提高承压强度;② 0.8% 的HMXW 网状纤维加入承压堵漏体系后,能够封堵3 mm 以下的裂缝性漏失地层;③ 1.6%HMXW 网状纤维加入承压堵漏体系后,能够封堵4～5 mm 的裂缝性漏失地层。HMXW 网状纤维堵漏技术的研究为承压堵漏技术提供了一个新的技术手段,有利于改进和提高现有承压堵漏体系在复杂漏失层中的承压堵漏强度和堵漏成功率。      

温敏形状记忆堵漏材料实验研究

为改善桥接堵漏材料自适应性及封堵效率,提高复杂裂缝性地层堵漏作业的成功率,基于温敏型形状记忆材料,研制了一种具有热激活特性的形状记忆堵漏剂,经过粉碎、造粒得到不同粒径的形状记忆堵漏剂颗粒。室内评价实验表明,新研制的温敏形状记忆堵漏剂具有良好的力学性能及形状记忆特性,堵漏剂颗粒高温激活后粒径增长率超过55%。裂缝封堵模拟实验表明,温度对温敏形状记忆堵漏剂的封堵效果具有显著影响,高温激活后封堵效果优于传统桥接堵漏材料。构建出一套具有较强自适应性的温敏形状记忆堵漏工作液配方,可成功封堵3～5 mm不同开度裂缝,具有高效自适应堵漏效果。      

MS型堵漏隔离液的研究与应用

为了解决易漏失井固井施工中水泥浆的漏失问题,研究开发了一种堵漏隔离液。首先运用颗粒级配理论确定堵漏材料的粒径范围,然后根据堵漏材料物理性能的要求,优选了蛭石颗粒和丙纶纤维作为堵漏材料。使用MS隔离液化学剂、高温隔离液助剂和堵漏材料配制得到MS型堵漏隔离液,对MS型堵漏隔离液的流变性、稳定性、纤维分布情况、相容性和冲洗能力等进行了评价,利用缝隙板堵漏试验和砂床堵漏试验对MS型堵漏隔离液的堵漏性能进行评价。结果表明,MS型堵漏隔离液各项性能指标完全满足固井施工要求,堵漏承压能力达到8 MPa。MS型堵漏隔离液在河坝107井φ219.1 mm尾管固井中成功应用,并在川东北地区和塔河油田进行了53井次的现场应用,取得了良好的堵漏效果。      

裂缝封堵层形成机理及堵漏颗粒优选规则

针对裂缝性地层封堵层形成机理和封堵规则尚不明晰的问题,基于封堵实验和颗粒物质力学方法研究了裂缝性地层封堵层的形成过程,分析了封堵层组成及颗粒配比,揭示了封堵层形成的本质及破坏的驱动能量,提出了钻井液防漏堵漏颗粒优选规则。研究表明封堵层的形成过程经历了从惯性流、弹性流到准静态流的流态变化过程。封堵层由封端颗粒、架桥颗粒和填充颗粒组成,3种堵漏颗粒的配比是设计堵漏体系的重要依据。封堵层形成的本质是体系发生非平衡性Jamming相态转变,封堵层颗粒体系对压力的响应由熵力驱动,熵越大封堵层越稳定。根据提出的规则优选了堵漏材料、优化了堵漏体系,封堵效果优于其他常用规则,可有效提高封堵层承压能力,为解决裂缝性地层漏失提供了理论和技术依据。     

刚性楔入承压封堵技术

刚性楔入承压封堵技术是以刚性封堵剂、可膨胀封堵剂和低渗透封堵剂进行架桥封堵的封堵技术,它利用在地层裂缝、孔隙中架桥、楔入、充填,以提高地层周向应力,达到提高地层承压能力的目的。根据SAN-2工程理论分布确定了刚性封堵剂的粒径级配,形成了适应不同漏失速率的承压封堵浆配方。并对刚性封堵剂与其他封堵剂进行了复配实验,实验结果表明,用刚性封堵剂与可膨胀封堵剂、低渗透封堵剂复配的封堵浆,能快速地在裂缝中架桥、填充,形成低渗透率的填塞层,封堵裂缝,承压能力达到7 MPa。现场试验33口井,显著提高了封堵成功率,节约了封堵时间,减少封堵浆消耗量,增强了地层承压能力,为优质高效地完成钻井施工提供了技术保障。     

自胶结堵漏技术研究与应用

为了解决裂缝性、缝洞性地层产生的恶性钻井液漏失问题,对这类漏失的堵漏开展了专项研究,形成了自胶结堵漏技术。该技术以胶结剂和膨润土为原料,采用“双液注浆法”的施工工艺,使堵漏浆滞留在漏失通道内,并发生化学反应,形成具有一定强度的固结体。室内研究结果表明,该堵漏浆具有密度低、黏度高的特点,在80℃下24 h抗压强度不超过11 MPa,有利于钻塞,固结时间可通过添加剂调节。针对裂缝性、缝洞性的恶性漏失,现场试验堵漏效果显著,为优质高效地进行钻井施工提供技术保障。      

泡沫随钻堵漏钻井液体系

针对冷家油田老区块胶结差、破碎地层的井漏问题,通过分析井漏原因,制定解决对策,优选出泡沫聚合物钻井液体系和高效随钻堵漏剂CLPA-1。通过室内实验,选择XC与CMC按1∶2的比例复配作增黏剂,SMP-1、SAS、CMS按0.75∶0.5∶1的比例复配作降滤失剂,发泡剂和稳泡剂的浓度约为0.025%。CLPA-1是一种由预交联凝胶颗粒、吸水性树脂和高分子聚合物为基本材料合成的随钻堵漏剂,其瞬时滤失量小,在加量为3%时堵漏效果好,承压达到5 MPa;为提高滤饼承压能力,体系还加入了2%超细碳酸钙。介绍了该体系在冷42-41-164CH和洼60-H2302井的成功应用情况;在该油田其他相同区块易漏层应用的8口井,提前防漏效果显著,预防井漏发生4口井,井漏后一次堵漏成功3口井,且堵漏后再钻无漏失情况,堵漏成功率大于80%。该微泡沫低固相聚合物体系和随钻堵漏剂CLPA-1,利用密度控制技术,能解决亏空、胶结性差、存在微裂缝的老区块二次开发中产生的井漏难题。     

高酸溶纤维堵漏剂的实验研究

裂缝性储层钻井完井液漏失及其引起的储层损害问题,严重制约裂缝性油气藏的钻探及高效开发。目前现场处理裂缝性储层钻井完井液漏失较常用的方法是桥接堵漏法,纤维是桥接堵漏材料的重要组成部分,但常用的纤维类堵漏材料酸溶性能较差,不能满足裂缝性储层酸化解堵的技术需要。为此,研制了一种高酸溶纤维堵漏剂SDSF,平均直径为10～30 μm,长度为3～12 mm,可根据工程需要调节,酸溶率达95%,抗温能力达150℃,在水基钻井液中分散性良好,耐碱性能优良。基于新型高酸溶纤维堵漏剂SDSF,协同高酸溶颗粒状桥接堵漏材料,实验优化了不同开度楔形裂缝的高酸溶纤维堵漏工作液配方,其承压能力可达10 MPa。高酸溶纤维堵漏技术为解决储层工作液漏失及解堵难题,提供了有效的技术方案。      

颗粒基随钻堵漏钻井液流变参数测算方法

随钻堵漏材料的加入必然会对钻井液的流变性能产生影响。针对旋转黏度计标准测量间隙过窄而无法测量含粗粒堵漏材料钻井液流变性能的问题,利用实验测试与反问题数学模型相结合的方法,建立了颗粒基随钻堵漏钻井液的流变参数测算方法。利用建立的测算方法,将旋转黏度计的读数和转速数据转化为剪切应力与剪切速率形式。结果表明,建立的流变参数测算方法可靠性强,含颗粒随钻堵漏材料的KCl聚合物钻井液的流变曲线符合H-B模型,增加颗粒堵漏材料会显著影响钻井液流变参数。颗粒材料粒径和加量对钻井液的流变特性均有明显影响,测算随钻堵漏钻井液流变参数时应予以重视。     

苏丹6区西部Sufyan区块失返性漏失复合堵漏技术

苏丹6区西部Sufyan区块NW-1井二开发生失返性漏失,堵漏浆、水泥浆堵漏无效,液柱有效压力降低导致井塌卡钻,最后填井侧钻。三开钻进过程中又发生失返性漏失,采用常规堵漏浆、水泥浆以及投掷石子和橡胶皮等堵漏方法30次,均未成功,后决定采用反相凝胶堵漏技术进行堵漏,一次性堵漏成功,安全钻进至设计井深。反相凝胶堵漏技术在NW-1井的成功应用,为今后在苏丹6区西部Sufyan区块顺利施工提供了有效经验和技术支持,具有重要意义。      

新型堵漏材料的研制及性能评价

传统堵漏材料存在一定的“缺陷”,比如矿物颗粒密度过大且脆性太强,配浆易沉降且在架桥成功后会因裂缝闭合而崩解破碎,植物颗粒密度过小配浆易漂浮,经高温高压“水煮”后会变软,贝壳片、云母片脆性太强、不易变形而容易造成“封门”。它们复配堵漏成功后,在后期作业中,易失效并发生复漏。为解决传统堵漏材料存在的缺陷,通过特殊制备工艺,研制了LCC系列堵漏材料。该材料中LCC100密度在1.30～2.30 g/cm3之间可调,在25 MPa承压破碎率小于10%,在pH值为12的NaOH溶液中,150℃下热滚48 h,强度无明显变化,具有良好的耐压、耐温、耐碱性能;LCC200刚柔相济;LCC300可在压差作用下以变形的方式深入裂缝封堵,提高封堵强度。实验结果表明,LCC对孔隙型和裂缝型漏失都有较好的封堵效果;LCC在API堵漏仪钢珠床中形成的封堵层可承受7 MPa的压力而不被压穿。以水基或油基钻井液为基液配制的LCC堵漏浆,在高温高压堵漏仪中150℃下封堵楔形裂缝时可承受20 MPa的压力而不崩漏,并最终可稳压在19.8 MPa以上。      

陕北西部地区裂缝性地层堵漏技术研究与实践

陕北西部地区钻井过程中漏失频发,吴起铁边城区域井漏问题尤为突出,漏失严重时导致填井或弃井,增加该区域钻井成本。通过对铁边城区域岩心特性分析和力学测试,该区域地层井漏原因主要由微裂缝扩展、延伸和对天然裂缝通道的勾通形成贯穿漏失通道引起。针对裂缝漏失特征,通过实验模拟,建立以刚性颗粒架桥、柔性变形材料充填以及纤维材料缠绕联结的裂缝堵漏配方,并分析其堵漏作用机理,室内承压可达7 MPa以上。现场应用该研究成果后,3次堵漏作业均能达到一次堵漏成功,地层承压能力当量密度提高0.22 g/cm3,达到很好的应用效果,为区域井漏预防和处理提供技术支撑。     

苏里格区块堵漏工艺

苏里格气田普遍存在低压易漏层,不同程度地存在构造裂缝、微裂缝,并且具有一定的区域性。介绍了苏里格地区易漏地层地质特点。根据历年来苏里格地区堵漏的经验,对现场堵漏实例进行了分析研究,提出了几种针对不同地层、不同漏失机理的有效堵漏方法,望能对该区块同类井的堵漏施工起到一定的借鉴和帮助作用。     

新型油基钻井液堵漏剂性能

页岩地层裂缝发育,易膨胀破碎,在钻井过程中极易发生裂缝性井漏等井下复杂事故,且多采用油基钻井液,其价格昂贵,若发生漏失,将造成重大经济损失。研制了一种具有疏松多孔内部微观结构的亲油型高分子树脂类油基钻井液封堵材料YDLJ-1。经实验证明,YDLJ-1具有良好的韧性与可变形性,能够保证注入地下时在地层裂缝中变形充填裂缝;具有良好的吸油膨胀性,5 h最大吸油膨胀量可以达到其干重的5倍;抗温达150℃,在150℃老化30 d仍然具有较高的抗压强度和变形特性;抗压强度是其他同类产品的20倍,正向封堵突破压力大于15 MPa,反向突破压力为0.9 MPa,能够满足防漏堵漏的要求。YDLJ-1在延长油田云页平1-1井石千峰组下部地层进行了试验,YDLJ-1用量2 t,钻井液漏失量比邻井减少30 m3,缩短堵漏时间2 d,其堵漏效果良好。