用于裂缝性地层的体膨颗粒钻井液堵漏剂TP-2的制备与性能研究

为解决裂缝性地层钻井过程中常规桥塞堵漏材料堵漏效果不佳与堵漏后发生重复性漏失的问题, 以丙烯酰胺、 丙烯酸为共聚单体, 过硫酸钾和亚硫酸氢钠为氧化还原引发剂, 以N,N-亚甲基双丙烯酰胺为化学交联剂、锂皂石为物理交联剂, 采用溶液聚合法合成了体膨颗粒钻井液堵漏剂 TP-2, 研究了 TP-2的形态结构、 吸水膨胀性、 保水性、 堵漏性及其对钻井液性能的影响。结果表明： TP-2为不规则的颗粒, 平均粒径为 190.5 μm, 与钻井液的配伍性较好, 形成的屏障层承压能力可达11 MPa; TP-2吸水膨胀性和保水性良好, 80℃下的膨胀倍数为75 g/g、保水率为 38.4%; 温度对 TP-2的影响较大, 随温度升高, TP-2吸水膨胀倍数增加、 保水率降低。该体膨颗粒堵漏剂适用于 80℃以下的裂缝性油藏的防漏堵漏。图6表1参13     

新型延迟膨胀堵漏剂特性实验研究

裂缝性地层严重井漏难题严重制约复杂地质条件油气高效钻探开发。目前常用桥接堵漏材料可变形性较差,而常见吸水树脂类堵漏材料的膨胀速度过快,导致上述堵漏材料难以在漏失通道中形成致密承压封堵层。为此,研制了一种新型延迟膨胀堵漏剂SDSAP,密度为1.52 g/cm3,粒径为0.425~3.35 mm,可根据漏失情况进行调节;具有良好的吸水膨胀性能以及抗压性能、抗盐性能;吸水膨胀后具有可变形性,适用漏失通道尺寸范围较宽;具有适度延迟膨胀效应,常温下膨胀速率较低;同时具有一定温度响应特性,在地层高温刺激下可快速膨胀,有利于降低封堵层形成时间,减少漏失量。基于延迟膨胀堵漏剂SDSAP,协同复配刚性、弹性及纤维等类型堵漏材料,实验优化得到了适用1~3 mm开度裂缝的致密承压堵漏工作液体系配方,承压能力达7 MPa以上,且漏失量较低,可用于较好解决复杂裂缝性地层井漏问题。      

新型环保型堵漏剂性能评估

针对井漏会增加钻井成本和非生产时间的问题,采用多种新型环保型堵漏剂来控制膨润土钻井液和RIA-X钻井液的漏失,RIA-X钻井液可显著降低裂缝性或高渗透储集层的钻井液漏失量。通过堵漏剂测试仪的三维裂缝模拟井下真实情况,进行常规实验和堵漏剂测试,研究多种堵漏剂在各种尺寸裂缝中对2种钻井液的堵漏效果,优选最佳性能的堵漏剂及其组合模式。现场测试了新型环保堵漏剂在RIA-X钻井液中的控漏失效果,证明该环保堵漏剂可以控制常规固井或泡沫钻井无法应对的严重漏失。     

伊拉克Halfaya 油田双分支井堵漏技术

伊拉克Halfaya 油田双分支井打完第1 个主井眼筛管完井后,需要进行酸化增产措施,酸化后井下裂缝孔洞大量发育,几乎没有任何承压能力。由于第2 个井眼钻进过程中,主井眼与分支井眼处于连通状态,因此必须进行承压堵漏作业,保证分支井眼的顺利钻进。针对Halfaya 油田地层特点及漏失情况,研究形成了水化膨胀复合堵漏剂BZ-STA 和承压堵漏剂BZ-PRC。模拟实验表明,2 种处理剂能够分别有效封堵4～5 mm 和1～2 mm 裂缝;现场以2 种新型堵漏材料为主,辅以常规堵漏剂,开展了3 口双分支井酸化后堵漏,均成功实现了循环钻井液密度为1.23 g/cm3、排量为0.9 m3/min 条件下井下无漏失,保证了后续分支井眼的顺利钻进;相对于常规堵漏剂,水化膨胀堵漏剂和承压堵漏剂,具有更好的适应性和更高的堵漏强度,能够明显提高井下堵漏的成功率。      

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。     

无渗透生物堵漏剂BST-D

无渗透生物堵漏剂BST-D是参考国外无渗透钻井液及同类产品的性能指标而研制出来的一种新型堵漏剂,由微生物经特殊处理后辅以微膨胀聚合物、精细聚合物纤维和弹性微颗粒材料精确配比而成.它进入漏失通道后通过架桥、吸水膨胀,在渗透层隔断流体通道,形成高强度屏蔽层,并在堵漏的同时提高地层承压能力.该剂随着时间延长可生物聚集,增加堵漏强度,满足不同地层的堵漏要求.     

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。      

可膨胀高效承压剂在堵漏作业中的应用

由于不能准确掌握漏失地层的裂缝宽度或孔隙尺寸,发生井漏后常常无法尽快优选出与地层特征相适应的堵漏剂配方,大大降低了堵漏成功率.研究出一种可膨胀高效承压剂,该剂包含大量带有-COO^-、-NH2吸水基团的有机物,进入孔喉或微裂隙中1～5 h后,能够吸水膨胀到自身体积的3～25倍,充满孔喉或微裂隙,在漏失处锁住堵漏材料;该剂粒径分布广（0.05～5.27 mm）,可依需求调配.介绍了高效承压剂的特性及其堵漏机理,叙述了其在港6-27-1和港东16井堵漏作业中的应用情况.通过使用加有该高效承压剂的桥堵材料堵漏,港6-27-1井低压层承压能力由1.34提高至1.53 g/cm3,港东16井漏失层承压能力由1.60提高至1.75 g/cm^3.指出,堵漏钻井液注入井筒后必须在安全井段静止6～8 h,才能有效加固井壁,封隔漏失通道,提高地层承压能力.     

交联聚合物堵漏剂室内性能研究

介绍了一种吸水膨胀性很强的交联聚合物堵漏剂GWS-1。对该堵漏剂进行了室内实验研究,分别评价了其在不同基液中的膨胀性能、耐温抗盐性能以及与水基钻井液的配伍性能,并分析了其堵漏机理。结果表明,GWS-1在几种基液中的体积膨胀倍数基本一致,常温下约为5~6倍;随着温度的升高,膨胀倍数相对增大,盐水矿化度对其膨胀性能没有明显影响,且与水基钻井液配伍性好。对GWS-1进行模拟堵漏实验得知,其配合常规桥塞材料能成功封堵3 mm裂缝,承压能力达到4 MPa以上,具有良好的堵漏效果。     

诱导性裂缝防漏堵漏钻井液研究

由于诱导性裂缝产生,华庆油田在钻井中发生了严重漏失。目前桥塞堵漏剂对孔隙、裂缝尺寸的适应性较差。本文通过对架桥材料、聚合物吸附材料和填充材料优选及颗粒级配,确定了架桥材料为不同粒径橡胶粒(粒径为0.6～1.0mm、1.1～1.5mm和1.6～2.0mm的分别占30%、30%和40%),聚合物吸附材料为CDL-1;填充材料由30%蛭石(粒径0.4～0.5mm)、5%～10%云母、5%～10%锯末、20%～25%桥塞堵漏剂QD-1、20%～30%桥塞堵漏剂QD-2和10%～20%单向压力封堵剂DF-A组成。通过正交实验确定在基浆(清水+0.3%PAM+4%膨润土)中加入2%橡胶颗粒、0.2%CDL-1和3%填充材料,得到适应性防漏堵漏钻井液。该钻井液黏度10mPa·s,动切力3 Pa,承压能力达到4MPa,最小封堵时间10min。现场试验证明防漏堵漏钻井液可在较短时间内有效封堵漏层,取得了良好的应用效果。     

新型可延迟膨胀类堵漏剂的合成与性能评价

现有的凝胶堵漏剂吸水膨胀速度过快,导致堵漏剂难以进入漏层;部分进入漏层的堵漏剂,因提前膨胀致使填塞层强度低,堵漏效果差。采用丙烯酸（AA）、丙烯酸甲酯（MA）、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸衍生物（AMPSA）、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺（MBA）为原料合成可延迟膨胀堵漏剂BZYD-1,对其进行表征,评价了其可延迟性能及承压堵漏能力。结果表明:所合成的可延迟膨胀堵漏剂BZYD-1热稳定性好,抗温达150℃;室温时,清水浸泡几乎不发生吸水膨胀,碱性条件下浸泡4 h膨胀率不大于50%;80℃时,碱性条件下吸水膨胀率达到17.8倍,具有显著的延迟膨胀效果,承压能力为4 MPa。该延迟膨胀堵漏剂具有较好的应用前景。      

高强度堵漏剂的研制与应用

高强堵漏剂由主剂、固化剂及触变调节剂组成。考察了各组分用量对堵漏剂性能的影响,结果表明,主剂水灰质量比对堵漏剂初凝时间和触变性影响不大,而抗压强度随水灰质量比的增加而降低,可根据现场使用需求,研制不同水灰质量比的堵漏剂,水灰质量比为0.44-0.5的堵漏剂,适用于井温较低、强度要求高的大孔道封堵;固化剂用量对堵漏剂抗压强度和触变性影响很小,而初凝时间随固化剂用量的增加而缩短。从施工安全考虑,固化剂用量3%较合适;触变调节剂使堵漏剂具有良好的触变性,其用量占主剂的0.3%-0.5%较佳。人造岩芯封堵实验表明,该堵漏剂封堵率达97%以上;油田9井次使用效果良好,两口采油井增油量分别达8.6t/d和14.6t/d。     

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对于井漏的解决办法通常是先堵漏再恢复钻井作业，对堵漏无效的井则采用清水强钻等技术措施。核桃1井Φ444.5 mm井眼井段发生井漏, 通过多次堵漏无效果，又不具备清水强钻的条件, 该井位于半山腰,钻井过程中漏失的部分钻井液从钻机基础下方流出,严重影响了钻机的安全，通过采用空气/空气泡沫钻井工艺技术，解决了该井出现的各种复杂难题，快速安全成功钻达固井井深，取得了Φ444.5 mm井眼段纯空气钻井经验和地层出水时的空气泡沫钻井经验,同时对纯空气/空气泡沫钻井的钻头使用情况有了了解,并掌握了空气钻井设备的配套和使用，现场配制的泡沫基液性能满足了空气泡沫钻井的要求。采用空气钻井技术后缩短了复杂井段的钻井作业周期，大大提高了钻井机械钻速，降低了钻井作业综合成本，提高了经济效益，对于发生恶性井漏的井，采用空气钻井工艺技术是一个非常好的方法。     

化学凝胶堵剂承压堵漏技术在顺北3井的应用

顺北3井是位于塔里木盆地顺托果勒低隆北缘构造的一口勘探井,该井二叠系火成岩裂缝发育,地层胶结差、易破碎,承压能力弱,钻井时发生6次井漏,先后使用桥浆、水泥浆等堵漏方式,堵漏效果不佳,一次堵漏成功率低。针对二叠系地层承压能力弱等问题,通过复配使用多种特殊纳米级堵漏材料,研制出一种化学凝胶堵剂HND-1。通过机理分析可知,HND-1具有"多元协同封堵"作用,能够大幅地提高地层的承压能力。室内性能评价结果表明,用HND-1配制的化学凝胶堵漏浆的稠化时间在4~20 h内可调,24 h的抗压强度可达12 MPa以上,密度在0.8~2.25 g/cm3内可调,与其他外加剂的配伍性能好。HND-1化学凝胶堵漏浆在顺北3井二叠系裂缝性漏层进行了现场试验,承压效果良好,现场试压5 MPa,30 min压降为0.2 MPa,二叠系当量密度达到1.55 g/cm3,满足了二叠系承压能力的要求。      

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v文章对低压易漏地层钻井液漏失机理及堵漏机理进行了探讨。对于低压易漏地层，安全钻井的关键是建造高质量的人工井壁，提高井壁的承压能力。根据地层物性规律，要求堵漏材料的尺寸范围较宽，有利于不同的颗粒尺寸的堵漏材料进行有机组合，封堵不同喉径的孔隙和各种尺寸大小的裂缝，形成稳定的人工井壁。结合现场的实际应用，提出了低压易漏地层安全钻井的技术措施。     

复杂断块油田调整井的堵漏技术

分析了中原断块油田地层的复杂性和漏失特点，提出了与此相适应的堵漏技术。其技术关键就是机械堵塞和化学胶结的有机结合以及多种施工技术的综合运用，以达到提高漏层的抗压强度之目的。该技术已在油田推广应用。     

古潜山探井综合堵漏技术

分析了古潜山探井在钻井中遇到的井漏类型。根据井漏情况总结了一套与其相适应的综合堵漏方法。应用在古潜山探井钻井中取得了成功。对古潜山钻井井漏处理具有一定的指导意义。     

废旧汽车轮胎橡胶颗粒堵漏材料的研究与应用

目前在中国废旧轮胎的再利用率比较低,而橡胶作为堵漏材料在油田应用方面有其独特的性能优势:易形变、膨胀自封、物理及化学稳定性好等。通过对废旧汽车轮胎的粉碎处理,形成不同粒径的橡胶颗粒,在室内进行堵漏实验评价。结果表明,橡胶颗粒XJ-1最小封堵压力为2.8MPa,击破压力为3.6MPa,单独使用可封堵0.5~1mm裂缝,复合其他堵漏材料可封堵2~3mm裂缝,承压能力达4MPa,橡胶颗粒抗温达135℃。橡胶堵漏材料应用于油田堵漏作业中,可以解决复杂井漏问题,成本低廉,同时降低环境保护压力。      

化学固结承压堵漏技术在明1井的应用

明1井是中原油田普光分公司部署在普光区块的1口预探井,该井雷口坡组以上地层由于裂缝发育、断层多、地层破碎、胶结性差,加之钻井液密度窗口窄,多次发生失返性恶性漏失。采用桥堵、可控胶凝、水泥浆、凝胶等多种堵漏方式,均告失败,采用常规承压及雷特承压堵漏方法,但效果均不好。后采用化学固结浆封堵施工井段,采用交联成膜浆保护施工井段以上裸眼地层,防止憋挤时压漏上部薄弱地层,提高了地层承压能力,达到了施工要求,为顺利完成该井的施工任务提供了安全保障。化学固结堵漏材料是一种高价金属离子纳微米级材料,具有微小膨胀功能,密度在1.05～1.90 g/cm3之间可调,抗温达180℃;交联成膜浆使用高强度桥接堵漏材料代替常规的桥接材料,并引入化学交联固结材料,抗返吐能力大于3 MPa,抗温大于180℃,抗压差大于20 MPa。该化学固结承压堵漏技术的成功应用,为在易漏地层提高地层承压能力提供了一种有效的堵漏方法。