裂缝性储层环氧树脂自降解堵漏剂的制备与评价

针对裂缝性储层承压封堵与保护储层技术难题，基于环氧树脂材料自降解机理分析，研制了一种新型环氧树脂自降解堵漏剂，并探究了固化剂及改性剂加量对新型环氧树脂自降解堵漏剂性能的影响。借助承压强度实验、长裂缝封堵模拟实验装置、储层保护实验仪等，开展了抗压强度、裂缝封堵及储层保护性能测试。实验结果表明，新研制的环氧树脂自降解堵漏剂具有良好的降解性能，在不同温度下最终降解率均能达到90%以上，120℃下96 h降解率大于95%，且通过调整改性剂加量可实现降解速率可调，使其匹配施工时间窗口；同时自降解堵漏剂具有较高的弹性模量和良好的抗压破碎率，在30 MPa下抗压破碎率仅为6.2%，结合粒度级配优选，新型环氧树脂自降解堵漏剂可有效封堵0.5～4.0 mm之间的裂缝，具有较好的裂缝承压封堵效果，储层保护实验结果表明，自降解堵漏剂降解8 d后，岩心渗透率恢复率达99.1%，储层保护效果良好。     

塔河10区碳酸盐岩裂缝型储层承压堵漏技术

针对塔河油田10区奥陶系裂缝型储层裂隙发育、井漏多发的问题,设计了一种桥堵颗粒粒度级配方法,并通过酸溶性材料优选,研制了承压堵漏配方。粒度级配方法以裂缝尺寸为基础,采用漏失量为主要评价指标,借助曲面响应优化设计法确定了粒度级配。实验评价结果表明,采用该粒度级配混配的桥堵材料颗粒粒度分布曲线连续、跨度广,无论是封堵较大裂缝,还是封堵中等裂缝或小裂缝,都有充足的对应粒度的桥堵颗粒。以该粒度级配方法为基础,设计的3套针对不同裂缝宽度范围的承压堵漏体系,堵漏性能良好,承压大于8 MPa,3 mm裂缝漏失量低于200 mL,2 mm和1 mm裂缝漏失量低于50 mL。堵漏配方中堵漏材料酸溶率高,在99%以上,形成的封堵层酸溶率可达98.4%。      

温变承压堵漏技术室内试验研究

为提高复杂漏失地层的承压堵漏强度,研究了温变增稠剂对堵漏水泥浆、常规桥堵承压堵漏体系和网状纤维堵漏体系的触变性能与堵漏性能的影响规律。实验结果表明：常温条件下,温变增稠剂对承压堵漏体系的流变性能影响不大,这对堵漏剂的泵送有利;当浆体温度升高到70℃以上,温变增稠剂通过交联反应,产生温变增稠作用,体系的表观黏度>150 mPa·s,提高了承压堵漏剂的凝胶结构强度,触变性增强,使堵漏剂由液态变成半固态塑性浆体结构,从而在漏失地层有效驻留并快速形成封堵屏蔽层,在6 mm滚珠模拟的大孔道漏失层和6 mm模拟裂缝中的承压强度>5 MPa。     

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.     

抗返吐堵漏剂的研制及现场应用

针对川渝区块页岩气堵漏高承压、易返吐的特点,以高软化点树脂为主体,研制了抗返吐堵漏剂(ARP)。室内评价了ARP堵剂在现场油基钻井液中的分散性、与现场堵漏剂的胶结强度,并测试了其胶结固化后的承压能力和抗返吐能力。结果表明,ARP堵剂的最优配方为环氧树脂(软化点90℃)、铁矿粉、20%二乙基甲苯二胺。当堵剂密度为1.8 g/cm³、粒径为0.5～2.0 mm时,其在现场油基钻井液中的分散性较好。ARP堵剂具有变形和胶结固化能力,与桥堵颗粒复配使用时,可在地层裂缝中与其他普通堵漏颗粒胶结固化,从而提高整体封堵段塞的承压能力和抗返吐能力。将ARP堵剂与现场堵漏剂复配使用时,ARP适宜的占比为15%～25%,复合堵剂的胶结强度可达2.7～7.8 MPa。将ARP配制的堵漏浆用于封堵2～3 mm裂缝,正向承压可达8 MPa,抗返吐承压能力可达3.3 MPa。根据材料特点,在四川长宁某井设计现场施工该工艺并应用,取得了较好的堵漏效果。     

复合堵漏剂 DL-1 封堵裂缝的室内研究

以桥接堵漏理论为基础,通过对各种堵漏材料进行优选,对不同材料的加量和粒径级配进行实验,研制出了用于封堵裂缝的复合堵漏剂DL-1,其中的颗粒材料、片状材料、纤维状材料和聚合物的最佳配比为5：2：2：1,材料粒径范围为0．2～1mm。实验结果表明,该堵漏剂可直接封堵0．4mm宽的人造裂缝,封堵层的承压能力大于10MPa;参照三颗粒、四颗粒相接架桥理论优选出了大颗粒架桥材料,将其与DL-1配伍使用可有效封堵2mm宽的人造裂缝,封堵层的承压能力也在10MPa以上。     

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。     

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。      

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。     

页岩油钻井漏失机理及防漏堵漏技术

针对页岩油钻井过程中漏失频发的问题,以济阳坳陷页岩油开发为例,分析了页岩油钻井油基钻井液的漏失机理。分析发现,页岩油藏天然断裂系统发育,容易发生漏失;页岩脆性强,表面油润湿,长水平段压耗大,易产生诱导裂缝漏失;油基钻井液使堵漏材料摩擦系数降低,防漏堵漏难度大。基于页岩油油基钻井液的漏失机理,对弹性孔网材料进行了表面改性处理,优选了填充材料,研制了一袋式堵漏剂,并开展了室内长裂缝封堵评价实验和现场试验。结果表明,研制的一袋式堵漏剂封堵效果好,2 mm×1 mm长裂缝承压强度达10 MPa,现场堵漏一次成功,较好地解决了页岩油油基钻井液漏失难题,为保障页岩油藏的优质快速钻井提供了技术支持。      

塔河油田一井多靶可酸溶堵漏技术

塔河油田碳酸盐岩油藏欠发育区储层缝洞规模小,单井难以实现经济开发,通过采用“一井多靶”钻井穿过多个缝洞储集体,可有效提高单井产能,而钻遇的复杂缝洞漏失问题制约了钻井工程提速提效。针对碳酸盐岩储层堵漏技术难点,分析储层漏失特征及堵漏需求,研制了一种可酸溶凝胶颗粒,酸溶率大于86%,膨胀倍数为3～5倍,膨胀后具有良好的韧性和变形性。基于凝胶颗粒堵漏机理,采用正交实验方法,形成了与可酸溶凝胶颗粒协同复配可酸溶的矿物柔性纤维、片状等材料的可酸溶凝胶复合堵漏剂,抗温150℃,酸溶率大于85%,适应0.1～3.0 mm裂缝和4～10目的孔隙,正向承压强度大于9 MPa,反向承压强度大于5 MPa,现场应用效果表明,该堵漏技术可解决碳酸盐岩储层复杂的缝洞漏失问题,应用前景广。     

超分子化学堵漏技术研究与应用

采用目前国际上近年发展起来的超分子化学理论,研发了一种超分子堵漏新材料,其能够适应不同深度地层,在不同温度下形成不同强度和弹性的凝胶,具有广泛适应性。经过实验研究,分别研发出针对不同漏失情况的堵漏技术,解决了以前堵漏剂在漏层中停不住、易被水混合冲稀、难以滞留堆集在漏层入口附近、难以堵死漏失通道等技术难题。使用该超分子堵漏剂配制的堵漏浆在可控时间内在漏失层形成具有一定强度的凝胶颗粒（粒径为100～2 000 μm）,凝胶颗粒有弹性、易变形,可以进入地层孔隙或裂缝,封堵孔隙尺寸为0.15～1.5 mm的孔隙,承压达到7.5 MPa以上。采用该超分子堵漏材料,在准东区块克205井等3口井进行了应用。现场应用表明,该超分子堵漏材料结合常规堵漏材料,能够很好地解决钻进过程中存在的各类漏失,堵漏成功率高,对不同的漏失情况能够起到较好的堵漏效果,在后期作业过程中没有发生重复漏失的现象,有利于降低综合钻井成本。      

裂缝性地层固化类堵漏材料井下运移仿真模拟研究

固化类堵漏材料常用于裂缝性地层恶性漏失堵漏,在裂缝近井壁处形成完整的固结段塞,是堵漏成功的前提。固化类材料进入井筒后难免会与地层流体发生共混,堵漏浆-地层流体两相体积分布随着空间和时间变化,与流体理化性质、施工参数、裂缝几何形貌等有密切关系。为此,采用CFD仿真模拟方法,研究了固化堵漏浆密度和流变参数对堵漏浆裂缝体积分布及流速的影响规律,几何模型选择三维井筒-垂直裂缝模型,模拟压差为1.9 MPa,堵漏浆入口流速为2.5 m/s,两相流模型为VOF模型,井筒和裂缝中原始流体为水基钻井液。模拟结果表明,堵漏浆密度和动切力对其在井筒和裂缝中运移影响少,稠度系数和流性指数对堵漏浆裂缝驻留性能影响显著。稠度系数或流性指数越高,堵漏浆裂缝中流速越小,体积分数越高,低于临界值后,裂缝中将一直以堵漏浆-钻井液共混流体存在。流性指数相比稠度系数对于堵漏浆裂缝驻留能力影响更为显著,牛顿流体和剪切增稠型堵漏浆更利于在裂缝中形成完整段塞。该仿真模拟工作为固化堵漏浆流变性优化提供一定理论基础,有利于提升固化堵漏技术一次成功率。      

膨胀型油基防漏堵漏钻井液体系

针对油基防漏堵漏钻井液技术难题,研究出一种具有三维网络交联结构或者微孔结构的膨胀型堵漏剂,其可选择性地吸收油水混合体系中的油,具有温度敏感延时膨胀特性,并具有一定的抗压以及成膜能力,在90℃的1 h吸油率大于120%,体积膨胀率大于40%。同时优选出了可使体系热滚后破乳电压升高的乳化剂G326,可使体系高温高压滤失量降低至4 mL以下的降滤失剂G328,优选出G327和G338封堵剂以及颗粒较粗的GFD-M和GFD-C,构建了膨胀型油基防漏堵漏体系,分别形成了堵漏和防漏钻井液配方。其中堵漏配方1~5 mm缝板实验承压可达7.0 MPa,防渗漏配方API砂床侵入深度降低率大于95%。该体系在四川页岩气水平井现场应用结果显示:堵漏配方现场堵漏作业一次成功率大于60%,防漏配方在试验井段2.10~2.45 g/cm3高密度条件下,油基钻井液总渗漏量控制在10 m3以内,封堵防漏效果良好。      

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。      

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。      

网状泡沫材料的堵漏特性研究

针对钻井液在长裂缝性漏失问题,室内评价了一种新型网状泡沫堵漏材料,将其与筛网堵漏材料进行对比和复配,研究出针对裂缝性漏失堵漏效果良好的配方。实验结果表明,该堵漏配方具有良好的封堵长裂缝能力,将质量分数为0.08%的网状泡沫（体积分数为4%）加入到原无法成功封堵模拟裂缝的基础配方中后可承压5 MPa,漏失水基钻井液165mL;与质量分数为0.45%筛网堵漏材料复配能使漏失量减少到45 mL,在高密度油基钻井液中也可承压5 MPa,但漏失量相对较大。网状泡沫堵漏材料可压缩变形,适用于各种尺寸裂缝。钻井液在泡沫孔隙中流动阻力大,大量网状泡沫颗粒分布于裂缝中能够形成多个较弱封堵隔墙,缓解了尾部封堵隔墙承受的压力,同时也可以在较窄裂缝中与刚性颗粒共同起到架桥作用。由于网状泡沫堵漏材料在油基钻井液和高温条件下强度变弱,因此更适于在常温水基钻井液中使用,且其来源广泛,经济实用,具有良好的应用前景。      

顺北5-8井志留系破裂性地层提高承压能力技术

新疆顺北区块古生界志留系地层由于地质构造运动强烈,断裂带附近缝网发育,且深层存在高压盐水层,钻井液安全密度窗口窄,井漏严重且高发。针对志留系防漏堵漏技术难点,深入分析了志留系破裂性地层漏失特性,通过地质、测井、岩屑等资料分析漏层岩性及孔渗特征,根据实钻数据、测井和水力学等方法分析漏层通道的大小和连通情况,对地层承压能力影响因素进行了细致分析,针对主要裂缝地层开发了抗高温致密承压堵漏配方,并根据不同的漏失类型制定了"随钻封堵、逐步强化、分段承压、稳步推进"的防漏堵漏技术思路,在顺北5-8井进行防漏堵漏作业13次,均获成功,有效提高了地层承压能力,井漏复杂处理时间同比大幅度减少60%。