复合堵漏中平衡区域及其在新型堵漏仪中的应用

复合堵漏剂进入漏层后,堵漏材料会在漏层中散布,各种堵漏材料在某区域所占比例基本平衡.针对此问题,提出了存在平衡区域的概念.研制了新型堵漏仪,该堵漏仪能充分模拟漏失地层和堵漏过程,实验后还可以剖开实验岩心观察堵漏材料在岩心中的分布滞留状况和平衡区域的位置,从而为堵漏配方做进一步调整提供依据.多次实验发现,当堵漏效果好时平衡区域向岩心入口端移动,效果不好时则向岩心出口端移动,甚至不能形成平衡区域.新型堵漏仪实验结果重复性好,所形成的配方可直接应用于现场堵漏作业.现场应用表明,该应用技术在防漏堵漏作业中取得了很好的效果.     

复合堵漏技术在南堡油田NP1-P4C1井的应用

针对南堡油田多次发生浅层渗透性滤失、裂缝性漏失和油层漏失等井漏情况,进行了复合堵漏技术研究。复合堵漏 浆配制时需要利用多种材料间的协同作用,特别是CMC 等材料的加入对堵漏有利;“平衡区域”形成是堵漏成功的关键,当堵 漏效果好时平衡区域向左移动,效果不好时则向右移动,甚至不能形成平衡区域,平衡区域的强度和渗透率对堵漏效果具有重 要作用;采用起钻静止堵漏时,静止时间不超过8 h ,因为在8 h 内堵漏材料通过滞留、膨胀,基本完成封堵屏障的建立;二次和 三次堵漏在水大量漏失后,堵漏能力会迅速提高,在现场进行堵漏作业时要有意识地使用多次堵漏方法;复合堵漏关键技术在NP1-P4C1 井的成功应用说明了复合堵漏适用于南堡油田井漏的预防和治理。     

高强度预交联凝胶堵漏剂研究

常规桥塞堵漏材料由于可变形性较差且不具有膨胀性或只有微小的膨胀量,堵漏效果较差。本文合成了高强度预交联凝胶堵漏剂GYN-1,并对其性能进行了评价。实验结果表明,GYN-1的抗挤压强度大于0.3 MPa,韧性好,不易破碎;吸水膨胀速率较慢,具有一定的延迟膨胀特性;对岩心具有较好的封堵作用,岩心封堵率达95%以上,封堵层抗...     

新型高强度承压堵漏吸水膨胀树脂研发与应用

为解决钻井过程中钻井液漏失问题,通过选择合适的单体、交联剂、引发剂及最优加量,在60℃条件下反应且于120℃烘干,研制出一种新型吸水膨胀树脂,并通过实验和现场应用检验其承压堵漏效果。实验表明,该材料在膨润土浆和清水中2 h膨胀到16. 00倍,6 h膨胀到22. 28倍,且不同配方膨胀倍数不同。配方为基浆+4%吸水膨胀树脂的泥浆,恒定滤失速率为0;配方为基浆+5%吸水膨胀树脂+10%添加剂的封堵浆,封堵强度可达10 MPa。在某储气库8口井中应用,堵漏一次成功率由33%提高至90%以上,其中,1号井的砂岩、砾岩、砂砾互层、煤层及2号井的砂岩、砾岩、砂砾互层、煤层、潜山层承压堵漏能力好,表明该吸水膨胀树脂具有很强的承压封堵能力,可以满足多种地段的承压堵漏要求。该研究对解决钻井过程中承压堵漏问题具有重要的现实意义。     

裂缝内堵漏材料封堵区域渗透率的评价研究

借鉴ＡＰＩ标准测定压裂支撑剂充填层导流能力的评价实验方法,采用ＦＣＥＳ－１００型导流仪测定不同
堵漏材料及配方组成情况下封堵区域的渗透率。实验表明,随着堵漏颗粒粒径的减小,封堵区域的渗透率逐渐降
低,在不同粒径组合下,封堵区域的渗透率低于单一粒径;单一材料形成的封堵区域渗透率普遍高于不同材料复配
的情况;全封堵情况是堵漏过程中最理想的封堵状态,缝口、缝内、缝尖三个封堵位置下,缝尖封堵时的渗透率最
高,其次为缝内封堵,缝口封堵时的渗透率最低;随着裂缝宽度的增加,封堵区域的渗透率逐渐变大;相同堵漏材料
配方下,采用油基钻井液时的封堵区域渗透率要高于水基钻井液。因此,建议在优选堵漏材料过程中,需综合考虑
堵漏材料的承压能力及所形成封堵区域的渗透率。所得实验结果为优选堵漏材料及配方组成提供了科学依据,对
有效解决井漏问题具有实际指导意义。     

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。      

钻井液用BDY-1便携式堵漏仪

在堵漏过程中，对堵漏材料和堵漏浆配方的优选是决定堵漏成功的关键。为了能在现场对堵漏进行评价，研制出BDY－1便携式堵漏仪，该堵漏仪主要由不锈钢钢柱圈钢，压力表等加工而成，该堵漏仪体积小，重量轻，价格低，仅为国产堵漏仪的1／20。试验结果表明BDY－1便携式堵漏仪操作简便，可快速对堵漏材料进行评价并筛选出堵漏配方；数据重复性好，准确可靠，能达到进口或国产堵漏仪的水平；在模拟漏层选定后，可采用多套压力梯度，对堵漏浆封堵效果进行评价，在压力梯度选定后，可评价堵漏浆对不同类型漏层的封堵效果；如果扩大压力范围，可对封堵后的漏层进行破裂试验，从而确定合理的钻井施工参数；适用现场操作和应用。     

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。     

诱导裂缝性井漏止裂封堵机理分析

承压堵漏过程中,堵漏材料进入缝内形成致密的封堵体,封隔井内压力与缝内压力之间的压力传播.利用达西定律和泊肃叶方程分别分析了缝内封堵体区域和缝内其他区域的压力分布;给出了堵漏材料承压封堵过程中诱导裂缝止裂的必要条件.通过缝宽与颗粒粒径比值和颗粒体积百分比雷诺数2个无量纲参数,可以建立堵漏材料封堵裂缝的封堵条件,堵漏材料的粒径和浓度需满足封堵条件曲线的下方区域才会形成稳定封堵体.承压堵漏效果不仅取决于堵漏材料的特性,还受到诱导裂缝性质的影响.因此,控制诱导裂缝性漏失中堵漏材料的优选需紧密结合诱导裂缝的特征.     

堵漏用高强度抗盐吸水树脂的性能评价

采用丙烯酰胺、阳离子单体、抗温单体等制备了油田堵漏用吸水树脂,考察了该吸水树脂的吸水性能。采用VVDB-2000A型拉力试验机和CL-Ⅱ泥浆堵漏试验仪对吸水树脂的强度和形成封堵层的承压强度进行了评价。吸水实验结果表明,吸水树脂在纯水、饱和盐水和复合盐水中的吸水倍率分别为6.2、6.5和5.6 g/g,表明其具有较高的抗盐性,吸水饱和的时间为10 h,可满足现场堵漏浆的配制过程。可反应性实验结果表明,吸水树脂在一定的温度下可进一步反应,强度逐渐增大。实验室模拟堵漏实验结果表明,采用吸水树脂、基浆和骨架材料等配制的堵漏浆,可形成致密的封堵层,其封堵强度可达26 MPa,具有较高的承压强度。     

塑性堵漏在川西地区的应用

井漏是钻井中常见的复杂情况,其根本的原因是钻井液液柱压力与泵送回压之和大于地层压力,并产生指向地层的正压差,这个正压差就是发生井漏的驱动力。针对这一机理,采用减轻堵漏剂密度和提高塑性“失重”能力的方法,有利于实现堵漏剂在漏层定位不发生停泵后的再运动,因而可以提高堵漏的成功率。为此,介绍了一种封固型塑性堵漏的思路与施工步骤,并通过在威阳28等井的现场应用表明,按塑性“失重”思路配制的堵漏剂能成功地解决严重漏失井的堵漏和固井问题,塑性“失重”堵漏剂有较好的推广应用价值。     

川西地区固井及完井过程中井漏原因分析及对策

针对川西地区固井完井过程的井漏问题，分析其原因，并提出预防和处理措施。指出了应用堵漏技术从安全的角度考虑应注意的主要问题：①对长裸眼层段存在多压力系统发生井漏与溢流，应分析各层段的地层压力与承压能力，确定漏失层与气层，为制定堵漏与压井施工方案提供科学依据；②在钻井施工中进行堵漏作业，应认真分析漏失层岩性特征、漏失原因与机理，针对性地选择堵漏材料与堵漏工艺；③对喷漏同存的井，应将堵漏与压井进行综合考虑和有机结合，保持井内动态液柱压力始终高于漏层压力，即气层发生井漏实施吊灌技术；④若漏失层为非产层，在不构成伤害油气层前提下，可选择堵漏固化后强度高的永久性堵漏材料；若漏层为产层，确需堵漏则选择能最大限度保护产层的暂堵材料；⑤高含硫气井喷漏同存复杂条件下，固井与完井工艺选择要符合气田采气技术要求。     

环空响应段流体流动特性数值模拟

基于物理法进行随钻防漏堵漏，其技术核心是利用侧向射流的水力能量在漏失层快速形成薄而高强度的“人造井壁”。钻遇漏层时，部分流体从专门设计的井下工具中喷出，直接射向井壁，给新形成的井壁一个合适有效的作用力，将混入钻井液中的堵漏材料推进漏失层岩石的孔、洞和裂缝，在漏失层井壁迅速形成一层致密的、可以承受一定压差的滤饼屏蔽环，从而增大井壁的承压能力或钻井液密度窗口，达到随钻防漏堵漏目的。由于环空响应段的侧向射流与上返流体具有一定的干扰，采用流体力学软件（CFD）对环空响应段的流体流动特性进行分析，弄清了上返流体对侧向射流的干扰。模拟结果表明，在现有应用的环空返速下，对侧向射流干扰很弱，基本没有影响。     

双庙1井喷漏同存复杂井况的处理

双庙1井是一口高压气层喷漏同层、下喷上漏，伴有多压力系统多漏失层的复杂井，多次打水泥和桥塞加水泥堵漏，井漏均未得到有效的控制。由于井漏导致井内液面下降致使井内液柱压力降低，同时使原来封堵上部漏层的桥塞反吐造成钻头卡死，又因井口下闸板防喷器长期处于高压工作状态，并被高压气体携带的固相颗粒刺穿，严重威胁井口安全，最终采用新型聚合物堵漏材料特殊凝胶堵漏剂尾追水泥浆的方案，一次施工便成功堵住了多点漏层和封隔了主漏层以下、钻头以上环空。测井结果表明，水泥环在2250～3200 m，返高2355 m，返高以上至漏层环空特殊凝胶柱近100 m，成功地解决了双庙1井喷漏同层的复杂井况问题。     

高密度钻井液随钻堵漏技术研究

地层和油气层分布的特点，使塔里木盆地易发生高密度条件下的井漏。多种堵漏处理措施，如降排量、降密度、静止堵漏、随钻堵漏、桥接堵漏、注水泥堵漏等都没有很好地解决这类漏失问题。根据井漏及堵漏情况，开发出了高密度条件下使用的随钻封堵护壁剂。该堵漏剂主要以改性纤维作为骨架材料，改性沥青和天然有机高分子作为填充材料，以弱交联聚合物为变形填充材料，并辅以有机硅为粘结护壁材料，是一种具有物理化学堵漏功能的新型随钻堵漏剂。经流变性、砂床滤失性、润滑性、油层保护性等性能评价，表明该处理剂加入后，对钻井液流变性影响小、可辅助降低API滤失量和润滑系教、能碴著降低砂床滤失鼍。同时还具有一定的保护油气层的功能。     

特种凝胶在处理“井漏井喷”中的应用

川东北罗家2井在第二次完井中发生套管破裂,引发严重井漏和井喷,井底的高压、高含硫化氢气体从破口处窜入地层,沿套管外质量差的水泥环上窜到断层处经裂缝上窜到地面,天然气和地层水在距井口1.2 km的地方窜出地面,造成险情。为此,选用特种凝胶ZND进行堵漏。该特种凝胶ZND不同于一般的聚合物堵漏剂,它不需要交联,在地面配好后直接使用,特种凝胶在地面管线钻具水眼及环空中容易流动,而进入漏层后黏度迅速增加,流动阻力大,具有很强的黏弹性,可以占据漏层附近的漏失空间。特种凝胶ZND难以与地层水混合而被冲稀,如果被气体吹散,细小的颗粒不与地层水混合,可以在地层重新集结,形成结构。特种凝胶ZND在川东北罗家2井中的成功应用,验证了其处理恶性漏失的技术可行性。     

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。      

喷漏同存条件下堵漏压井技术——以四川盆地九龙山构造龙探1井为例

龙探1井在对四川盆地九龙山构造深部中二叠统栖霞组超高压气藏的钻进中,受井身结构的限制,同一裸眼井段内面临高温超高压复杂压力剖面,?190.5 mm井眼钻进至栖霞组发生溢流,在控压循环加重的情况下引起下喷上漏,如何安全处理成为该井能否顺利完成的关键。为此,在仔细分析龙探1井喷漏同存复杂情况和处理技术难点的基础上,确定出把上部漏层与下部高压气层进行隔离、提高漏层的承压能力以满足平衡钻井要求的处理技术思路,制定出GZD刚性颗粒+核桃壳+HHH堵漏配方的具体处理实施办法:(1)通过正、反推压井液将气体污染钻井液推回漏层,降低关井的井口压力,再采用隔离法注水泥封隔喷、漏地层,阻断井下内循环;(2)堵漏施工中采用井口压力升高的时间和堵漏浆的注入量推算出漏层大致位置,推测漏失通道的大小、漏层对堵浆的吸收能力等漏层性质,作为后续作业调整堵漏浆的粒度、浓度、使用量的依据。采取上述措施成功地将龙探1井上三叠统飞仙关组承压能力提高到2.35 g/cm~3并顺利钻穿栖霞组,下?168 mm套管固井。结论认为,适宜的堵漏配方能有效地扩大钻井液安全密度窗口,该实例可为该区及其他地区处理此类问题提供有益的经验。     

延迟膨胀颗粒堵漏剂的研究与应用

井漏是严重影响钻井生产正常进行的井下复杂情况之一，目前所采用的堵漏方法主要是桥塞堵漏和快干水泥堵漏，桥塞堵漏所采用的材料多由天然物质加工而成，它们的吸水膨胀能力较小或不具备吸水膨胀能力，在钻井堵漏时，往往易造成堵漏效果不佳和堵漏后发生重复性漏失。延迟膨胀颗粒堵漏剂WEA-1是一种吸水膨胀性很强的树脂，具有延迟膨胀的特征，因此能够保证颗粒材料有足够的时间进入井下漏失层位后继续膨胀，其吸水膨胀体积倍数可以达到4～8倍，同时，WEA-1的机械弹性形变能力强，拉伸强度大，封堵强度高，与各种水基钻井液配伍性好，能够达到良好的堵漏效果和有效提高地层承压能力的目的。延迟膨胀颗粒堵漏剂在彩南油田的C2872井、C3002井和霍001井进行了应用，堵漏均很成功，用WEA-1堵漏浆堵漏后，循环钻井液均再未发生漏失。