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。     

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。     

钻井堵漏用特种凝胶的适用性

特种凝胶是一种处理钻井恶性漏失的堵漏剂,它必须不与(或难与)地层水混合而被冲稀才能满足解决裂缝性及破碎性地层恶性漏失的要求.为此,对凝胶与常用钻井液体系的配伍性、拓展其应用范围的交联体系、抗二氧化碳和硫化氢气体的腐蚀性能和其与水泥浆的相容性等适用性进行了研究.结果表明,凝胶与聚合物、聚磺及KCl体系等的配伍性良好,具有改善失水造壁性,提高钻井液黏度切力的作用;化学交联的凝胶体系抗温达到150℃;二氧化碳和硫化氢气体对凝胶的影响小,但在高温下,低pH值对凝胶性能影响大,凝胶可以用于处理高含二氧化碳和硫化氢地区的恶性漏失井漏;凝胶与水泥浆接触不会发生结块和沉淀,凝胶与水泥浆相容性良好;凝胶的适用性足以满足解决裂缝性及破碎性地层恶性漏失的要求.     

南约洛坦气田碳酸盐岩储层井漏治理技术

土库曼斯坦南约洛气田坦碳酸盐岩储层的储渗空间、流体(油、气、水)以及压力系统复杂,井漏问题是制约该区块高效、安全钻完井的最主要瓶颈。基于储层岩心观察和电成像解析,结合已钻井漏失及堵漏现状数理统计,分析了该区块漏层性质和漏失特征,并对不同复杂程度漏失类型的防理堵漏原理及其工艺技术进行对比研究。结果表明,该储层漏失类型以裂缝型漏失、缝洞型漏失和洞穴型漏失为主;针对大裂缝或者溶洞性恶性井漏问题,提出采用抗高温强阻滞型油基凝胶软塞和高强度化学固化硬塞相结合的方法在漏层形成"隔绝式"隔离带有效地封堵漏层。通过对高产高压高含硫化氢气缝洞性地层喷漏同存同层问题的复杂性与特殊性进行分析,并对地层情况、井眼状况、井口装置状况、地面环境状况综合考虑,提出首先采用吊灌与置换法等预处理手段延缓漏喷转化时间和控制井口压力,然后采用化学凝胶和尾追水泥和压井泥浆的堵漏压井技术,重建和恢复井筒压力平衡,实现治漏和防溢目的。     

表层裂缝漏失凝胶随钻堵漏技术及应用

针对多个油田表层漏失频发、常规停钻堵漏反复折腾、损失大量时间与费用的难题,提出了表层漏失凝胶随钻堵漏技术。该技术所用堵漏材料由特种凝胶ZND、凝胶强度调节剂TD-1及常规随钻桥堵材料按一定比例构成,相互间协同增效。室内实验表明,凝胶ZND随钻堵漏钻井液流变性、失水造壁性适中;对开度4.0mm×3.5mm裂缝封堵的承压能力最小为3.6MPa,漏失量小,且封堵在裂缝腰部。现场应用证明凝胶ZND随钻堵漏钻井液技术能对表层漏失进行有效的随钻堵漏。     

一种评价特种凝胶ZND启动压力的新仪器

针对漏失及恶性漏失的堵漏工作,研制的特种凝胶ZND在实际应用中取得了显著的成绩,但是对于恶性漏失堵漏用的凝胶,没有一套合适的仪器及方法来规范其性能指标,因此研制了一台具有高精度的新型启动压力装置,并得到了相关的启动压力评价方法——液位-压力曲线。通过液位-压力曲线,可以确定凝胶在模拟地层中的启动压力,并能够判断相同启动压力情况下凝胶的性能优劣。     

含水漏失层段的气体钻井技术

钻井过程中,出现井漏特别是恶性井漏后,将给钻井工程带来一系列的难题。对于采用常规的钻井液堵漏方法不能解决的恶性井漏,应用气体钻井来钻穿漏失井段,可以避免在易漏失井段出现的漏失。在考虑漏失层特性参数对气体钻井影响的基础上,通过地层岩石吸水膨胀室内实验,分析了漏失层特性参数与气体钻井的关系,提出采用气体钻井来钻过漏失层或漏、水共层井段,解决了既有漏失层又有含水层或漏、水共层的井段的钻井难题。为钻遇复杂恶性漏失层井段选取欠平衡钻井方式提供了理论依据。     

co2同井驱替工程设计

针对南海西部某气田上部压力衰竭高烃气藏与下部高压高含co₂气藏纵向上叠合性较好的特征,经过多年研究,形成了海上co₂同井自动驱替钻完井技术,利用下部co₂ 气体驱替上部高烃气体,提高气田采收率。文章详细阐述了海上co₂自动驱替钻完井技术!包括井身结构设计、钻井液屏蔽暂堵、水平井射孔及同井自动驱替完井管柱设计。该技术突破了海上平台设备安装空间不足的限制,节省了钻完井费用,为南海西部油田降本增效做出了巨大贡献,为类似井作业提供了借鉴。在国际石油价格持续低靡的情况下,更能显示出其重要意义。     

纳米复合泡沫凝胶修井液的研制与试验

随着油田水平井开发时间的延长,受储层物性及注采驱替系统难以建立等因素的影响,水平井部分开发区域地层压力保持水平较低,地层能量不足,修井作业过程中修井液漏失严重,作业循环建立困难,导致施工作业周期长、效率低等问题。依据泡沫流体特点,研发了一种强稳定性的纳米复合泡沫凝胶修井液,与常规活性水修井液相比,其稳定性高、密度低、降漏失性强,其主要配比为：1.4%起泡剂+0.25%纳米二氧化硅+0.5%聚合物+0.05%交联剂+0.02%稳定剂。该修井液体系主要以微泡作为分散相,凝胶为骨架,依靠泡沫的强承托能力和泡沫、凝胶的双层封堵特点,达到暂堵漏失地层、降低修井液漏失的目的。室内模拟实验表明,对于模拟岩心,初期体系滤失量几乎为零,稳定后漏失速率小于10 mL/min,显示出其良好的承压能力与降漏失特性。现场实验表明,该修井液性能稳定,能有效暂堵漏失层段、降漏失效果较好。研究表明,纳米复合泡沫凝胶修井液具有良好的暂堵降漏失效果,在低压水平井修井作业具有很好的应用前景。     

超分子聚合物堵漏技术在长庆油田恶性漏失井的应用

长7页岩油储层致密但流体流动性好,砂岩储层存在微米级孔隙,加上存在断层构造,导致钻进过程中渗透性漏失、裂缝性漏失甚至失返性漏失频发,常规堵漏材料无法满足钻井施工要求,造成非生产时间和成本大幅度增加,严重制约了勘探开发进程。借助超分子化学理论,通过合成优化配方,研发出了新型超分子聚合物防漏堵漏材料,并对其微观结构、剪切稀释性和恶性漏失承压堵漏能力进行了表征与测试。研究结果表明,超分子聚合物堵漏材料不仅具有优异的剪切稀释性和黏附能力,而且对两层钢珠床（钢珠直径8～10 mm）模拟的大孔隙性漏失和直缝板（缝宽2～6 mm）模拟的裂缝性漏失均具有较强的承压堵漏效果,承压达6 MPa。在长7页岩油区块典型恶性漏失井应用表明,超分子聚合物堵漏技术可以有效提高裂缝性漏层的承压能力,减少漏失量并降低综合堵漏成本,助力长7页岩油勘探开发,值得进一步研究和推广。      

中秋区块ZQ2井盐膏层水基钻井液技术

中秋区块为塔里木油田3000万吨产能建设重点区块。塔里木油田山前井盐膏地层因地质条件复杂,普遍使用油基钻井液钻井。ZQ1井盐膏地层亦使用油基钻井液,因新近系苏维依组存在低压层,在钻进过程中发生井漏,使用油基钻井液堵漏成功率低,耗时达60多天。为有效解决油基钻井液盐膏层阻卡、堵漏成功率低、钻井液成本高等问题,决定在ZQ2井吉迪克组高压盐膏层和苏维依组低压易漏层采用水基钻井液套打技术。ZQ2井盐膏层水基钻井液技术有效解决了吉迪克组“盐、膏、泥”污染导致的钻井液流变性和失水造壁性控制难的问题,采取主动防漏技术顺利钻穿苏维依组低压易漏层,未出现盐间“软泥岩”堵地面管汇的问题,钻井液性能稳定,井眼畅通。该技术为加快塔里木油田3000万吨产能建设提供了新的可行的钻井液技术思路。     

TC-938堵剂在任平2井堵漏中的应用

灰岩油藏,尤其是处于风化壳部位的灰岩油藏孔缝洞发育,钻井过程中钻井液漏失现象严重,会导致无法钻进或卡钻恶果。根据任平2井所在的储层特点和钻达3347~3390m井漏段,采用有机化学堵剂工艺技术较圆满地解决了这个问题。介绍了TC-938化学剂及凝胶的性能,堵漏原理及在该井的现场应用,通过堵漏工艺技术分析看出应用化学剂堵漏工艺技术在任平2井的水平段堵漏施工十分成功,并取得了理想的效益。认为这是促进整体钻井工艺技术水平的一项新技术,值得推广。     

聚乙烯醇凝胶堵漏剂的室内研究

为解决地质钻孔钻井液漏失的问题,研制了一种新型堵漏剂——聚乙烯醇凝胶堵漏剂,该堵漏剂由聚乙烯醇、硼砂、二丁酯、羧甲基纤维素钠等化学交联反应而成。根据地质钻探钻孔堵漏材料性能的要求,对该堵漏剂进行了成胶时间、成胶黏度、溶胀性、抗稀释性、抗矿化物污染、堵漏等实验。结果表明:(1)当聚乙烯醇为3%、硼砂为0.8%、二丁酯为0.3%、羧甲基纤维素钠为0.3%、交联温度为35℃、p H值为10时,制备的聚乙烯醇凝胶堵漏剂性能为最好,成胶黏度达358 600 m Pa·s,成胶时间为18min;(2)成胶时间在0.1~1.0 h范围内可调,对不同大小通道适宜性好;(3)单独的凝胶堵漏剂最大承压能力达到6.0 MPa,加入1%木屑后最大承压能力提高到7.0 MPa,具有很好的堵漏效果。结论认为,所研制的聚乙烯醇凝胶堵漏剂具有较强的溶胀度、抗稀释、抗矿化物污染和堵漏能力,并且制备方便、价格低廉,可应用于裂缝、溶洞、孔隙及含有动水的复杂漏失地层。     

新型多功能复合凝胶堵漏性能评价

文章系统地介绍了一种能有效对付在钻井中常见的井漏问题的新型多功能复合凝胶堵漏材料。纯粹的聚合物凝胶力学强度相对较低，而新型多功能复合凝胶的力学强度相对较高，能有效的解决井下地层漏失。在纯粹的聚合物凝胶中添加刚性无机材料制备成的复合凝胶堵漏材料有着独特的堵漏机理：复合凝胶聚合物分子链段上的功能性基团能与刚性无机材料有着特殊的相互作用--在凝胶体系内的刚性无机材料起到了增强凝胶刚度与强度的作用；井下岩石与凝胶产生较大的静切力，这两方面的共同作用从而能有效的保证复合凝胶堵漏成功。在凝胶中加入桥接堵漏材料和刚性无机材料后，更能有效地解决超大裂缝的漏失问题。     

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。      

轮古15井区含水稠油流变性实验研究

轮古15井区已进入中高含水期,含水稠油的流变性将对降黏举升工艺产生重大影响。通过室内实验,测定了含水稠油在不同温度及剪切速率条件下的剪切应力及黏度,研究了含水率、温度、剪切速率等因素对稠油流变性的影响。研究结果表明,稠油黏度随含水率增大而明显减小,但在高含水率情况下仍需要降黏才能开采;不同含水稠油的流变特性均可用幂律模型加以描述,因此可以用幂律模型对不同产量的稠油井进行不同含水率情况下的黏度计算及预测。     

国内水平段最长的水平井钻井液技术

为了更好地推进水平井钻井液的现场应用技术,论述了水平2井中出现的复杂事故、对煤层防塌及长段水平井钻井液的处理情况。试用了无机阳离子胶技术,较好地解决了井下漏失、井塌、携砂及润滑防卡等一系列问题,满足了钻井工程和保护油层的需要。     

川深1井钻井液关键技术

川深1井是中石化部署在川东北地区的一口超深预探井,完钻井深为8420.00 m。该井面临着井温高、地层条件复杂、地质资料少及井壁易失稳等诸多技术难点。针对高密度钻井液技术难点,通过室内实验优选出抗高温处理剂:2% SPNH、2% SMP-3、0.5% SMPFL（DSP-1）、3% SMT（SMS-H）、3% RHJ-3、1% HPA、3%纳米SiO₂。通过钻井液体系正交实验得出了流变性好、抑制性强、抗温性强、沉降稳定性好、抗污染能力强的高密度聚磺钻井液,并在该井四开井段取得了成功应用。最后,对现场应用过程中的钻井液关键技术进行了系统的阐述,如气液转换技术、特殊地层处理方法、钻井液的现场维护技术措施及保护油气层技术等,主要取得以下认识:①加重时循环混入低黏度切力的高密度钻井液,逐步降低膨润土含量;②通过固控设备严格控制固相含量;③钻遇盐膏层时可提高钻井液密度,并严格控制滤失量,保证钻井液pH值不低于10;④酸性地层可适量提高Cl-含量对钻井液进行预处理提高其抗盐性能;⑤破碎地层须提高钻井液密度并加入相应处理剂,从力化耦合角度防止井壁失稳;⑥易漏地层应严格控制钻井液密度,适当减少排量及提高黏度和切力,可加入不同粒径可酸化的封堵材料,进行屏蔽暂堵。      

准噶尔盆地南缘山前构造带钻井提速研究

针对准噶尔盆地南缘山前构造带泥岩层段黏土含量高、地层易破碎,钻进中易发生粘卡、井漏、井壁失稳等而导致钻速慢、时效偏低的问题,进行了钻井提速研究。从该地区逆冲推覆体断层和褶皱的地应力特征入手,分析了泥岩的岩石力学特性,包括流变性地层的井壁稳定性特征、地层蠕变速率及其影响因素、井壁岩石崩落掉块机理、地层矿物成分及理化特性等,提出了山前构造带地层钻井提速技术对策,并在风险探井——西湖1井进行了现场应用。现场应用表明,采用具有较强抑制性和封堵能力的PRT有机盐钻井液,能有效减少因吸水膨胀造成的井壁失稳,并能解决井漏问题;用螺杆配合优选的PDC钻头进行钻进,钻速大幅提高,平均机械钻速达到3.00 m/h。与邻井西5井相比,西湖1井的井深增加20.5%,但井下故障大幅减少,钻井周期缩短11.9%,提速效果明显。由此证明,提出的钻井提速技术对策,能够有效解决山前构造带地层机械钻速和钻井时效偏低的问题。