可控化聚合物凝胶堵漏材料的研究进展

现今钻井过程中的井漏问题严重,聚合物凝胶堵漏材料具有高黏弹性、可变形性的优势。但是,聚合物凝胶堵漏材料成胶不可控,严重制约了其在钻井堵漏中的应用。综述了可控化聚合物凝胶堵漏技术的研究进展、刺激响应聚合物凝胶材料的类型与作用机制及其在可控化凝胶堵漏方面的应用前景,总结出延迟交联、微胶囊化、触变自愈合、剪切响应成胶以及离子诱导成胶等刺激响应聚合物凝胶堵漏材料日益成为现今可控化堵漏材料研究的热点;同时,刺激响应功能聚合物凝胶材料的研究业已成熟,钻井液环境能够提供聚合物凝胶堵漏材料的刺激响应条件。因此,开发刺激响应功能的聚合物凝胶堵漏材料将有利于实现智能化、可控化堵漏。      

聚合物凝胶堵漏技术研究进展

介绍了近年来国内外聚合物堵漏材料的研究应用及发展状况，聚合物凝胶堵漏的施工工艺以及聚合物凝胶为主的堵漏材料的各种实验评价手段。经分析对比发现：采用不同装置评价得到的聚合物凝胶堵漏性能差异很大，聚合物堵漏材料堵漏技术的施工工艺严重影响聚合物凝胶堵漏的成败，施工前要分析井漏发生的原因，确定漏层位置、类型及漏失严重程度，建立科学的施工设计，精心施工，堵漏浆液的配制必须按要求保质保量，确保聚合物堵漏剂能够进入漏层，发挥功效。虽然聚合物凝胶堵漏技术处理井漏已获得一些成功，但仍然没有根本解决裂缝性、溶洞性地层严重井漏问题，其堵漏机理的研究还处于初步阶段，还没有形成统一的标准，聚合物堵漏技术的机理研究还需进行大量的工作。     

堵漏型聚合物凝胶材料研究与评价

聚合物凝胶在油气井钻井过程中具有独特的排水堵漏作用。选择聚丙烯酰胺作为成胶剂，采用三价铬和酚醛作为交联剂，利用常规方法研究了聚合物凝胶的组成和性能，实验研究了聚丙烯酰胺分子量及浓度、交联剂类型和浓度对聚合物凝胶性能的影响，得出聚丙烯酰胺交联凝胶成胶最佳配比关系为：聚丙烯酰胺浓度为0．8％、铬交联剂加量为120mg／L、交联温度为60℃。在此基础上对影响凝胶成胶性能的主要因素进行了探索实验，结果表明：水质对聚合物凝胶影响较小；pH值对凝胶的影响显著，在pH值为8时形成的凝胶粘度、稳定性较好，随着pH值升高，交联速度变快，成胶时问缩短；当盐浓度过高时，体系成胶性能变差，尤其是钙离子浓度高时，易形成果冻型块状沉淀。实验表明，聚合物凝胶时间的延长粘度损失小，具有稳定性好，流动性好等特点。通过高温高压失水仪砂床堵漏实验进一步证明，聚合物凝胶与其它堵漏材料配合，能够起到封堵漏层的良好作用。     

钻井堵漏用聚合物凝胶胶凝时间影响因素研究及性能评价

聚合物化学凝胶在封堵裂缝型、孔洞型漏失方面具有良好的封堵效果,凝胶的性能直接影响到堵漏效果。对影响CUGB-LJ聚合物凝胶胶凝时间的CUGB-LJ溶液浓度、胶凝比、温度、pH值等因素进行了分析研究。认为凝胶受CUGB-LJ溶液浓度、胶凝比、温度的影响变化趋势一致,规律性较强：浓度越高,胶凝时间越短,形成强度越强;胶凝比越大,胶凝速度越快,形成强度越强;升高温度可明显缩短凝胶的胶凝时间,形成强度越强。三个影响因素中温度影响最为明显,当温度较高时,浓度和胶凝比对胶凝时间的影响趋于平缓。同时,聚合物凝胶的胶凝时间随着pH值的升高而缩短,形成的凝胶强度越强。聚合物凝胶具有较好的抗盐、抗钙污染能力。     

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。      

特种凝胶在钻井堵漏中的应用

针对钻井中出现的恶性漏失情况，根据结构流体理论与超分子化学原理，研制开发出了1种新型堵漏剂——特种凝胶。它是在大分子链上引入特种功能单体的水溶性高分子材料，在水溶液中，大分子链通过分子间相互作用自发地聚集，形成可逆的超分子结构——动态物理交联网络，该结构使其溶液具有特殊的性能特点。介绍了特种凝胶的主要性能及堵漏原理，举例介绍了其在四川、长庆及吐哈油田的应用情况。现场应用结果表明，特种凝胶对大漏、失返、返出量太小的裂缝性、孔洞性、破碎性地层，以及用桥塞堵漏、随钻堵漏等方法无法解决的漏失问题具有很好的堵漏效果，尤其对付含水层以及喷漏同层的漏失问题具有独到之处。     

高温堵漏凝胶性能评价系统

凝胶堵漏具有一定的创新性和前沿性,目前还没有相关仪器准确评价凝胶堵漏所需凝胶的核心性能,为此研制出一套高温堵漏凝胶性能评价系统。介绍了新型堵漏凝胶性能评价仪器——高温堵漏凝胶性能评价系统的组成、工作原理及使用情况。该评价系统可进行实验压力自动采集,实验温度范围为室温~200℃;智能触摸屏还可以随时监测堵漏压力、最大堵漏承载压力、承载压力随时间变化情况、凝胶保持良好封堵能力时间、回压压力等实验参数,并以曲线形式显示出来;系统显示实验结果准确、直观、方便,可以打印相关曲线和数据报表。高温堵漏凝胶性能评价仪选用的加热、数据采集、数显、保温、传感器、智能电脑等设备材质精良、耐用,可进行长期、高强度的实验。     

堵水堵漏用凝胶水泥的研究

油井水泥用于油田堵水调剖、层漏堵剂时,存在易被水冲释,不能有效驻留在封堵层位、堵剂替至目的层后未凝固前就已漏失等问题,造成堵浆注入量大,施工安全不好保证,施工时间长。文章通过在油井水泥中加入减轻剂、调节剂、调节助剂来改善传统油井水泥的抗水侵性能差的问题,研发了一种低密度、低强度的堵水堵漏专用的凝胶水泥体系。该体系具有很好的抗水稀释能力,在水中不易被水冲释,密度、稠化时间可根据施工需求进行调节,适用于存在大孔道的砂岩油藏堵水及地层中存在暗河、大缝洞的漏失堵漏,应用时能够起到锁水固砂效果,封堵水窜通道,有效封堵大缝洞,从而起到很好的堵水堵漏作用。     

高温油藏交联聚合物凝胶系统研究进展

聚合物凝胶处理方式作为使用广泛使用的调剖堵水方式,提高采收率的重要手段.在深部储层中,受温度的限制,常规的聚合物凝胶体系已不再能够满足现场需求.因此从凝胶体系的多角度出发,探讨了增强凝胶体系的高温稳定性与强度的方式与机理.     

聚合物树脂在套管堵漏中的应用

聚合物树脂能克服水泥类材料气密性不足、流变性能差等问题,已成为油气田化学堵漏新兴技术发展的方向。通过梳理国外主要聚合物树脂体系、树脂材料的结构和种类、评价指标,概述了树脂堵漏材料在油套管修复、支撑剂覆膜、深部调驱堵水、封堵气井带压、钻井随钻降漏失、油气井管外窜流和封堵出水层段等方面的使用现状,提出了聚合物树脂化学堵漏材料面临的问题,为国内化学堵漏技术的发展提供参考。图3参29     

江苏地区井漏处理工艺

在调查研究江苏油田多年来井漏井史资料的基础上，分析了引起井漏的原因及类型，提出应以单位时间单位面积的漏失量来衡量漏失的强弱，并应结合地区的地质特征、地层的压力梯度、漏层深度、漏失速度、漏失量等参数进行综合分析判断。根据江苏油田易发生井漏地区实际情况，研究了堵漏材料的性能要求及优选原则，制定了堵漏技术措施及施工要求注意事项。江苏地区SN区块的辉绿岩地层漏失一直是井漏预防和处理的难题，通过采用随钻堵漏工艺，结合憋压挤堵，合理调整堵漏剂配方，解决了这一问题。     

南堡油田防漏堵漏工艺技术

南堡油田明化镇组下段、馆陶组玄武岩以及馆陶组目的层容易发生高渗透性砂岩漏失以及裂缝性漏失,在一定程度上影响了钻井速度.通过对发生井漏的原因进行分析,并结合近2年来的现场应用经验.初步形成了防漏钻井液工艺技术规范,为优质高效地完成南堡油田钻井施工提供技术保障.提出,对该地区的井漏,需采取综合防漏和有针对性的堵漏等综合治漏方式;减小流动阻力、降低激动压力、避免虚厚泥饼和缩径的影响,对防止诱导性井漏具有积极意义.     

油基钻井液随钻堵漏技术与应用

针对在用油基钻井液钻进页岩气井水平段时井漏事故常有发生,造成严重的经济损失,研制了一种A型堵漏材料,对其进行了粒径分析,优选了最佳粒径范围,并在油基钻井液中评价了其堵漏性能。实验结果显示,A型堵漏剂的配伍性好,分散性好,吸油膨胀率高,抗150℃高温,砂床渗透侵入深度为1.0 cm,几乎是零滤失;与同类产品进行了对比,堵漏性能优于其他同类产品,具有好的防渗堵漏和裂缝堵漏效果;正向驱替压力为13 MPa,反向突破压力为1.2 MPa,承压强度高,反向驱替压力低,能够解决油基钻井液的渗透性漏失问题;A型堵漏剂与其他堵漏材料复配时能够有效解决1~3 mm裂缝漏失问题。形成了一套油基钻井液随钻堵漏技术,并在焦页195-1HF井进行现场应用,取得了良好的应用效果,不仅降低了焦页195-1HF井的钻井成本,同时缩短了钻井周期。      

气体钻井技术用于防漏治漏

在有些潜在性漏失地层,常常很难准确判断漏层位置,如采用常规水基钻井液钻进,往往会出现"有进无出"的全部漏失现象,造成巨大经济损失.如果在这样的地层采用气体钻井技术能有效避免地层漏失,缩短钻井周期,降低钻井成本,如在川渝、胜利油田、长庆油田,吐哈油田、辽河油田等地区,运用气基流体和气体型流体的钻井方式成功解决了常规水基钻井无法解决的防漏、治满问题.介绍了气体钻井技术在防漏治漏方面的应用情况.     

长庆油田子洲气田井漏现状及堵漏方法

长庆油田子洲气田存在比较严重的井漏问题，最近3年统计表明子洲气田井满比例高达77％，主要是刘家沟地层漏失。分析了子洲气田的井漏现状，根据岩心资料确定了井漏原因，总结了目前预防和处理井满的方法，针对子洲气田的特点提出了治理对策。     

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。      

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。      

油基钻井液凝胶堵漏技术实验探讨

钻井工程中使用油基钻井液一旦发生严重漏失,现场处理更困难,且目前尚未形成油基钻井液的高效堵漏技术,因此提出并探讨了油基钻井液用凝胶堵漏方法。研选结果表明,胶凝剂NJZ能够在柴油中具有良好的溶解性,且成胶性能较好,胶凝剂NJZ与交联剂JLJ成胶效果最好,而其与交联剂AlCl₃·6H₂O、AlCl₃·6H₂O和NaOH复配的成胶效果较差,无法满足要求,胶凝剂NJZ浓度为10.0%、交联剂JLJ浓度为4.0%时,使用乳化剂EHJ的交联效果最好,凝胶强度最高。用正交实验法优化了凝胶堵漏体系配方,分析了温度、pH值、剪切作用等对成胶性能的影响。通过填砂管室内实验评价表明,采用双液注入方法,结合多次挤注工艺,相对水基凝胶堵漏体系,新研制的油基凝胶具有更强的堵漏作用效果,且具有良好的抗温性,在120℃下仍具有较高的凝胶强度,承压能力梯度达到1.05 MPa/m。      

裂缝性储层漏失机理及控制技术进展

裂缝性漏失及其引起的储层损害问题严重制约着裂缝性油气藏和深层油气藏钻探及开发进程。讨论了当前以封堵为主的桥接材料堵漏、化学堵漏和无机胶凝物质堵漏等漏失控制技术的特点，概述了漏失机理研究、计算机预测及诊断等方面的重要进展及现场应用情况。强调漏失控制必须以预防为主，防治结合。分析表明，实现近平衡或欠平衡钻进、采用暂堵一堵漏原理大幅度提高储层承压能力、改进工艺措施减少激动压力、建立压力屏障阻止裂缝延伸是漏失控制的关键。指出，亟待发展岩石裂缝参数变化动力学理论、油气层压力及漏层位置预测技术、新材料及新型工作液体系、漏失处理系统应用软件。