1、可酸化凝固型堵漏技术的研究与应用隋跃华成效华李春歧庄志伟刘全江孙强（胜利石油管理局钻井泥浆公司研究所山东东营）摘要: 胜利油田的工作液存在漏失难题，尤其是滨南采油厂滨四区沙四段及平方王构造带存在裂缝性漏失，常规的堵漏工艺和注水泥作业都不能解决。研制了一种新型的高效堵漏剂 可酸化凝固型堵漏剂，该堵漏剂由多种无机物与有机物组成，具有很强的酸溶率及封堵能力。室内对封堵率、抗压强度等参数进行了评价，并对比了油井水泥和可酸化凝固型堵漏剂在封堵体积、封堵深度、流变性能及承压能力等方面的差异。结果表明，该堵漏剂注入漏层后具有凝固强度高、凝固强度可调、凝固后体积不缩小等特点；并易形成假塑性流体，滞流能力强，特
2、别适合于高渗透及裂缝性地层的堵漏。可酸化凝固型堵水剂稠化快、固化慢、强度高、可酸化、封堵效果良好。概述了该堵漏剂在胜利油田滨 193 区块各种类型井中的应用情况。在现场 16 口井的应用证明，该堵漏剂安全系数高，可操作性强，成功地解决了裂缝性地层的严重漏失问题，减少了井下复杂情况的发生，缩短了建井周期，大幅度降低了钻井成本，保护了储层，取得了很好的经济效益和社会效益。关键词：裂缝性漏失 堵漏剂 封堵率 抗压强度胜利油田地层的漏失难题一直困扰着各种作业，具有代表性的是滨南采油厂滨四区沙四段及平方王构造带的裂缝性漏失，常规的堵漏工艺和注水泥作业都不能解决，给勘探开发带来很大的困难。可酸化高效凝固型
3、随钻堵漏工艺技术，使用一种含有多种无机物与有机聚合物的堵漏剂，该剂注入漏层后具有凝固强度高、凝固强度可调、凝固后凝固体积不缩小等特点；根据漏层特点，堵漏剂的粒度具有一定的范围；易形成假塑性流体，滞流能力强，特别适合于高渗透及裂缝性地层的堵漏。可酸化凝固型堵漏剂稠化快、固化慢、强度高、可酸化、封堵效果良好。该项技术 1999 年现场应用了 5 口井， 2000 年应用了 n 口井，均取得了良好效果。室内评价通过对多种添加组分进行评价，优选出了在配方中起着主要作用和辅助作用的几种组分。实验结果表明， GCE 、水泥具有一定的固化性能，可作为凝固型添加剂； XC 和 PAM 具有很好的悬浮稳定性，可
4、作为悬浮稳定剂及流型调节剂。根据胜利油田滨南平王方地区、草桥地区、临盘地区的严重漏失情况，研制出了一种新型高效堵漏剂可酸化凝固型堵漏剂，配方如下。其中 HDJ 为复合型固体堵漏剂， HDJS 为复合型液体固化剂， SR 一 I 为小颗粒轻质桥塞剂， SR 一 n 为大颗粒轻质桥塞剂。 ( 50 90 % ) HDJ + ( 10 20 % ) HDJS + ( 0 . 5 3 % ) SR 一 I + ( 0 . 35 % ) SR 一 11 + 0 . 5 % GCE + 10 油井水泥 PAM （适量） + XC （适量）堵漏剂密度为 1 . 10 一 1 . 789 / c m3 ，塑性
5、粘度为 15 一 48 mPa s ，动切力为 5 ? 15 Pa 。1 封堵率及解堵率( l ）实验步骤在径向流地层模拟器上，采用均质液体稳定渗流水测渗透率的方法进行封堵实验。该方法以二维单向液体平面径向流稳定渗流的基本理论为出发点，在渗流过程中平面上任一点的渗流速度和压力是两个坐标轴（ X 和 Y ）的函数，渗流速度和压力等运动要素不随时间而变化。按照模拟条件的要求，在径向流模型上进行恒定速度的注水实验，在模型出口端记录流体的产液量和时间以及模型两端的压差，用平面径向流公式处理实验数据，求得地层渗透率。将六通阀进出口、岩心出液孔均打开，打开电源，起动泵，将储水容器内的水泵人岩心，使岩心饱和
6、，待压力稳定后，用量筒计量出口端的产液量，同时记下时间，求得调剖前岩心的渗透率。关闭六通阀，打开岩心出口端，将搅拌均匀的堵漏剂用带有刻度的注射器从井筒注人高渗层，记录注人量，再注人 6mL 清水将堵漏剂替人地层。关闭所有阀门等待堵漏剂固化，每隔约34h 测 1 次渗透率， 24h 后停止。测完 1 组渗透率后，再进行酸化解堵，以了解可酸化凝固型堵漏剂的暂堵性。酸化液的配方如下： 12 % HCI + 5 % HF 用注射器注人适量酸化液，关闭 20 min 后开泵，使残酸和反应产生的气体排出，测量岩心的渗透率。 ( 2 ）结果分析向模型注人 20mL 浓度为 20 % 的可酸化凝固型堵漏剂后，
7、模型的渗透率从堵前的 509 10 一 3m2，下降到堵后的 23 . 85 10 一 3m2, ，表明该堵漏剂有明显的堵漏效果。从封堵效果看，可酸化凝固型堵漏剂主要是封堵了大孔道。从实验现象分析，在注人过程中，可酸化凝固型堵漏剂的注入压力逐渐上升且速度加快，表明该堵漏剂首先进入大孔道并在孔道中沉积，再进人小孔道，封堵小孔道。酸化后，基本可以恢复到堵前渗透率，模型的渗透率封堵前为 936.03 10 一 3m2，封堵后为 12.20 10 一 3m2 ，酸化后渗透率可恢复到 754.39 10 一 3m2。 2 抗压强度实验的目的是对比可酸化凝固型堵漏剂与油井水泥在相同温度、相同压力、相同加量
8、的实验条件下所形成的封堵体积、封堵深度（厚度）及承压能力。( 1 ）有效封堵体积取 100 mL 水放人 150 mL 的烧杯中，分别加入不同量的可酸化凝固型堵漏剂及油井水泥，搅拌 10min ，静置 15min ，测量 2 种堵漏剂产生的有效封堵体积。实验结果表明， 2 种堵漏剂加量为 10 时，可酸化凝固型堵漏剂的有效封堵物为 60 mIJ ，而水泥的有效封堵物仅为 10 mL ；加量为 50 时，可酸化高效堵漏剂的有效封堵物为 100 % ，不含自由水，全部为稠胶状胶液。由此看出，可酸化凝固型堵漏剂具有很强的封堵能力及膨胀性能和良好的悬浮稳定性及携带性能。油井水泥加量为 10 % 70
9、时，配制的堵液不稳定，下沉速度快，自由水含量高，因此使用水泥堵漏的施工难度大，风险高，应选择可酸化凝固型堵漏剂。 ( 2 ）封堵深度取 500 mL 工业水，分别加入不同量的可酸化凝固型堵漏剂及油井水泥，低速搅拌 15min 后，在0.75MPa 的压力下压制 7.5smin 后，测量 2 种堵漏剂形成的滤饼厚度。结果表明， 2 种堵漏剂加量相同时，形成的滤饼厚度相差很大；加量为 10 时，可酸化凝固型堵漏剂的滤饼厚度为1.8 cm ，而水泥的为0.2 cm ；随加量的增大，可酸化凝固型堵漏剂的滤饼明显增厚，而水泥的变化较小。 3 流变性能取 500 ml 工业水，分别加人 2 种不同量的堵漏
10、剂低速搅拌 15 min 后，用六速旋转粘度计测其流变性能，结果见表 1 。表 1 2 种堵漏剂的流变性能堵漏剂及加量 FV /s PV mPa . s YP/Pa Gel Pa / Pa 600/300 200/10010%HDJ 23.0 12 1.5 0.5/1.5 26/14 10/610%油井泥浆 15.5 1 0.5 0/0 3/2 0.5/0.530%HDJ 29.5 17 3.5 1.0/2.0 41/24 16/1230%油井泥浆 15.9 3 0.5 0/0 7/4 3/2 40%HDJ 40.0 20 4.5 1.0/2.5 49/29 20/1240%油井泥浆 16.0
11、 4 0 0/0 8/4 3/250%HDJ 49.5 28 7.9 1.5/4.0 71/43 29/2050%油井泥浆 16.0 5 0.5 0/0 9/4 3/260%HDJ 87.0 34 9 1.5/4.5 86/52 37/2360%油井泥浆 16.5 5 0 0/0 10/5 3/270%HDJ 滴流 55 10.0 3.0/5.0 138/75 55/35 70%油井泥浆 16.5 5 0.5 0/0 11/6 4/3由表 1 可以看出，随着可酸化凝固型堵漏剂加量的增加，液体粘度升高，切力增大，动塑比提高；随油井水泥量的增加，液体粘度基本无变化，切力为零，动塑比较低，由此看出，
12、可酸化凝固型堵漏剂具有良好悬浮稳定性及流变性能。4 承压能力 ( l ）针人度取 100 mL 水，加人120的堵漏剂，搅拌 15 min 后测量堵漏剂的有效封堵物及自由液，稳定后倒入 150 mL 烧杯中，在 60 恒温水浴中凝固 16h 后，利用针人度测试仪测量所形成固化体的硬度，结果见表 2 。由表 2 看出，当 2 种堵漏剂加量分别为 120时，针入度均为0.1 cm 。由此看出可酸化凝固型堵漏剂具有一定凝固性。表 2 60C 时不同堵漏剂的硬度测试配方 有效封堵物mL 自由液mL 针入度cm120%HDJ- 145 3.0 0.3120%HDJ- 145 3.0 0.2120%HDJ
13、- 150 2.0 0.1120%油井泥浆 118 5.0 0.1150%油井泥浆 140 3.0 0180%油井泥浆 155 2.5 0注： HDJ 一 I 、 HDJ 一 11 、 HDJlll 为含不同组分的固体堵漏剂( 2 ）抗压强度该试验利用抗压强度试验仪测定不同配方可酸化凝固型堵漏剂在不同时间的抗压强度，结果见表 3 。由表 3 看出，可酸化凝固型堵漏剂具有一定的承压能力；不同配方堵漏剂在相同条件下的初凝时间不同，承压能力也不同；不同量的 HDJS 对堵漏剂的承压能力有较大的影响。表 3 6oC 时不同时间内不同配方堵漏剂的硬度测试配方 堵漏剂 P10h MPa P18h MPa
14、P24h MPa1# 500mL水+120%HDJ+1%HDJS 0 0 0.522# 500mL水+120%HDJ+3%HDJS 0 0 0.48 3# 500mL水+120%HDJ+5%HDJS 0 0.52 0.644v 500mL水+120%HDJ+7%HDJS 0 0.72 0.885# 500mL水+120%HDJ+10%HDJS 0.65 2.10 2.92现场应用 1 滨 193 一斜 4 井胜利油田滨 193 区块在大段低压地层钻井施工中遇到了严重漏失问题，多数情况为只进不出，无法正常钻进。采用常规堵漏方法，如柴油膨润土浆、水泥、快凝水泥及其它水泥堵漏剂和桥堵材料，堵漏效果都
15、不理想。并且根据邻井资料，漏层后是主力油气层，过去使用密度 1.15 1.20g/ c m3 的钻井液不但引起了井下复杂情况的发生，而且污染了油气层。采用可酸化凝固型堵漏剂在滨 193 一斜 4 井等 11 口井进行了堵漏施工，结果证明，该技术缩短了钻井周期，降低了钻井成本，很好地保护了油气层，成功地解决了该地区勘探开发过程中的难题。滨 193 一斜 4 井位于济阳坳陷东营凹陷尚店一平方王潜千山披露构造带东部，是 1 口老区生产井。该井完钻井深 2013m ，井斜 25，方位 35005。主要钻探目的是开发沙四段下部油藏。该井施工措施为： 二开下人技术套管后，在套管内转化配制泡沫钻井液，并加人
16、 5 %10桥堵材料。钻井液密度降至最低时开始钻进。 密切观察岩性变化，卡准界面，钻进漏层前用可酸化凝固型堵漏剂对漏层进行封堵。三开钻进过程中，间断发生几次漏失，约漏失钻井液 23 m3 。严重漏失有 2 次，发生在 1535 1550m 井段，漏速可达 40 50m3/ h ，但持续时间较短，漏失量不大；其他情况下漏速为 23m/h ，不影响正常钻进。在钻进中适当补充泡沫材料和桥堵材料，补充泡沫钻井液的消耗，维护钻井液性能稳定。从井深 1550m 至 1580m 未发现漏失，认为漏层已钻穿，短程起下钻，配制 15 m3 可酸化高效凝固型堵漏剂，注人裸眼段，起钻 8 柱，循环 1 周。关井憋压
17、至 SMPa , 稳压 8MPa ，井口憋压 30min 。泄压候凝 l0h 。下部井段钻进中未发生任何漏失，井下正常，完全达到了对漏层进行彻底封堵的目的。 2 . CB244 井 CB244 井是胜利油田海上的一口重点探井，设计井深为 3750m 。该井钻至井深 2930m 时，发生严重的裂缝性井漏，并出现 2m 的放空现象，共漏失钻井液 6000m3 ，先后使用各种堵漏剂 1000 多吨，没有效果。后来采用可酸化膨胀型高效堵漏剂堵漏，取得了成功，使该井顺利钻达目的层。该井投产后获得了 700t / d 的高产油流。 3 白斜 3 井白斜 3 井是在白 3 井的基础上侧钻成功的一口定向预探井
18、。使用215.6 mm 钻头自 784m 开始定向钻进，钻至井深 1356m 进入凝灰岩顶界，在井深 1403.52m 发生漏失，只进不出。井漏期间曾进行过多次堵漏，效果都不好，而且井下出现了井眼垮塌的现象。经现场论证，决定使用可酸化凝固型堵漏剂进行堵漏。在边钻进边堵漏的情况卞共封堵漏层厚度 158m ，顺利钻至设计井深。 4 云参 1 井云参 1 井位于楚雄盆地东部浅坳陷中部断弯构造带发窝构造南高点，设计井深 3500m 。该井地层岩性变化大，胶结性差，地层倾角最大可达 50 ，地层裂缝极其发育，钻进过程中多次发生放空现象，最大一次放空间距为 42cm ，从该井的漏失、取心、电测实际情况看，
19、裂缝尺寸较大、方向杂乱，并且井深 l000m 以下三叠系在该地区无实钻资料，无法准确预测漏层井段及漏失类型。该井在井深 71.33m 发生第一次漏失，后又发生 70 多次，累计漏失量达 14690.88 m3 ，前期针对不同的漏失速度及漏失类型，采取了多种堵漏方式，但效果均不理想，无法维持正常钻进。根据云参 1 井漏失情况，决定下人光钻杆至井深 1259.00m ，使用可酸化凝固型堵漏剂进行堵漏。首先在循环罐内配制 25 m3 低强度可酸化凝固型堵漏剂，配方如下。 12 .5t 固体堵漏剂 1.6t 液体堵漏剂 1.5t 锯末 It 核桃壳性能：密度为 1.09 / c m3 ；粘度滴流。再配
20、制 25m3 高强度可酸化凝固型堵漏剂，配方如下。 15.415t 固体堵漏剂 2.24t 液体堵漏剂性能：密度为 1.32g / c m3 ，粘度滴流。注人漏层，候凝，堵漏成功。随后打开新钻地层时发生漏失，经过 3 次堵漏施工后，顺利完钻。施工工艺1 对于滨 193 区块大裂缝及溶洞型漏层，在钻进中应密切观察岩性变化，卡准界面。钻进漏层前用可酸化凝固型堵漏剂对漏层进行封堵。 2 施工前将堵漏剂配制罐清洗干净，按照技术要求和所需堵漏层段的井眼容积配制可酸化凝固型堵漏剂。配方如下。其中 GCC 为辅助悬浮稳定剂， GZN 为流型调节剂。 清水 ( 60 %90 % ) HDJ + ( 15 %2
21、0 % ) HDJS + ( 3 5 % ）锯末 0 . 5 % SR 一 I + 0 . 3 % SR 一 + 0 . 1 % GCC 十 0 . 01 % XC + ( 0 . 05 % 0 . 07 % ) PAM + ( 3 %5 % ) GZN 3 提前计算好可酸化凝固型堵漏剂量、顶替钻井液量、井眼容积等，然后开始注人堵漏剂。 4 注完堵漏剂后迅速注顶替液（钻井时使用的钻井液），严格计量顶替液注人量，可酸化凝固型堵漏剂替人到计划井段环空后停泵起钻。 5 起钻至可酸化凝固型堵漏剂液面以上安全井段后，接方钻杆循环，将钻杆内的可酸化凝固型堵漏剂替出后起钻至套管内。 6 关井憋压 5 7 M
22、Pa ，观察压力变化情况。8 开井静止候凝 13 18h 。结论1 可酸化凝固型堵漏剂具有稠化快、固化慢、强度高、可酸化等特点；注人漏层后凝固强度高、凝固强度可调、凝固体积不缩小；滞流能力强，特别适合于高渗透及裂缝性地层的堵漏技术，堵漏效果好。 2 可酸化凝固型堵漏剂技术安全系数高、可操作性强，具有很强的封堵能力，堵漏剂候凝时间短，封固井段长，很好地解决了裂缝性地层的严重漏失问题；该技术可以缩短钻井周期，减少井漏造成的损失，保证钻井液性能的正常维护处理及正常的地质录井工作，减少井下复杂的发生，保护了储层。参考文献 1 郭经峰，等桥塞堵漏工艺及可酸化凝固型堵漏剂研究石油钻探技术， 2000 , 28 ( 5 ) 作者简介 隋跃华，工程师， 1956 年生，现任胜利石油管理局钻井工程技术公司泥浆公司研究所副所长。
