浅层套漏井化学堵漏-采油三厂

大庆油田有限责任公司采油三厂 摘要 :本文在对微膨水泥和水溶性树脂进行室内试验研究的基础上 ， 提出了把二者综合应用于套管堵漏的技术思路并给出了现场施工工艺 。 研究结果表明 ， 套漏井化学堵漏技术是取换套管技术的有力补充 ， 具有较强的实用价值 。 一、前言 我厂套管外漏问题比较严重 ， 至 99年末 ， 累计发现套漏井 90口 ， 调查表明我厂套漏的主要原因是化学和电化学腐蚀 。 随着油田开发时间的延长 ， 估计今后一段时期内我厂套管外漏井数仍将居高不下 ， 据统计仅目前就有45口套漏井待修 ， 其中 15口关停 。 目前受油田大修能力的影响 ， 无法保证套漏井都能按时取套 。 为了尽快解决这部分待修井影响原油生产和造成环境污染的问题 ， 我们开展了套漏油井化学堵漏技术的研究 ， 与取套技术相比 ， 它具有工艺简单 、 施工周期短 、 费用低等优点 ， 可作为取套以外修复套漏井的技术措施 。 二、化学堵漏的技术思路 萨北油田套管外漏多发生在水泥返高以上 ， 多数井由于长期外漏 ， 已引起管外环形空间岩层坍塌 ， 形成较大的漏失空间 ， 另外漏点上下的套管在电化学和化学腐蚀的作用下 ， 其外壁大段锈蚀且坑坑洼洼 ， 情况十分复杂 。为取得好的封堵效果 ， 就需要不但封堵套管外的窜流空间和通道 ， 也要封堵套管漏失处的孔洞 ， 以防流体经漏点到套管外后在压力差的作用下又开辟了其它的漏失通道窜流至地面 。 因此 ， 堵剂的选择就应该能够封堵大孔道空间 ， 而且最好有微膨胀性能 ， 漏点附近位置的堵剂要满足强度高的要求 。 这样 ， 一是能与地层岩石固结致密 ， 堵住套管外的窜流空间；二是能堵死套管壁上的漏失点 ， 从源头上制止套漏 。 通过调研 ， 我们选取超细水泥和水溶性树脂进行了室内试验研究 ,取得了较好的效果 。 三、堵漏剂的室内试验 1、 超细微膨水泥体系 （ 1） 施工对超细水泥性能的要求 水泥配成浆体 ， 需适应注替过程 、 凝固过程及长期硬化过程的各方面的要求 ，因此应具备以下特征： 能配成设计需要密度的水泥浆 ， 好的流动性和分散性 ， 适宜的初始稠度 ， 不沉降 、 不起泡 ， 容易混合和泵送 ， 在注水泥 、 候凝 、 硬化期间保持需要的物理及化学性能； 通过调整外加剂可使流变性达到所需的流动状态 ， 被置送在环空的水泥浆固化过程中不受油气水的侵染 。 顶替及候凝过程中滤失量较小 ， 固化后不渗透； 注水泥完毕 ， 能提供足够快的早期强度 ， 同时其强度应能迅速发展 ， 并且稳定性较好； 提供足够大的套管 、 水泥 、 地层间的胶结强度 ， 具有抗地层水的腐蚀能力； （ 2） 超细微膨水泥的室内试验 超细微膨水泥体系的设计配方为：超细水泥 +增强剂 +分散剂 +消泡剂 +缓凝剂 。 性能指标 早期强度与稠化性能结果统计表 表 1 流变性能 稠化性能稠化时间 m i c . 5 B c 1 7 B c 2 6 . 4 B c 3 5 B c 1 0 0 B . 2 6 . 6 2 0 . 2 5 154 170 178 1 82 . 4 8 138 1820 . 4 6 1 . 8 8 0 21 9 95 . 2 6 4 0 . 0 4 0 . 2 6 232 238 240 241 . 4 8 164 238450 . 4 6 1 . 8 8 0 21 9 98 . 2 6 4 0 . 3 7 0 . 6 5 0 46 236 340 241 2431 . 4 8 0 . 3 7 0 . 9 2 79 . 6 0 0 . 3 5 0 . 9 2 1 0 . 4 1 0 . 70 . 4 6 1 . 8 8 0 22 10 80 85 （ 1） 性能指标 ： 由表 1可知 ， 超细水泥随密度的增加 , 24小时抗压强度明显升高；另外在大水灰比条件下 ， 从 1700 （ 2） 强度变化 为了考察水泥的强度发展情况 ， 在 30 、 45 、 60 ，水灰比 做该水泥的 1d、 3d、 7d、 28 如表 2所示 。 强 度 发 展 变 化 统 计 表 单位 （ M 表 2龄期（ d ）温度 （）1 3 7 2830 7 . 8 9 . 4 1 0 . 5 1 2 . 145 5 . 7 8 . 0 1 0 . 6 1 2 . 950 4 . 0 4 . 8 7 . 5 9 . 6 从上表中可以看出 ， 该水泥早期强度发展很快 ， 1天即可发挥出 28天强度的 50%以上 ， 7天即达到 80%， 后期强度稳步增长 ， 强度随密度的提高而增加 ， 可根据需要进行调整 。 室内试验结果表明 ， 低温型 （ 30） 超细油井水泥由于粒径全部小于 10m ， 比表面积为 1336g， 在水灰比适当条件下 ， 能很快水化 ， 颗粒逐渐变小 ， 形成胶体 ， 水泥浆悬浮性能好 ， 不产生离析和沉淀 ， 在整个堵漏施工（ 泵送 ） 结束后 ， 大约 20 30产生强度 。 2、水溶性树脂体系 （ 1） 封堵剂反应原理 该堵剂主要由树脂和固化剂两组分组成 ， 树脂本身是热塑性线型结构的化合物 ， 不能直接做堵剂使用 。 但当树脂与固化剂混合后挤入套管漏点周围空间时 ， 在地层温度和固化剂作用下 ， 树脂在一定时间内交联成不熔不溶的体型网状结构 ， 该反应时间可控 ， 所形成的结构强度高 、 弹性好 ， 且与套管亲和性好 ， 能达到有效封堵漏点周围空间的目的 。 固 化 剂 加 量 对 成 胶 时 间 的 影 响 表 3序号固化剂( % )成 胶 时 间( )备注1 3 5002 5 3903 6 3204 10 2165 15 1 1 26 20 50温度： 35 固 化 剂 加 量 （ % ）： 为 所 用 固 化 剂 的 体 积与 所 用 主 剂 的 体 积 的 百 分 比（ 2） 封堵剂的配方筛选试验 固化剂加量对封堵剂成胶时间的影响 该堵剂主要由树脂和固化剂组成 ， 固化剂的加量对成胶时间有很大影响 ， 试验数据见下表所示 。 从表 3可以看出 ， 随着固化剂加量的增大 ， 成胶时间缩短 。 因此在堵漏施工中 ， 由于要求树脂先成胶 ， 固化剂加量宜在 15间 。 温度对成胶时间的影响 由于封堵漏点的深度不同 ， 其对温度的要求就不同 ， 而温度对该树脂的成胶时间有多大的影响 ？ 室内试验结果见表 4。 温 度 对 成 胶 时 间 的 影 响 表 4序号 温度 （ ）成 胶 时 间（ 备注1 25 6002 30 4003 35 3204 40 1205 45 806 60 50固 化 剂 加 量 6%从表 4可以看出：温度对封堵剂的成胶时间有显著的影响 ， 随着温度的升高 ， 封堵剂成胶时间缩短 ， 因而在堵漏施工前要录取温度资料 ， 根据不同的温度进行设计 。 封堵剂封堵效果试验 为了验证其封堵效果 ， 对表 3中 6个配方在渗透率为500 试验结果见表 5。 固化剂加量对封堵效果的影响试验数据表 表 5序号 固化剂量 （ % ） 封堵效果 （ MP a ） 备注1 3 62 5 183 6 204 10 205 15 206 20 20注 入 压 力 ： 5 - 6 M P a ； 养 护 温 度 ： 35；养护时间： 24 可以看出：固化剂加量大于 5%的配方封堵效果较好 。 不同养护时间的封堵试验 选择固化剂加量为 6%的配方进行不同养护时间的封堵效果试验 ，根据试验结果确定堵漏 2 试验结果见表 6。 不 同 养 护 时 间 的 封 堵 试 验 数 据 表 表 6序号养护时间（ m i n ）封堵效果 （ MP a ） 备注1 30 62 60 183 90 20养护温度： 35 岩 心 渗 透 率 ： 500 5 - 6 M P a （ 3） 基本配方的性能 通过上述的大量室内配方筛选试验 ， 最后确定了该封堵剂的基本配方 。 由于封堵剂配方应用于现场 ， 且在现场配制 ， 因此当各种组分配比在一定范围内波动时 ，应对其主要性能影响不大 ， 表 7给出了封堵剂配方允许波动范围 ， 为现场针对不同井况调整封堵剂的成胶时间提供了依据和保证 。 封 堵 剂 配 方 允 许 波 动 范 围 及 其 性 能 表 7主剂（ 固化剂（ 成胶时间（ 封堵压力（ MP a ）温度范围 （）100 1 5 - 2 0 1 1 2 - 5 0 20 2 5 - 6 0 四、现场施工工艺 施工的成功与否 ， 选井是关键环节之一 。 因此 ， 堵漏施工前 ，必须全面分析套漏情况的有关资料 ， 认真选井 。 (1) 井身状况清楚 。 包括固井质量 ， 套损情况 ， 地层是否存在裂缝和大孔洞等 ， 以便采取相应的技术措施； (2)井场条件较好 。 便于车辆的出入与施工； (3)漏点温度 。 可现场用测温仪测量或根据井温梯度推算； 根据漏点深度确定施工管柱 、 施工参数 、 施工方式及堵剂用量 ，编写现场试验施工设计 。 按配液要求进行配液 。 地面工具及设备：泵车 1台 ， 水罐车 1台 ， 灰罐车 1台 ， 井口四通 ， 高压管若干 ， 油管胶塞 2个 。 (1)水泥用量 V V=2 其中 （ h/4 式中： 封固段环空体积 ， 附加量 （ 包括地面和管汇损耗 、 井眼误差等 ） ， 裸眼平均井径 ， m； D 套管外径 ， m； h 环空水泥上返高度 ， m； 树脂用量 起封口作用 ， 用量约 顶替液用量 d 02 式中： 油管内径 ， m； 油管下井深度 ， m； （ 1） 施工步骤 施工准备 洗井 起原井管柱 刮削通井 验漏 替入设计堵剂 树脂成胶后起堵漏管柱 关井侯凝 刮削通井 试压 下泵 （ 2） 施工管柱： 整个施工过程基本上采用三种施工管柱： 刮削 、 通井管柱 (图 1): 主要起清理套管内壁 ， 检查套损状况等作用 。 验漏管柱 (图 2): 找出漏点位置，确定注入量和注入压力。 堵漏管柱 (图 3): 释放压缩式封隔器，并将水泥和树脂泵送至套管外环形空间，完成堵漏。 图1 刮削、通井管柱图名称 规范（度（m）油管 62通井规 118 ? 118导锥套管 140人工井底图 2 验漏管柱图名称 规范（度（m）油管 62喷砂器套管 140丝堵 62封隔器 堵漏管柱图名称 规范（度（m）油管 62喷砂器套管 140丝堵 62封隔器 )堵漏工艺 （ 1）替入堵剂（图 4） 注水泥浆：替入设计体积的水泥浆。 注入树脂：注灰结束后，用清水顶替胶塞 1，使预置于地面管汇内设计体积的水溶性树脂循环进入油管，当胶塞 1与井口四通闸门碰压时，树脂注入施工完毕。要求此步骤的时间越短越好 。 水罐车 泵车 灰罐车 四通 胶塞 1 地面管汇 胶塞 2 顶替堵剂至管外环空：上述步骤完成后，将地面流程连接到主通路，用清水顶替事先预置在井口四通内的 62管胶塞，当其与井内 剂被全部替挤至管外环空，即完成替入堵剂的全过程。 (2)堵剂候凝时间的调配： 清水顶替胶塞碰压结束后 ， 先憋压候凝一段时间 ，然后上提管柱 ， 封隔器解封 ， 为防止水泥和树脂固死管柱及从漏点回流等情况发生 ， 应遵循树脂先成胶 ，水泥后初凝的原则 ， 按照先后顺序调配好堵剂的配方和用量 。 (