有机暂堵工艺技术的研究应用

1 内部资料 注意保管 有机暂堵工艺技术的研究与应用 工艺研究所 2014 年 1 月 日 2 有机暂堵工艺技术的研究与应用 编写人： 刘克利 主要参加人： 吴静 王红涛 祝清勇 刘克利 刘慧敏 王小东 徐保华 张辉 陈顺国 审核： 审定： 3 目 录 一、 项目概况 二 、取得的主要技术创新成果 三、现场应用情况 四、结论与认识 4 一、 项目概况 在日常的油、气井作业过程中，经常遇到一些井地层漏失严重，进出口水量严重不一致，甚至灌注大量的水后，出口仍不返水，无法进行冲砂、钻塞、注灰等作业工序；尤其是气井， 入井液漏入地层 后，对于高、中、低渗透气藏，特别对于老区块，由于地层压力较低， 水敏现象更容易产生，且会水敏现象更严重， 对气藏产生巨大的伤害，导致地层流动压力升高，气流阻力增大， 从而导致气井产量下降，严重时造成气井不出气。为了解决这个问题， 2013 年以前一直应用无机颗粒堵剂进行暂堵，作业完井后再用酸液解除暂堵层，然后正常生产；由于无机颗粒暂堵对地层会产生一定的伤害，且需用酸液解除，为了克服这一缺点， 2013 年 研究 应用了有机 仿生弹性凝胶 暂堵剂 ，在施工中和无机暂堵剂配合使用。目前已在 72暂堵施工 五 口井。 冻 胶暂堵剂 主要 依据生物仿生学原理，采用高新生物工程技术， 经过特 殊生产工艺加工而成，且在规定时间可自动降解的生物高分子 聚合物。 冻胶 暂堵剂在水中只迅速溶胀而不溶解，当它 遇到炮眼时 ， 若地层炮眼内压力大于井筒内炮眼压力， 仿生弹性凝胶 暂堵剂 就牢固地吸附在炮眼上，产生暂时吸附性封堵炮眼； 若地层炮眼内压力 小 于井筒内炮眼压力， 弹性凝胶 暂堵剂 就变形收缩进入炮眼内， 靠其膨胀性卡塞在炮眼内，及其吸附性能牢固地吸附在岩石表面，从而产生暂时膨胀卡塞性封堵炮眼，两种封堵炮眼作用均能防止入井液漏失到地层。当施工作业后井筒内压力降低到小于地层炮眼内压力，暂时吸附性封堵炮眼就会解除；同时卡塞在炮眼内的仿生弹性凝胶 暂堵剂 也被返吐出到井筒内，即使未能完全返 吐出的仿生 5 弹性凝胶 暂堵剂 ，也会在规定的时间内进行生物降解成溶于水的小分子，随生产排出地层，暂时膨胀卡塞性封堵炮眼也会完全解除，从而使油气井迅速恢复生产。 二 、 取得的主要技术创新成果 冻 胶暂堵剂 技术指标及 特 性 技术指标见下表（表 1） : 表 1 冻胶暂堵剂技术指标 项 目 指 标 外 观 无色或微黄色、浅红易流动凝胶 粒 径 3 90% 5 90% 吸水倍数 (人工地层水总矿化度 16 万 mg/l) 25 20 倍 90 20 倍 120 20 倍 具有“ 吸 鳖 虫”特性， 在一定压力下它在固体表面具有较强的吸附性 具有“变形虫” 特性， 有 较好 的 触变性 在规定时间内，在水中只溶胀而不溶解 在一定压力下它具有较好的 驱动性 在规定时间 内 可 生物 降解 性 3、 有机暂堵剂室内实验评价 仿生弹性凝胶暂堵剂的注入性试验，凝胶的注入性与凝胶的尺寸、地层的有效孔隙直径、以及凝胶 的膨胀速度等因素有关。有效孔隙直径是有效渗透率 K 和有效孔隙度的函数，即： 6 有效孔隙直径 =（ K/） 1/2 对于刚性凝胶 ，只要其粒径大于有效孔隙直径的 1/2，凝胶就不能进入孔隙内。但对聚合物凝胶 ，由于它溶于水后是一膨胀体，即使它的粒径比有效孔隙直径小，也较难进入孔隙内，只能卡塞在炮眼内。 可驱动性及封堵实验 试验方法：采用长 积 小填砂管模型。仿生弹性凝胶 暂堵剂 100别测流动压力和流量的关系和不同注入时间的阻力系数。在压力为 ，凝胶未进入孔隙，流量较大。随着注入压力的升高，凝胶 开始进入孔隙形成堵塞 ，流量减少趋势明显。随着压力的继续增加，流量会有所增大，说明 凝胶 发生了变形流动，到一定值时流动趋于稳定 卡塞，现场相当于卡塞在炮眼内 。 膨胀度与时间的关系 在室温条件下，将 200化度低于 500水置于 250烧杯中，称取 1g 的加 仿生弹性凝胶 暂堵剂 入其中，每隔 1 小时以称重法计算其膨胀倍数，连续记录 24 小时，得出膨胀率与时间的关系。其膨胀度随时间的增大而增大， 2h 膨胀倍数 达到 50 倍， 8h 达到最大值 ，现场应用 膨胀倍数 20足够封堵炮眼 。 温度对膨胀率 的影响 在不同的温度条件下 以观察温度对膨胀度的影响，温度增大凝胶的膨胀速度增大，但温度对凝胶 的最终膨胀度没有太大的影响。 水的矿化度对凝胶 膨胀度的影响 在温度为 23 的条件下，取不同矿化度 的水做实验，以观察水的矿化 7 度对膨胀度的影响。水的矿化度增大，凝胶 的膨胀度回降低，这主要是由于反渗透作用造成的。 当水的含盐量达到 5%时，凝胶 的膨胀度降到最低值，以后 随着矿化度的增大，其膨胀度基本不发生变化。在实验中发现，膨胀凝胶 在高矿化度水中的弹性比在低矿化度水中的弹性要好，这对 炮眼暂堵 是有利的。 4、 有机暂堵技术施工工艺 有机暂堵工艺技术施工工艺简单，其一般工序为： 下暂堵管柱：下 89叭口至油层上界 10m。 配堵剂：依据油层厚度及油层跨度计算暂堵剂的用量，现场按 浓度配制有机暂堵剂。 暂堵：用水泥车将配好的有机暂堵剂正替入井内，关套管闸门，正挤清水至油层上界，观察泵压变化，直至达到需要的施工泵压为止。 进行正常的作业工序。 三 、现场应用 情况 （一）现场应用情况 2013 年，共实施油暂堵 5 井次，有效 5 井次，有效率 100%；累计暂堵剂用量 70理油层厚度 2n，平均单井用暂堵剂 工一次成功率 100%，暂堵后漏失量均为零，完井开抽后产量稳定，无下降趋势， 暂堵效果显著。 （详见表 2） 表 2 2013 年油井暂堵效果统计表 8 井号 措施名称 漏失量 暂堵后漏失量 产量变化 裂 无返出 0 未变化 孔 无返出 0 未变化 堵补孔 无返出 0 未变化 化 无返出 0 化 无返出 0 4 吨 （二）典型井例 上部层位出现漏失，为了确保生产层正常生产，技术人员决定运用暂堵技术对上部层位实施堵水。该井要求暂堵后 承受的压力高，针对该井特殊情况，施工前对小层数据进行了分析，针对主力漏失层，现场先挤入有机凝胶颗粒暂堵剂，然后挤入无机暂堵剂，保证了承受压力强度的要求。 5 月 10 日，该井无电缆射孔后 4嘴放压进站，日产液 产油量 ，累计增油达 676 吨，措施效果明显。 ，该井为压裂井，修套过程中井漏，漏失量 10m3/h，测井温井段 3200漏结果显示生产层漏失。为确保压裂工序的正常进行，需暂堵漏失层。根据该井情况，工艺技术人员仔细分析，优化施工工艺。针对该井需封堵层井温 高达 120 ，选择耐温抗盐凝胶颗粒与无机高温堵剂复合堵剂体系。施工工艺：先正替有机暂堵剂，之后正替无机堵剂，正挤清水至泵压升至 20，立即加深管柱冲洗至人工井底。该井暂堵后，成功实施压裂措施，日产油 4t，效果良好。 （三）经济效益 投入费用： 5 井次 *元 =13 万元， 产出费用： 1 井次节约解堵工序 元， 5 井次节约 = 9 元 投入产出比： 13： ： 四）推广应用前景 解决了 无机暂堵 剂低温条件下固化时间长、在漏失 射孔 段不易驻留的问题；井温、氧活化和机械找漏工艺相结合，为堵漏施工提供了详细、准确的资料，提高了 暂堵 的针对性 ，是一种经济有效的工