阳离子化学堵漏技术在钻井及开发中的应用

1、阳离子化学堵漏技术阳离子化学堵漏技术在钻井及开发中的应用在钻井及开发中的应用 汇 报 内 容一一. .堵漏堵水技术发展回顾堵漏堵水技术发展回顾二二. .阳离子化学堵漏堵水技术研究阳离子化学堵漏堵水技术研究三三. .严重井漏堵漏及开发井堵水技术严重井漏堵漏及开发井堵水技术一.堵漏堵水技术发展回顾堵漏堵水技术发展回顾井漏是石油钻探过程中普遍存在的复杂问题。井漏引起的井下复杂事故，对钻井施工造成极大危害，是石油工程界十分关注的问题井漏及开发井堵水成为国内外石油工程界至今尚未完全解决的技术难题。发生井漏的原因发生井漏的原因 井筒内的液柱压力大于地层孔隙、裂缝或溶洞中流体的压力，对地层存在正压差； 地层

2、中存在漏失通道，以及较大的足够容纳漏失液体的空间； 漏失通道的开口尺寸大于外来工作液中固相的粒径。开发井出水的原因 1.油层周边存在边水或底水； 2.边水或底水与油层存在流动通道； 3.边水或底水的压力大于油层压力； 4.油水同层; 5.水的流动阻力小于原油的流动阻力。堵漏技术发展历程 1.遇漏就堵，以堵为主，堵漏成功率低的初始阶段; 2.以堵为主,堵防结合,堵漏技术发展阶段; 3.以防为主,防堵结合,防漏堵漏科学发展阶段。 桥接堵漏是利用不同形状、不同尺寸、变形惰性材料，以不同的配方混于钻井液中直接注入漏层的一种堵漏技术。 技术关键：“架桥” 当颗粒选择恰当时，当颗粒选择恰当时， 形成裂缝喉

3、道内架桥封堵，形成裂缝喉道内架桥封堵， 封堵层厚且致密；封堵层厚且致密；sp1/22/3 桥架粒子桥架粒子1/4 刚性充填粒子刚性充填粒子 可变形粒子或纤维可变形粒子或纤维 利用桥架粒子在裂缝喉道处先形成架桥，在充填粒子的充填作用下形利用桥架粒子在裂缝喉道处先形成架桥，在充填粒子的充填作用下形成致密封堵层。成致密封堵层。裂缝裂缝当颗粒偏大时，当颗粒偏大时，形成裂缝端口卡喉，造成假堵形成裂缝端口卡喉，造成假堵现象，堵漏材料在漏层井壁附现象，堵漏材料在漏层井壁附近堆积，封堵层疏松不致密，近堆积，封堵层疏松不致密，未进入漏层深部，下钻通井易未进入漏层深部，下钻通井易再次漏失。再次漏失。 裂缝裂缝裂缝

4、裂缝 p裂缝端口裂缝端口裂缝端口裂缝端口堵漏成功率低的原因：“封门” 优点: (1)经济、方便、安全； (2)对钻井液性能影响小等； 缺点： (1)桥堵剂与漏层孔喉半径匹配困难；（2）桥堵剂抗温、抗压能力差；（3）用量大，堵漏成功率低。2、高失水剂堵漏技术 堵漏原理：“封壁” 破坏胶体稳定，在渗透性地层快速失水，在井壁近处形成厚泥饼,起到封堵作用。2、高失水剂堵漏技术优缺点 优点：（1）堵漏施工时间短，施工工艺简单；（2）堵漏剂用量少。缺点：（1）泥饼承压能力差；（2）易发生粘附卡钻；（3）对裂缝、溶洞型漏失堵漏效果差。图图3-2 复合颗粒在裂缝中架桥示意图复合颗粒在裂缝中架桥示意图3、稠化堵

5、漏技术、稠化堵漏技术裂裂 缝缝裂缝端口裂缝端口堵漏原理:”阻流”大幅度提高流体粘度,增加流动阻力。同类堵漏技术有：剪切稠化堵漏；柴油-水泥-膨润土堵漏；双液法堵漏;吸水膨胀堵漏;稠泥浆堵漏等。3、稠化堵漏技术优缺点、稠化堵漏技术优缺点裂缝端口裂缝端口优点:（1）密度低，交联后粘度高；（2）交联前粘度低，渗透能力强，可封堵微孔缝洞。缺点：（1）高分子化学材料价格贵；（2）强度低、承压能力差;（3）耐温抗盐性能差 。泥岩泥岩 渗透渗透性差性差砂砾岩，高砂砾岩，高渗透渗透细砂岩，细砂岩， 渗透一般、渗透一般、易渗漏易渗漏裂缝性地层裂缝性地层 漏失压力低漏失压力低，裂缝性失返，裂缝性失返漏失漏失粗砂岩

6、粗砂岩 高渗透、高渗透、易渗漏易渗漏堵漏原理：堵漏原理：“隔断隔断”地层被压裂、封堵示意图地层被压裂、封堵示意图 主要以水泥及稠化物主要以水泥及稠化物为主，固结后形成水泥为主，固结后形成水泥石，将漏失通道隔开，石，将漏失通道隔开，达到堵漏的目的。达到堵漏的目的。 另外还有另外还有mtc技术、技术、石灰乳堵漏技术等石灰乳堵漏技术等.水泥堵漏优缺点水泥堵漏优缺点: :地层被压裂、封堵示意图地层被压裂、封堵示意图(1)优点优点:固化物承压能力高固化物承压能力高.(2)缺点缺点:1).施工风险大施工风险大;2).水泥浆密度高水泥浆密度高,扩散速扩散速度快度快;3).裂缝上侧易形成窜流裂缝上侧易形成窜流

7、层层,堵漏成功率低堵漏成功率低.二、阳离子化学堵漏原理阳离子化学堵漏原理堵漏原理：“阻流”+”隔断”裂裂 缝缝阳离子化学堵漏理论依据 （1）地层特点： 地层是由不同矿物构成，表面带负电荷，易于阳离子物质发生吸附、置换反应，与地层表面带负电的页岩形成复合体 。+c e m e n t g r a in阳离子化学堵漏理论依据 （2）漏失通道流体特点： 流提成分：钻井液或水、油、气。 常规钻井液表现为负电性，易于阳离子物助发生化学反应。 反应物特征：粘度急剧升高，胶体稳定性变差，流动阻力大。阳离子化学堵漏理论依据 （3）离子固化反应： 正电性堵漏交联剂加入堵漏基浆中，与钻井液粘土悬浮颗粒形成“复合体

8、” ，并发生离子化学固化反应。3、 阳离子化学稠化固结堵漏化学稠化固结堵漏 剂 化学固结剂作用原理 一是在催化剂的作用下，诱发化学活性堵漏剂发生交联反应，改善对大型溶洞、裂缝的封堵能力； 二是在反应过程中，能大量释放热量和吸水膨胀。反应速度的升高，加快化学交联及活性基团间的固结反应，达到快速堵漏的目的。 4、阳离子化学堵漏机理封封得得严严固固得得牢牢停停得得住住进进得得去去化学堵漏剂进入漏失通道，在地层温度、压力作用下，各组分之间发生物理化学反应，形成了最佳协同效应，使各组分在漏失通道中首先与钻井液作用发生滞流，随流动速度的降低，迅速发生交联、固结反应，达到封堵漏失通道的效果。随封固段的延长，

9、承压能力提高(15mpa/m）。化学堵漏剂具备的性能化学堵漏剂具备的性能：进得去、停得住、固得牢、封得严、承压高5、阳离子化学堵漏配方组成 正电性化学交联剂 阳离子化学稠化固结剂 阳离子吸水膨胀剂 化学引发剂 粘度调控剂 低密度填充剂6、阳离子化学堵漏特点交联时间交联时间 可控、可调可控、可调堵漏浆密度堵漏浆密度 可控、可调可控、可调堵漏浆粘度堵漏浆粘度 可控、可调可控、可调堵漏浆稠化时间堵漏浆稠化时间 可控、可调可控、可调固结强度固结强度 可控、可调可控、可调配制、施工工艺配制、施工工艺 简单、安全简单、安全三.严重井漏堵漏及开发井堵水技术堵漏剂都是配制成流体的形态进入漏层。桥接堵漏剂遇到这

10、种漏层也会大量漏失，而不能在漏层入口附近堆积，无法对入口处起到封堵作用。只有在漏层入口处滞留，并发生胶结硬化等作用的材料，才能有效。处理恶性漏失的主要技术难点：处理恶性漏失的主要技术难点： 漏层位置难以准确确定漏层位置难以准确确定 漏速快，漏失量大漏速快，漏失量大(3) 裂缝宽、孔洞大裂缝宽、孔洞大 主要解决方法：主要解决方法：阳离子化学堵漏法、双液堵漏法阳离子化学堵漏法、双液堵漏法 1.失返性漏失的处理失返性漏层主要表现失返性漏层主要表现: : 无法建立正常的循环，钻井液有进无出；无法建立正常的循环，钻井液有进无出； 无法随钻堵漏无法随钻堵漏, ,必须专堵或停钻堵；必须专堵或停钻堵； 用常规

11、桥堵技术无法解决。用常规桥堵技术无法解决。特点：1.施工方便，材料廉价施工方便，材料廉价 ；2. 固结物承压能力较好；固结物承压能力较好；3.广谱性堵漏体系；广谱性堵漏体系；4.尤其适用于地层温度不高条件下破碎尤其适用于地层温度不高条件下破碎地层封堵。地层封堵。不足：1.光钻杆施工光钻杆施工 ；2.深井施工风险较大；深井施工风险较大；3.储层伤害严重。储层伤害严重。2、防漏堵漏、防漏堵漏技术技术中型及恶性漏失封堵技术之二双液法堵漏技术 双液法堵漏技术尤其是廉价双液法堵漏技术尤其是廉价的坂土的坂土/水泥复合堵漏先后在水泥复合堵漏先后在patolon-2、yagyi-1x和和patolon -2s

12、t多井段使用，统计表明该技多井段使用，统计表明该技术堵漏效果明显，一次堵漏成功术堵漏效果明显，一次堵漏成功率高于率高于80%，具有推广意义。，具有推广意义。3.开发井堵水技术 （1）胜利油田草20-平17井； 该井生产至2006年3月，出水严重，日出水量200多方，产油量由3吨降至0，通过多次施工，出水问题一直未得到解决，被迫停产。2012年12月1日施工，应用阳离子化学堵水剂150方，注入压力由4mpa,上升到12mpa，投产后，日产油5吨，目前已连续生产4个多月，产油量稳定，水层得到有效封堵。3.开发井堵水技术 （2）胜利油田草20-平75井 该井生产初期就出现水窜现象，产油量很低，未达到

13、设计要求，效益低而停产。2013年3月29日进行水平井（水平段长500m)堵水施工，首先泵入10方油层保护液；之后泵入150方堵水液；最后泵入10方清除液。该井目前正在进行注气工作，注气压力由过去的8mpa,提高到15mpa.3.开发井堵水技术 （3）孤岛采油厂gb1n11井 胜利油田孤岛采油厂稠油热采已经进行胜利油田孤岛采油厂稠油热采已经进行20多年，产出液含水量高，气窜严重，开发多年，产出液含水量高，气窜严重，开发效益低。效益低。 2012年年11月月3日日 ，现场使用阳离子化学，现场使用阳离子化学堵漏封窜技术，共注入堵漏封窜技术，共注入120方堵漏封窜剂，方堵漏封窜剂，收到较好的效果。收到较好的效果。3.开发井堵水技术 通过对gb1n11井的封窜施工，注气压力提高5mpa,油井混合液出口温度下降5度以上，周边6口井受益，平均日增油15多吨，该封窜剂耐温达到