油水井破损套管修复课件

新型化学堵漏修复技术的

研究与运用

编写人：杨振杰新型化学堵漏修复技术

的运用领域封堵大孔道，调层增产的油气井；封堵水层和高压盐水层；挤堵炮眼。因固井质量差，造成层间窜和水淹油层，无法正常生产的油水井；因自由段套管和封固段套管腐蚀破损造成漏失，影响正常生产的油水井新型化学堵漏修复技术研究

能够解决的具体问题堵剂的驻留问题，减少堵剂用量，保护储层解决油水井堵漏效率问题，保证多压力系统长井段井一次施工成功强采强注条件下提高措施井施工有效期的问题施工安全性问题

实验仪器

HTHP封堵模拟实验仪

模拟井下流体渗流的动态养护过程模拟实际的化堵工况主要用于界面胶结强度研究项目的试验装置XAN-JMD高温高压界面胶结强度实验流程Ø25×80mm实验压力80MPa分辩率0.01ml主要用于测定热采井封窜堵漏剂界面胶结强度和抗窜强度实验仪器封堵结构模拟试验仪主要用于测定堵剂在漏失层内形成封堵层的速度

抗压强度和应变试验仪

主要用于测定封堵层的结构强度实验仪器

采用XRD、SEM、TGA等微观结构测试方法观察封固材料浆体试样固化体内部和界面微观结构，研究作用机理

新型化学堵剂基本性能

的评价实验堵剂的驻留性和胶结强度封堵层结构形成速度堵剂的抗冲蚀性能堵剂的施工性能堵剂的抗温性能堵剂强度随时间的变化关系(0-30min)胶结强度MPa图例新型堵剂油井水泥新型堵剂胶结强度随时间的变化关系(0-24h)胶结强度MPa常规无机堵剂强度随时间

的变化（0-24h）胶结强度MPa超细水泥强度随时间

的变化（0-24h）胶结强度MPa驻留性和胶结强度

实验（大排量）胶结强度MPa图例新型堵剂油井水泥封堵层的形成速度

和强度试验

样品号

封堵层形成时间（s）封堵层厚度（mm）封堵层粘接强度（KPa）备注1#配方672832．66

2#配方453041．16

3#配方283250．39

油井水泥无封堵层形成00全部穿过模拟漏层超细水泥无封堵层形成00全部穿过模拟漏层室内试验-性能评价实验

温度与胶结强度的关系

室内试验

固化体微观结构研究油井水泥固化体微观结构新型化学堵剂固化体微观结构室内试验（动态养护）

-油井水泥固化体内部微观结构

室内试验（动态养护）

-油井水泥固化体内部微观结构

室内试验（动态养护）

-水泥般土堵剂固化体胶结界面微观结构

室内试验（动态养护）

-水泥般土堵剂固化体胶结界面微观结构

室内试验（静态养护）

-新型化学堵剂固化体内部微观结构

室内试验（动态养护）

-新型化学堵剂固化体内部微观结构

室内试验（静态养护）

-新型化学堵剂固化体界胶结界面微观结构

室内试验（动态养护）

-新型化学堵剂固化体界胶结界面微观结构

室内试验（动态养护）

-新型化学堵剂固化体界胶结界面微观结构图8表面层被溶蚀后露出的新鲜表面室内试验（动态养护）

-新型化学堵剂固化体界胶结界面微观结构

油井水泥堵剂胶结界面微观结构模型（静态养护）钢管固化体本体油井水泥堵剂胶结界面微观结构模型（动态养护）钢管固化体本体新型化学堵剂胶结界面微观结构模型（静态养护）钢管固化体本体新型化学堵剂胶结界面微观结构模型（动态养护）钢管固化体本体机理分析

新型化学堵剂进入封堵层后，能够通过特殊的机制，快速形成网架结构，有效地滞留在封堵层内

通过各种材料的协同增效作用，在胶结界面形成高强度、耐高压水流冲蚀的水化产物

微膨胀和活性微细材料的填充作用

多相复合材料，多次水化反应，再愈合机理新型化学堵剂的性能特点

新型化学堵剂能够快速形成具有一定强度的整体网架结构，从而解决了堵浆的驻留性问题

对于套管破损位置在自由段或高渗透的大孔道地层，新型化学堵剂能在封堵目标层快速（30s左右）形成具有一定承压能力（4MPa左右）的网状封堵层[3]，使化学堵剂能有效地驻留在目标层，不会流失，从而大幅度提高了封堵成功率

新型化学堵剂的性能特点新型化学堵剂能够实现找漏堵漏施工一体化

由于新型化学堵剂在进入封堵目标层后能快速形成网状封堵层，使施工压力明显升高（上升幅度3-15MPa），从而能够在堵漏修复施工时及时发现漏层，实现找漏堵漏施工一体化，使该堵剂能用于无法确定漏层位置的井[3]。而普通堵剂无法在封堵目标层快速形成封堵层，因而无法找漏

新型化学堵剂的性能特点新型化学堵剂具有较高的界面胶结强度新型化学堵剂采用多种功能性活性材料，从改善堵剂固化体界面微观结构入手，优化水化产物的化学组分，消除了在井下温度、压力和流体的动态冲蚀条件下使封堵失效的各种内在隐患。

新型化学堵剂的性能特点新型化学堵剂能够从根本上提高堵漏施工的安全性，给各种高难度复杂井的施工创造有利条件通过重点解决堵浆的悬浮稳定性和初终凝时间控制的可靠性问题，新型化学堵剂作到了停留在井筒内的堵浆在预定的较长时间内能够保证良好的流动性，不会沉淀和凝固，而堵浆一旦进入漏失地层就能够快速形成结构和强度，提高了施工的安全性和可靠性新型化学堵剂正是由于这一特点，在现场能够长时间间断挤堵施工，以建立起必要的承压能力。而常规堵剂必须在极短的时间内完成施工，否则会发生重大施工事故。

施工工艺根据施工井的具体情况，制定配浆方案，使之适应不同套管破损程度、不同井温和不同漏失特征的施工井根据施工难度和深度，选择空井筒全井平推、下管柱挤堵和下管柱下封隔器挤堵等施工方法在现场施工过程中动态调整各项施工参数文33-107井完钻井深：3300M水泥返高：2268M投产日期：1984年4月存在问题：自由段套管腐蚀穿孔漏失和封固段套管变形破裂造成的漏失严重，且漏失点多，具体位置不清，多次上大修无法修复，准备报废文33-107井施工工艺应用找漏堵漏一体化工艺，进行自由段破漏套管的化学堵漏修复S2下2，4，52762.6-2880米的挤堵封层应用找漏堵漏一体化工艺，封固段变形破裂段套管严重窜漏的堵漏修复套损1500m2268m3300m套损2300m出水层2762-2880m文33-107井水泥返高2268m套漏段850m1500m0211507801500文33-107井第一次施工示意图施工演示示意图施工压力变化示意图井深压力MPa9002300文33-107井第三次施工示意图施工演示示意图施工压力变化示意图水泥返高2268m1400m2300m套漏段压力MPa1400井深12312200m文33-107井施工效果

试压情况：套管自由段15MPa，封固段25MPa，挤堵封层段35MPa投产情况：日产原油8-13t,经注水见效后，产量稳到30t/d

施工成本：三次施工总费用25万元胡7-186井完钻井深：2200m水泥返高：1413.5m套漏井段为1262.71-1416.30m漏失量430m3/d×13MPa试挤压力：5挡，0-4MPa，停泵后降至0胡7-186井施工情况堵剂配制：考虑到该井套管破损漏失严重，因此配制了新型化学堵剂：配浆水=1.3:1的高浓度堵浆施工压力：堵浆未进破损井段—负压抽吸，堵浆进入破损井段后—4MPa，施工完成—12MPa稳压不降。试压情况：48h后试压20MPa不降合格侧10-56井

该井于2000年9月侧钻投产1726.5~2415m为4″小套管因2103.5~2408.4m固井质量不合格窜槽射孔层位S3中9-10(2269.1-2352.8)附近井段2162.8-2366.2及2399.8-2409.7各有36.7m/27n的水淹层和5.4m/2n的高压水层一投产含水即高达100%侧10-56井施工的技术难点

挤堵后井筒内不能留塞，一但出现桥塞或沉降固化体需要钻塞时,既要等配套的小套管工具，钻塞时又容易造成悬挂器及上下套管转弯部位的偏磨损坏,严重时使油井报废对堵漏剂的要求：既要保证悬浮稳定性绝对可靠，又必须具备在进入漏失地层后快速失水形成具有一定抗压强度的高质量封堵层侧10-56井施工的技术难点

对施工工艺要求高：必须严格控制施工压力，确保悬挂器的安全性能，同时又要保证有足够的泵入压力以满足封堵窜漏的需要用常规的堵剂进行挤堵施工很难完成如此复杂的高难度措施井，以至该井从发现问题后长期未上作业

侧10-56井施工过程本次封窜正是应用了新型化学堵剂进入地层后具有较好的驻留性能，通过先进的控制工艺确保封堵效果和井筒内不留塞，即施工达到预定控压指标后即可卸井口，下放管柱冲洗井筒至人工井底侧10-56井施工过程该井施工前试挤压力仅为5MPa根据封窜井段和平衡压力下的注入量设计新型化学堵剂用量6t施工中堵剂进入窜漏井段0.5m3后注入压力开始平稳上升，达到20MPa后通过间断变更注入排量确保悬挂器的安全和堵剂有效地进入窜漏层施工结束时压力23MPa，稳压15min不降侧10-56井施工过程待压力扩散3h后，在堵剂初凝前即加深施工管柱(下部管柱为∮76mm尖钻头+2″油管800m)冲塞至井底，解决了挤堵后井筒内不能留塞的技术难题候凝36h后再次探冲至井底，试压11MPa，稳压30min不降，施工成功再对部分原生产层位重炮后下泵生产，该井措施前日产液29.2t/d，日产油0.2t/d,含水99.3%；措施后日产液10.5t/d，日产油6.9t/d，含水34.3%，日增油6.7t/d,含水下降了65个百分点，使该井得以正常生产。卫125井卫125井是一口因套漏、严重出砂、产层出水而长期关停的报废油井，套管腐蚀较严重该井完钻井深3063.86m，油套水泥返高852m通过测井找漏，发现漏失段为1264m~1349m，

泵压2MPa下日漏失量760m3卫125井要求封堵1264m~1349m漏失段和1589.2m-1601.2m出水层施工程序原计划为先卡封堵下层，达到施工稳压指标后解封上提管柱堵套漏段由于套管老化，卡封挤堵下部出水层安全系数较低，为此，该井需先堵套漏再堵层，分两次施工

卫125井施工技术难点由于上部套漏段地层相对疏松，漏失量很大，堵剂能否在近井地带有效驻留并行成高强度封固体（承压≥15MPa）是决定此井套管修复成败的关键

卫125井施工过程

-第一次施工空井筒平推封堵套漏段（地层出砂相当严重），设计用量18m3新型化学堵剂进入地层8m3后泵压由0MPa上升为3MPa，随着新型化学堵剂进入地层量的增加，泵压呈波动式上升通过工艺控制，堵剂进入地层15m3时泵压上升到10MPa；以后直线上升至23MPa，停泵后稳压22MPa15min不降卫125井施工过程

-第二次施工下笔尖挤堵出水层，设计堵浆用量8m3，最高施工限压20MPa施工中压力上升平稳，最终稳压19MPa候凝36小时后钻塞，全井筒试压12MPa合格措施后日产油20吨，现累计增油4000余吨，多年的废弃井又焕发了青春

卫22-34（油井）该井为一口油井，完钻井深2875.0m，水泥返高1800m因严重出水、出泥浆，需上化堵措施用DDL-3找漏，并通过251-3+754-5封隔器双封找漏证实该井有两个漏点：分别为409.4m套漏点，日吸水量1081m3；637m套漏点，日吸水量67m3

卫22-34施工技术难点两漏失点同位于水泥返高以上，漏失点浅，漏失量大，吸水量差异大，井温和漏失压力低，围岩承压能力差该井油层压力高，关井测井口压力为8MPa，挤堵时对漏点干扰大，且套管老化，要求施工压力不能太高，施工难度很大

卫22-34施工过程2001.4.10施工中该井填砂保护下部油层，砂面为2330m采用空井筒平推工艺挤堵前用石灰泥160m3对该井套漏段进行了预处理，然后对两套漏点分别进行挤堵通过间断挤注工艺，将套管的压力由负压逐步提高到10MPa以上卫22-34施工过程共挤堵浆30m3，最高施工压力15MPa施工结束后养护36h，钻塞后试压12MPa合格后顺利投产新型化学堵剂解决了浅层套漏封堵的难题，比大修换套的费用降低了大约60%胡5-130井

完钻井深3445m,封堵井段1930m-2184m，有效厚度41m/21n砂面位置2892m,是一口大跨度封堵井，层间差异大，底部口袋太深（700m）施工前700型水泥车不同排量试挤结果0.35m3/4挡/12MPa、0.28m3/3挡/8MPa、0.2m3/2挡/3MPa胡5-130井工艺技术关键

利用新型化学堵剂能够间断挤堵施工的特点，克服层间差异，确保封堵井段所有封堵层处理半径相对均衡，获得较高的整体承压能力

胡5-130井施工过程

正挤堵剂时泵压由5档11MPa降至4档4MPa堵剂进入地层后开始严格计量不同压力下的注入量，使泵入压力呈阶梯式盘升，确保堵剂能够进入吸水能力较差的封堵目标层施工结束后封堵层承压能力达到35MPa养护36h后钻塞，验效压力25MPa合格说明新型化学堵剂具有很好的可控性和处理较大井段、较大层间差异的能力

大港油田板836-6井完钻井深：3147m（斜），是一口新投井存在问题：试油过程中发现3040.1m-3048.6m井段属于油水同层，决定对该井段实施封堵后对主力油层重炮补孔试油试压情况：施工前试挤，测得吸水指数为0.42m3/min/8MPa。大港油田板836-6井施工难点：封堵深度必须严格控制，以防止施工后对主力油层造成伤害，但封堵强度又必须符合设计要求施工情况：现场仅配制新型化学堵剂7m3，施工完成后施工压力上升为35MPa试压情况：钻塞后试压15MPa，15min压力不降大港油田板836-6井投产情况对板Ⅰ12990.5~2997.8m井段用φ89-1射孔枪重炮射孔成功，产液量正常，证明封堵半径符合地质设计要求施工分析邻井进行类似施工时往往需注入般土水泥堵浆上百方，仍难以达到施工设计的试压要求，更谈不上对堵层深度的控制及储层保护

河南油田下D9-354井概况：该井由于1150-1250m存在低压亏空漏失层，致使固井液低返100m，返高为1170m，因固井液返高不够，1050-1230m的5个油层与相邻的水层没有分隔开，固井质量不合格施工要求是：在1072-1178m井段工程射孔5段：1072-1073m，1094-1095m，1116-1117m，1149-1150m，1177-1178m，通过挤堵分隔油水层。河南油田下D9-354井存在的问题：由于层间差异大，运用常规堵漏工艺，需施工4次以上现场施工及效果：为解决这5个封堵段吸水压力差异大的问题，减少施工次数，运用新型化学堵剂压力可调的特点，同时挤入这5段炮眼，实现对5个油层的有效分隔。该井通过二次施工，共用堵浆18m3，成功分隔了1050-1230m的5个油层。河南油田新泌57井概况：根据新泌57井的电测资料分析，该井2060.0m~2170.0m井段固井质量不合格，导致射孔投产后产层段与2114-2125m和2170-2179m的高压水层窜通，致使2151.6-2154.8m，2157.6-2158.8m两套油层含水100%，不能正常投产施工要求：从射孔段挤入堵浆，封堵水层，对固井质量不合格段封窜，然后重炮射孔投产河南油田新泌57井存在的问题：施工前该井作业时日出水量达到160m3，施工难度大现场施工及效果：该井施工用新型化学堵剂配制的堵浆6m3，施工压力达到42MPa，通过用同位素高压验窜证明封窜一次成功。

青海油田涩北二号气田6-3-3井概况：青海油田涩北气田400-800m的气层，其地层基本上无胶结，为松散的细砂层，生产过程中出砂严重。压井液比重达到1.10-1.20就发生严重的漏失，而比重过低，气层又会迅速窜到地面。为解决该气田的封堵问题，国内有多家油田在该油田进行堵漏施工，但施工成功率低，有效期短，许多井需施工4次以上才勉强成功，最多的达8次也未成功青海油