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首頁 > 化學論文 > > 江漢油區套管漏失井現狀與化學堵劑封堵工藝
江漢油區套管漏失井現狀與化學堵劑封堵工藝
>2023-06-17 09:00:00



1江漢油區套管漏失井現狀

淺層套管漏失由于套管外無水泥環保護,套管下井前也未進行防腐處理,直接裸露在地層中,油氣水中的鹽類等對套管進行著長期腐蝕,致使套管的抗壓、抗腐蝕能力嚴重降低。主要表現就是套管破漏,這類套管損壞采用的是堵劑封堵工藝。目前江漢油區內部油、水井套管破漏達到了164口,其中水泥返高以上套管破漏155口,占總破漏井數的94.5%.根據施工情況來看,套管破漏井主要分布在王場、黃場、廣華、鐘市、浩口、新溝等區塊,其中鐘市油田最為嚴重。

江漢油區套管腐蝕破漏周期一般在5年以上,全油田腐蝕周期在5-15年的有79口,占套管破漏井的51%,說明在江漢油區套管腐蝕情況非常嚴重。從近幾年起出的套管來看,套管破漏主要是因套管外壁腐蝕造成穿孔。

1.1水泥漿封堵工藝在江漢油區應用情況及效果分析

江漢油區2008-2012年共進行擠堵施工130次,施工井次84井次。

84井次中,其中擠堵一次成功有67井次,一次成功率為79.8%.一次不成功的有17井次,占20.2%(其中:擠堵施工2次成功的有2井次,占2.3%;施工3次成功為6井次,占7.1%;施工4次成功有4井次,占4.8%;施工5次成功有5井次占6.0%.

從統計情況分析,水泥漿擠堵施工未達到一趟工序擠堵成功的井,占總擠堵井次的約20%,總結如下:

1)一趟工序擠堵未成功主要分布在王場、廣華、浩口、鐘市、張港等區塊的1 400m以上的中上部套管破漏。

2)水泥返高以上,因沒有固井水泥的保護及遮擋,加上地層壓實成巖作用不強,巖石疏松,滲透率高,地層破裂壓力低,致使漏失井段吸水量大,擠堵泵壓低。同時,水泥漿易在疏松地層介質內突進,不能在封堵段周圍均勻分布、駐留,即使加大堵劑用量,封堵也不易成功。另外,容易壓漏地層形成新裂縫通道。

3)擠堵有效期在2年內失效的占7井次,與其他相比修套技術相比,成本低、有效期長,失效后可重新擠堵,套管內徑無變化。

2化學堵劑封堵工藝

水泥漿封堵工藝具有一定的封堵效果,但是隨著油田開發的深入,井下套管損壞情況越來越嚴重,逐漸暴露出該工藝的技術局限性。

針對淺層(水泥返高以上)套管漏失封堵工藝存在的問題,結合江漢油區的套漏井現狀,迫切需要一種新型堵劑體系重點解決一個問題,所選的堵劑體系應具有駐留性強、界面膠結強度高,粒徑小、穿透力強、封堵半徑大,稠化時間可調、抗高溫、耐鹽等優點。

江漢油田相關技術部門對其他各個油田淺層(水泥返高以上)套漏井封堵工藝調研學習,經研究決定,使用中原化學堵劑代替原有的水泥漿堵劑體系。負責堵劑研究的廠家針對這些難題,總結出“先建網、再封堵”兩步封堵的思路:選用建網劑作為前置材料,在近井地帶快速構成網狀結構的暫堵屏障,保證后期進入的封堵材料能快速地在封堵部位的近井地帶聚集固結,并且使固結后體積與固結前保持穩定,構成高強度的封堵體,封堵漏點。

中原化學堵劑體系分成三個部分:預處理劑、主處理劑、封堵劑。

1)預處理劑。預處理劑主要由多元改性有機樹脂粉復合物、無機鈣鹽混合物和復合活性分散劑等組成。預處理劑配合主處理劑使用,為有機堵劑,具備體系注入性能好,施工安全,沖刷性能好、耐壓強度高的特點。對于嚴重漏失的裂縫、孔道型地層封堵,主要是在主體封堵劑前形成一定承壓能力的段塞,建立起錨固拉網和初級屏蔽。

2)主處理劑。主處理劑由有機多元共聚材料、強度補充劑及其他化學劑復合而成,是一種初始濃度很稀的堵劑工作液,在靜止和低剪切下發育成微觀網狀結構,進而形成粘彈體。其作用是在封堵套管漏失嚴重,水泥返高以上自由段等裂縫性、溶洞型地層時,在主體封堵劑前面形成段塞屏蔽,將封堵劑與地層水隔離,建立起封堵劑的駐留屏蔽。同時,對于疏松地層,主處理劑進入疏松空間后,與地層形成膠結,也提高了地層的承壓性能。

3)封堵劑。封堵劑由超細凝膠材料、高分子膠凝、結構形成劑、流型調節劑等多種無機和有機材料成分與增韌劑復配而成,體系各組分具有良好的配伍性,進一步增強了堵劑膠結強度。高強膠結密實的固化體耐高壓以及地層水的長期沖刷。

2.1現場施工工藝技術

化學堵劑主要解決淺層(水泥返高以上)套管漏失的封堵問題,根據井況、堵劑性能和漏失狀況,確定施工工藝方案、施工參數,向地層中擠入化學堵劑,保證堵劑到達預定地層位置后,在膠結疏松的地層孔隙中膠凝,達到封竄堵漏的目的。

2.1.1選井原則

1)套管漏失井段驗證準確,套管錯斷或破裂嚴重的井不宜封堵。

2)漏失井段不宜過長,若漏失井段不止一段,建議逐一處理。

2.1.2施工工藝

1)前期準備:

①700或400型水泥車2臺;②815清水罐2臺,污水灌(或循環罐)1臺;3.8m3、8m3攪拌罐各一具,8m3計量罐一具。

2)施工要求:

①現場施工使用的油管試壓合格;②漏點以上套管試壓合格(套管短節無刺漏);③配制堵劑的攪拌罐必須清洗干凈,保證上水口無堵塞,用清水配制堵劑漿液;④施工前地面管線及井口試壓25MPa,不刺不漏為合格;⑤鉆塞前先對封堵段以上試壓,試壓過程緩慢升至既定壓力,停泵觀察,同時檢查井口、管線等有無刺漏。

3)施工步驟如下:

①搬家上井,下單封、雙封確定漏失井段,并分別用400型水泥車1檔、2檔測出漏點吸水量。

②下封隔器(Y221-114J)或填砂保護下部儲層。

③確定施工方案(空井筒平推、下光油管或者下封隔器)。

④裝千型井口,連接地面管線,對地面管匯和井口試壓25MPa,不刺不漏為合格。

⑤清水灌滿井筒,試擠清水5m3,再次落實地層吸水狀況。

⑥按設計要求配制堵劑并擠入堵劑,注意擠入排量,控制施工壓力;正擠清水(施工過程注意壓力變化,壓力達到15 MPa時,不論堵劑或頂水是否擠完都要停止施工,緩慢放壓,必要時還應及時反洗井)。

⑦關井候凝72h.

⑧鉆塞:下鉆塞管柱探塞面后,上提管柱1根,試壓10 MPa,穩壓10min,合格后繼續沖鉆至原漏點下界,試壓8MPa,穩壓30min,驗證封堵效果。

2.2現場應用及效果

截至2015年6月,化學堵劑在江漢油區共施工11井次,一次封堵成功8井次,有3井次驗效不合格,再次采用水泥漿封堵后,驗效合格。一次封堵未成功的3井次是黃7斜-5、廣平7、黃9-10.

1)王北13-3CZ是化學堵劑在江漢施工的第一口井,該井通過雙封找漏確定井段552.18~554.37m之間存在著漏點,測吸水量1檔車,泵壓3MPa,排量208l/min;二檔車,泵壓6MPa,排量400l/min.通過測得的吸水量可以看出,該井漏點漏失量較大,根據以往水泥漿封堵工藝的經驗來看,封堵一次成功率很低,通常都要進行第二次封堵方能達到預期效果。該井施工時,配制預處理劑2.5m3,主處理劑4.5m3,化學封堵劑14.5m3,施工壓力由2.5↑5↑7MPa,關井前觀察壓力可以穩在5MPa左右,壓力不降。鉆塞后驗效,油管打壓8MPa合格,穩壓30min壓力不降,封堵一次成功。

2)黃9-10是在2015年6月份施工的,該井通過雙封找漏確定有兩段漏點,分別是783.40~788.94m和847.19~852.42m,吸水量分別是二檔車,泵壓為9MPa,吸水量280l/min和一檔車,泵壓為6 MPa,排量200l/min、二檔車,泵壓為11MPa,排量260l/min.

兩段漏點相隔58.25m,該井施工過程中,泵壓從7↑13MPa,關井時,油管打壓8MPa,帶壓關井,預計施工會得到應有的效果,但鉆塞后驗效,油管內打壓8MPa,30min↓4MPa.再次使用水泥漿15m3重新擠堵,才達到封堵效果。

除了此3口井,具有一些客觀上真實存在的原因,其他井次均達到了一次封堵成功的效果,證明化學堵劑在某種程度上的確能夠解決淺層(水泥返高以上)套管漏失封堵成功率低的難題。在施工過程中,發現問題后及時改進施工工藝和堵劑量,在后續的施工中沒有再出現封堵不成功的現象??偠灾?,化學堵劑封堵工藝值得在油田范圍內推廣。

3結論及建議

1)對于套管破漏在水泥返高以上或高滲透的大孔道地層,化學堵劑封竄堵漏體系首先要預堵建立駐留屏障,在封堵目標層快速形成具有一定承壓能力(5MPa左右)的互傳網架,使封堵劑能有效駐留在目標層,不會流失,從而大幅度提高封堵成功率,減少堵劑用量,解決了普通堵劑(水泥漿)難以解決的技術難題。

2)化學堵劑封竄堵漏體系采用多種活性材料,在井下溫度、壓力和流體的動態沖蝕條件下,在封堵目標層位形成微膨脹、界面膠結強度高、耐沖蝕的固化體,使界面過渡層硬度和強度大大提高,在各種堵漏工況下,都能將周圍介質膠結成一個牢固的整體,提高了施工后的固化體對注水等高壓作業的承受能力,從根本上提高了施工有效期。

3)化學堵劑封竄堵漏劑體系的懸浮穩定性和初終凝時間可以控制的可靠性高,能夠做到停留在井筒內的漿液在預定的較長時間內保證良好的流動性,不會沉淀和凝固,一般在1.5~10h以內可調,提高了施工的安全性和可靠性;而普通堵劑(水泥漿)一旦進入漏失地層,在高壓、高溫的條件下,便會快速失水,形成一定結構和強度的固化體,增加了管柱卡的風險。

4)目前現場配灰過程中,采用的是人工倒灰的方式,封堵材料的裝配標準是50kg/袋,配制15m3的封堵劑需要17t的封堵材料,也就是說需要傾倒300多袋的材料,工人勞動強度極高,施工現場粉塵大,干灰很容易進入眼睛,對人體造成傷害,若天氣炎熱還會造成工人中暑。建議裝封堵材料的方式效仿鉆井固井隊,使用專用灰罐裝載干灰,然后通過機器吹灰的方式完成配灰過程,這樣可以極大地減輕工人勞動強度,提高施工時的安全性。

5)目前施工現場使用的攪拌罐有1.5m3、3.8m3、8m3三種,由于預、主處理劑經過一段時間會呈果凍狀,因此配制處理劑和封堵劑必須使用不同的攪拌罐,否則容易將上水管線堵死,通過已經施工的幾口井,現場使用的堵劑量一般為預處理劑2.5m3,主處理劑5m3,化學封堵劑15m3,如果現場能再多配置一個6m3的攪拌罐將會提高施工的連續性,達到更加理想的效果。

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