套漏井复合型化学堵漏技术探讨

套漏井复合型化学堵漏技术探讨

姜靖辉

中国石化江汉油田分公司石油工程技术研究院采油工艺研究所

摘要：目前，油田套漏井日益增多，严重影响油井生产效率。分析了现有堵漏技术存在的问题，提出了套漏井复合型化学堵漏技术，介绍了复合型化学堵剂的性能评价及室内试验，拟增强封堵效果、延长有效期，取得了一定的认识，为油田的稳油增产提供技术参考。

关键词：套漏井 化学堵漏 封堵 有效期

前言

近年来，油田套漏井日益增多，严重影响油井生产效率。目前的堵漏技术存在的问题：（1）水泥挤堵技术应用广泛、适应性强。但是施工周期较长（6～15d），工序繁琐。（2）机械方法堵漏技术（小套管固井、套管补贴、封隔器卡堵等）存在工序复杂、施工周期长、施工成本较高等问题。针对常规无机胶凝材料堵漏和热固性树脂堵漏技术，封堵效果差、有效期短等问题，提出套漏井复合型化学堵漏技术拟增强封堵效果，延长有效期，为油田的稳油增产提供技术支撑。

堵漏技术现状

一、机械堵漏技术

机械堵漏技术主要包括套管补贴技术、封隔器卡堵技术等。套管补贴技术利用膨胀管技术进行套管修补：密封承压效果好、封堵井段通径大，深度、长度不受限；不影响泵挂的下入深度；施工工艺简单、可靠性高、有效期长；可重新射孔，实现完全或部分打开。缺点是修复后套管通径变小、施工费用较高。封隔器卡堵技术具有工艺简单、工期短、应用范围广、施工费用低等优点，但存在封卡不严、长效期需要进一步验证等问题。

二、水泥挤堵堵漏技术

水泥挤堵是目前挤堵漏点常用的手段之一。该技术应用广泛、适应性强。但是堵剂存在不能有效的驻留在封堵层，堵剂挤至设计位置后未凝固前就会有漏失；堵剂固化后强度低、脆性大、不能与周围的介质形成有效的胶结、在高温和压力的作用下容易失效，堵剂的安全可靠性需要进一步观察，此外堵剂施工周期较长，工序繁琐（通井、刮套、坐封、填砂、找漏、挤堵、钻塞、冲砂、打捞等），施工费较高，不利于油田降本增效。

树脂类化学堵剂分为吸收膨胀型与固化型，吸水型树脂堵剂遇水膨胀形成交联聚合物，驻留在套漏位置，通过填充与压实作用下，有效的封堵套滤层位。分子结构分类可分为阴离子型、阳离子型、非离子型和复合离子型。树脂类化学堵剂有易挤入地层、封堵强度大、效果好等优点，但存在成本高、施工工序复杂等问题。

复合型化学堵剂性能评价

一、复合型堵剂性能技术要求

根据套漏井的现场情况，化学堵漏技术所研制堵剂需要达到以下几种性能：

（1）堵剂能快速形成网络结构，并且可以驻留在封堵层内封堵目标层；

（2）可以形成强度较高的固化体：在一定温度和压力条件下，通过系列的化学反应，够在目标封堵层位形成抗压强度较高、韧性较好、有效期长的固化体；

（3）在各种套损井复杂环境下，能将周围各种介质胶固结成一体，与所胶结的界面具有较高固结强度；

（4）堵剂需必须流动性好，注入压力低，可注入性能强，初终凝时间可调节；

（5）堵剂在固化后有具有强的韧性、抗腐蚀和稳定性等。

二、主要材料组成

用正交试验筛选出下列基本材料组成：结构形成剂、胶凝固化剂、膨胀型活性填充剂、活性微晶增强剂、活性增韧剂、性能调节剂。

（1）结构形成剂：主要功能是快速形成相互交叉网状结构；

（2）胶凝固化剂：主要功能是使化学堵剂形成高强度的固化体；

（3）膨胀型活性填充剂：主要功能是强化堵剂固化体的界面胶结强度；

（4）活性微晶增强剂：主要功能是使固化体结构致密，强化固化体本体，提高界面胶结强度；

（5） 活性增韧剂：主要功能是提高堵剂固化体的韧性，提高界面胶结强度；

（6）施工性能调节剂：主要调节堵剂的初终凝时间。

三、主要技术指标

适应井温：30～100℃；

表现粘度：300～600mPa·s；

可控反应时间：4～8h；

固化后抗压强度：≥10MPa。

堵剂室内试验

一、堵剂强度与驻留性试验

套损井堵漏技术关键在于胶结强度高低，油水井封堵失败的主要原因是堵剂固化后，自身强度韧性和与周围的界面胶结强度不够。因此必须保证堵剂固化后本身的强度，还需保证堵剂与周围界面胶结强度。

用封堵模拟实验仪模拟漏失地层孔隙结构，堵剂在压差作用下快速形成网架结构，特征是承受压力突然上升。在模拟现场井下的温度、压力的作用下，使堵剂在特制的井筒内逐渐形成与井筒内壁胶结的固化体，模拟整个井下堵剂固化的过程。

试验结果见表1。复合堵剂与油井水泥、超细水泥相比，性能完全不同。复合堵剂由于引入了结构形成剂和多种添加剂，堵剂进入岩心后，能够在很短时间内形成具有一定承压能力的互穿网络结构，有利于堵浆在漏失层内的驻留。而且由于活性添加剂与胶结固化材料形成的水化反应，使界面过渡层硬度和强度大大提高，再加上堵剂的微膨胀作用，强化了界面胶结强度。

表 1 试验数据统计情况

封堵层形成的速度和强度试验见表1，表1以看出，化学堵剂进入漏失层后能快速形成封堵层，不会从漏失层中全部漏失掉，有较强的驻留性。而常规堵剂在漏失层中没有驻留性。

二、施工性能试验

从表1以看出，化学堵剂配制容易，悬浮稳定性强，堵浆流动性好，易于泵入，便于施工。初终凝固时间可以调整，确保施工的顺利进行。

三、抗温性能

使用封堵模拟试验仪研究了温度对复合堵剂性能的影响，复合堵剂在高温下反而强度较高，适应于高温深井。

结论与建议

室内试验表明，化学堵漏技术较机械封堵技术施工成本低，安全性相对较高，但尚需进行现场应用的验证，且针对不同井况与地层具有一定的局限性。建议加大套漏井化学堵漏技术研究，提升堵剂封堵强度，延长封堵有效期，为油田的稳油增产提供有效技术支撑。