[教育]陽離子化學(xué)堵漏技術(shù)在鉆井及開發(fā)中的應(yīng)用

1、陽離子化學(xué)堵漏技術(shù)在鉆井及開發(fā)中的應(yīng)用,,匯 報(bào) 內(nèi) 容,一.堵漏堵水技術(shù)發(fā)展回顧二.陽離子化學(xué)堵漏堵水技術(shù)研究三.嚴(yán)重井漏堵漏及開發(fā)井堵水技術(shù),一.堵漏堵水技術(shù)發(fā)展回顧,井漏是石油鉆探過程中普遍存在的復(fù)雜問題。井漏引起的井下復(fù)雜事故，對鉆井施工造成極大危害，是石油工程界十分關(guān)注的問題井漏及開發(fā)井堵水成為國內(nèi)外石油工程界至今尚未完全解決的技術(shù)難題。,發(fā)生井漏的原因,① 井筒內(nèi)的液柱壓力大于地層孔隙、裂縫或溶洞中流體的壓力，對地

2、層存在正壓差；② 地層中存在漏失通道，以及較大的足夠容納漏失液體的空間；③ 漏失通道的開口尺寸大于外來工作液中固相的粒徑。,開發(fā)井出水的原因,1.油層周邊存在邊水或底水；2.邊水或底水與油層存在流動通道；3.邊水或底水的壓力大于油層壓力；4.油水同層;5.水的流動阻力小于原油的流動阻力。,堵漏技術(shù)發(fā)展歷程,1.遇漏就堵，以堵為主，堵漏成功率低的初始階段;2.以堵為主,堵防結(jié)合,堵漏技術(shù)發(fā)展階段;3.以防為主,防堵結(jié)合

3、,防漏堵漏科學(xué)發(fā)展階段。,堵漏技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)分析,1、橋接材料堵漏技術(shù)橋接堵漏是利用不同形狀、不同尺寸、變形惰性材料，以不同的配方混于鉆井液中直接注入漏層的一種堵漏技術(shù)。技術(shù)關(guān)鍵：“架橋”當(dāng)顆粒選擇恰當(dāng)時(shí)， 形成裂縫喉道內(nèi)架橋封堵， 封堵層厚且致密；,,利用橋架粒子在裂縫喉道處先形成架橋，在充填粒子的充填作用下形成致密封堵層。,裂縫,1、橋接材料堵漏技術(shù),,當(dāng)顆粒偏大時(shí)，形成裂縫端口卡喉，造成假堵現(xiàn)象，堵漏材料在漏層井壁

4、附近堆積，封堵層疏松不致密，未進(jìn)入漏層深部，下鉆通井易再次漏失。,,裂縫,裂縫,,△ P,,裂縫端口,裂縫端口,1、橋接材料堵漏技術(shù),堵漏成功率低的原因：“封門”,,,,1、橋接材料堵漏技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn): (1)經(jīng)濟(jì)、方便、安全； (2)對鉆井液性能影響小等；缺點(diǎn)： (1)橋堵劑與漏層孔喉半徑匹配困難；（2）橋堵劑抗溫、抗壓能力差；（3）用量大，堵漏成功率低。,2、高失水劑堵漏技術(shù),堵漏原理：“封壁”

5、破壞膠體穩(wěn)定，在滲透性地層快速失水，在井壁近處形成厚泥餅,起到封堵作用。,2、高失水劑堵漏技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)：（1）堵漏施工時(shí)間短，施工工藝簡單；（2）堵漏劑用量少。缺點(diǎn)：（1）泥餅承壓能力差；（2）易發(fā)生粘附卡鉆；（3）對裂縫、溶洞型漏失堵漏效果差。,圖3-2 復(fù)合顆粒在裂縫中架橋示意圖,3、稠化堵漏技術(shù),,,裂縫端口,堵漏原理:”阻流”大幅度提高流體粘度,增加流動阻力。同類堵漏技術(shù)有：剪切稠化堵漏；柴油-水泥-膨潤

6、土堵漏；雙液法堵漏;吸水膨脹堵漏;稠泥漿堵漏等。,3、稠化堵漏技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn),,,裂縫端口,優(yōu)點(diǎn):（1）密度低，交聯(lián)后粘度高；（2）交聯(lián)前粘度低，滲透能力強(qiáng)，可封堵微孔縫洞。缺點(diǎn)：（1）高分子化學(xué)材料價(jià)格貴；（2）強(qiáng)度低、承壓能力差;（3）耐溫抗鹽性能差 。,,,4.無機(jī)凝膠堵漏技術(shù),堵漏原理：“隔斷”,地層被壓裂、封堵示意圖,主要以水泥及稠化物為主，固結(jié)后形成水泥石，將漏失通道隔開，達(dá)到堵漏的目的。 另外還有MTC技術(shù)、

7、石灰乳堵漏技術(shù)等.,,,,,,,,4.無機(jī)凝膠堵漏技術(shù),水泥堵漏優(yōu)缺點(diǎn):,地層被壓裂、封堵示意圖,(1)優(yōu)點(diǎn):固化物承壓能力高.(2)缺點(diǎn):1).施工風(fēng)險(xiǎn)大;2).水泥漿密度高,擴(kuò)散速度快;3).裂縫上側(cè)易形成竄流層,堵漏成功率低.,,,,二、陽離子化學(xué)堵漏原理,堵漏原理：“阻流”+”隔斷”,,,陽離子化學(xué)堵漏理論依據(jù),（1）地層特點(diǎn)：地層是由不同礦物構(gòu)成，表面帶負(fù)電荷，易于陽離子物質(zhì)發(fā)生吸附、置換反應(yīng)，與地層表面帶負(fù)電的

8、頁巖形成復(fù)合體 。,陽離子化學(xué)堵漏理論依據(jù),（2）漏失通道流體特點(diǎn)：流提成分：鉆井液或水、油、氣。常規(guī)鉆井液表現(xiàn)為負(fù)電性，易于陽離子物助發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。反應(yīng)物特征：粘度急劇升高，膠體穩(wěn)定性變差，流動阻力大。,陽離子化學(xué)堵漏理論依據(jù),（3）離子固化反應(yīng)：正電性堵漏交聯(lián)劑加入堵漏基漿中，與鉆井液粘土懸浮顆粒形成“復(fù)合體” ，并發(fā)生離子化學(xué)固化反應(yīng)。,3、 陽離子化學(xué)稠化固結(jié)堵漏 劑,化學(xué)固結(jié)劑作用原理,一是在催化劑的作用下，誘發(fā)化學(xué)活

9、性堵漏劑發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，改善對大型溶洞、裂縫的封堵能力； 二是在反應(yīng)過程中，能大量釋放熱量和吸水膨脹。反應(yīng)速度的升高，加快化學(xué)交聯(lián)及活性基團(tuán)間的固結(jié)反應(yīng)，達(dá)到快速堵漏的目的。,4、陽離子化學(xué)堵漏機(jī)理,封得嚴(yán),固得牢,停得住,進(jìn)得去,化學(xué)堵漏劑進(jìn)入漏失通道，在地層溫度、壓力作用下，各組分之間發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)，形成了最佳協(xié)同效應(yīng)，使各組分在漏失通道中首先與鉆井液作用發(fā)生滯流，隨流動速度的降低，迅速發(fā)生交聯(lián)、固結(jié)反應(yīng)，

10、達(dá)到封堵漏失通道的效果。隨封固段的延長，承壓能力提高(>15MPa/m）。,化學(xué)堵漏劑具備的性能：,進(jìn)得去、停得住、固得牢、封得嚴(yán)、承壓高,5、陽離子化學(xué)堵漏配方組成,正電性化學(xué)交聯(lián)劑陽離子化學(xué)稠化固結(jié)劑陽離子吸水膨脹劑化學(xué)引發(fā)劑粘度調(diào)控劑低密度填充劑,6、陽離子化學(xué)堵漏特點(diǎn),交聯(lián)時(shí)間 可控、可調(diào)堵漏漿密度 可控、可調(diào)堵漏漿粘度

11、 可控、可調(diào)堵漏漿稠化時(shí)間 可控、可調(diào)固結(jié)強(qiáng)度 可控、可調(diào)配制、施工工藝 簡單、安全,,,,,,,三.嚴(yán)重井漏堵漏及開發(fā)井堵水技術(shù),堵漏劑都是配制成流體的形態(tài)進(jìn)入漏層。橋接堵漏劑遇到這種漏層也會大量漏失，而不能在漏層入口附近堆積，無法對入口處起到封堵作用。只有在漏層入口處滯留，并發(fā)生膠結(jié)硬化等作用的材料，才能有效。,處理惡性漏失的主要技術(shù)難點(diǎn)：,⑴

12、 漏層位置難以準(zhǔn)確確定⑵ 漏速快，漏失量大(3) 裂縫寬、孔洞大,,主要解決方法：陽離子化學(xué)堵漏法、雙液堵漏法……,1.失返性漏失的處理,失返性漏層主要表現(xiàn):,⑴ 無法建立正常的循環(huán)，鉆井液有進(jìn)無出；⑵ 無法隨鉆堵漏,必須專堵或停鉆堵；⑶ 用常規(guī)橋堵技術(shù)無法解決。,特點(diǎn)：1.施工方便，材料廉價(jià) ；2. 固結(jié)物承壓能力較好；3.廣譜性堵漏體系；4.尤其適用于地層溫度不高條件下破碎地層封堵。,不足：1.光鉆桿施工

13、 ；2.深井施工風(fēng)險(xiǎn)較大；3.儲層傷害嚴(yán)重。,2、防漏堵漏技術(shù),中型及惡性漏失封堵技術(shù)之二——雙液法堵漏技術(shù),雙液法堵漏技術(shù)尤其是廉價(jià)的坂土/水泥復(fù)合堵漏先后在Patolon-2、Yagyi-1x和Patolon -2st多井段使用，統(tǒng)計(jì)表明該技術(shù)堵漏效果明顯，一次堵漏成功率高于80%，具有推廣意義。,3.開發(fā)井堵水技術(shù),（1）勝利油田草20-平17井； 該井生產(chǎn)至2006年3月，出水嚴(yán)重，日出水量200多方，產(chǎn)油量

14、由3噸降至0，通過多次施工，出水問題一直未得到解決，被迫停產(chǎn)。2012年12月1日施工，應(yīng)用陽離子化學(xué)堵水劑150方，注入壓力由4Mpa,上升到12Mpa，投產(chǎn)后，日產(chǎn)油5噸，目前已連續(xù)生產(chǎn)4個(gè)多月，產(chǎn)油量穩(wěn)定，水層得到有效封堵。,3.開發(fā)井堵水技術(shù),（2）勝利油田草20-平75井 該井生產(chǎn)初期就出現(xiàn)水竄現(xiàn)象，產(chǎn)油量很低，未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，效益低而停產(chǎn)。2013年3月29日進(jìn)行水平井（水平段長500m)堵水施工，首先泵入10

15、方油層保護(hù)液；之后泵入150方堵水液；最后泵入10方清除液。該井目前正在進(jìn)行注氣工作，注氣壓力由過去的8Mpa,提高到15Mpa.,3.開發(fā)井堵水技術(shù),（3）孤島采油廠GB1N11井 勝利油田孤島采油廠稠油熱采已經(jīng)進(jìn)行20多年，產(chǎn)出液含水量高，氣竄嚴(yán)重，開發(fā)效益低。 2012年11月3日 ，現(xiàn)場使用陽離子化學(xué)堵漏封竄技術(shù)，共注入120方堵漏封竄劑，收到較好的效果。,3.開發(fā)井堵水技術(shù),通過對GB1N11

16、井的封竄施工，注氣壓力提高5Mpa,油井混合液出口溫度下降5度以上，周邊6口井受益，平均日增油15多噸，該封竄劑耐溫達(dá)到350度。 該井投入產(chǎn)出比達(dá)到1:100，經(jīng)濟(jì)效益高。,化學(xué)堵漏劑使用范圍,(1) 失返性漏失地層(2) 裂縫性漏失地層(3) 孔洞、溶洞漏層(4) 碎屑巖漏失地層(5) 低壓漏失性地層,化學(xué)堵漏劑使用范圍,（1）開發(fā)井出水層；（2）大孔道水竄層；（3）大孔道氣竄層；（4）破損套管漏失層。,