MTC复合高强堵漏技术研究与应用

2001年12月FETROLEUM　DRILLING　TECHNIQUESDec.,2001

!固井与泥浆#

MTC复合高强堵漏技术研究与应用

陈红兵1,吴修宾2,马玉斌1,李震华3,曹满党4

(11中原石油勘探局钻井一公司,河南濮阳　457001;21中原石油勘探局钻井工程技术研究院,河南濮阳　457001;31中原石油勘探局固井工程处,河南濮阳　457001;41中原石油勘探局钻井二公司,河南濮阳　457001)

[关键词]　堵漏;MTC;触变性;稠化时间;堵漏剂;中原油田;文10274井;濮72井;濮52519井[摘　要]　介绍了MTC高强堵漏液的触变性、稠化时间、强度、惰性堵漏材料对复合堵漏液性能影响

的室内研究情况。在中原油田7口井的应用表明,它具有很好的堵漏效果,解决了水泥堵漏在施工时的可注

性、稠化时间、可操作性方面的不足,提高了堵漏液在封堵后的抗破压力,并保证了施工的安全。

[中图分类号]　TE282　　[文献标识码]　B　　[文章编号]　1001200(2001)0620032202

　　中原油田目前已进入开发中后期,长期的加密调整和强制注水造成油区井网密、井距小、井下地层窜通性好,又受多种地质构造的影响和局部注采不平衡、套管断裂等因素的影响,形成了多压力层系,地层原始状态受到严重破坏;有些区块的地层地质发育不良,地层胶结差;还有在断层面上,存在有裂缝或蜂窝状胶结层。因此,在钻井过程中,钻遇上述地层时极易发生井漏,稍有不慎就有可能造成井壁垮塌埋钻具、井眼报废等恶性事故。几年来,仅濮3断块就发生了14口井报废、4口井埋钻具的重大事故。传统的固体颗粒堵漏方法虽然能暂时起作用,但由于堵漏剂强度太低,钻井液液柱压力能使漏层重新被打开,因此需反复堵漏,且成功率不高,浪费了大量的时间和金钱。

为了解决钻井过程中的严重漏失问题,针对国内各种堵漏液和堵漏技术以及中原油田漏失地层的特点,笔者利用矿渣的密度低、水硬性强等特点,研究开发了MTC复合高强堵漏技术,该技术解决了水泥堵漏在施工时的可注性、稠化时间、可操作性方面的不足,提高了堵漏液在封堵后的抗破压力,并保证了施工的安全。

不会太高,当流体进入漏层停泵后,粘度能迅速升高,使其不会在漏层中流失太远,从而起到堵漏的目的。复合堵漏液可根据不同的需要任意调整堵漏液的触变性。不同配方堵漏液的触变性试验结果见表1。表1　　不同配方堵漏液的触变性序号1234

密度kg󰃗l1.401.401.401.40

粘度

s50525555

塑粘

mPa・s30303128

动塑比

1.12.03.33.8

n值

0.650.480.450.43

由表1可以看出,堵漏液的动塑比和流性指数都满足堵漏的要求,而且浆体的触变性可以根据需要任意调节,既能保证安全施工,又能使浆体进入漏层就很快降低流速,直到完全失去流动性。

21稠化时间

堵漏液的稠化时间是由激活剂来控制的,加量一般在3%～6%,根据施工要求可以任意调节。在未加入激活剂前,堵漏液的稠化时间是无限长,这样就为在泥浆罐中配浆留下了足够的时间,在准备入井前,按设计加入激活剂搅拌5～10min后开泵注入井内。堵漏液的稠化时间见表2。

表2　　堵漏液的稠化时间

序号

1234一、室内研究

为达到堵漏的目的,要求堵漏液应具有以下特性:(1)有在漏层停留住的能力;(2)在要求的时间范围内稠化、固化;(3)有足够的强度。中原油田应用的MTC复合高强堵漏液是由矿渣、钻井液、激活剂、惰性堵漏材料组成的密度1140～1150kg󰃗l的液体,笔者对其性能进行了室内研究。

激活剂加量

%

610515510410稠化时间

min6010015020011触变性

非牛顿流体的粘度是由塑性粘度和结构粘度组成,对于某一种非牛顿流体而言,不同的剪切速率有不同的粘度,这种随剪切速率变化而变化的性质称为剪切稀释特性,即触变性,用动塑比或n值表示。动塑比越大、n值越小时,流体的触变性越强,反之触变性小。作为堵漏液,要求它有较强的触变性,这样在泵入井眼时,在泥浆泵高速剪切下有很好的流动性,泵压

[收稿日期]　2001—09—14

[第一作者联系电话]　(0393)43015

针对裂缝性、通道性漏失等严重漏失,笔者还设计了双凝堵漏液,就是在3#、4#罐中分别配制两种稠化时间相差30～

60min的堵漏液a、b,先注入稠化时间短的堵漏液a,后注入稠

化时间长的堵漏液b,并计算准顶替量,使a进入漏层,b留在井眼中。若能建立循环就在30～60min之内挤水泥,使b也进

[作者简介]　陈红兵(1974—),男,四川广安人,1996年毕业于石油大学(华东)石油工程专业,钻井一公司技术部助理工程师。

© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net

第29卷第6期　　　　　　　　　　　陈红兵等:MTC复合高强堵漏技术研究与应用入漏层;若不能建立循环就靠液柱压力使b进入漏层。这样,依靠a的速凝作用在漏层迅速形成桥堵,减缓漏失速度,依靠b把漏层堵住。

・33・

文10295井、濮7290井、濮7291井、文23213井五口井成功,濮72井、濮52519井两口井失败。

11文10274井

文10274井钻至井深2678m时发生井漏,漏失速度在20m3󰃗h以上,使用传统复合堵漏液停钻静止堵漏三次不成功。后使用25m3、密度1140kg󰃗l的MTC复合高强堵漏液,并加入1t核桃壳,1t花生壳。注入井内20m3,挤入漏层、静止候凝28h,灌浆试压达8MPa以上。堵漏成功,再没发生井漏,顺利完钻。　　　　　　

31强度

堵漏作业时,如堵漏液的密度太高,会加剧漏失速度,所以在满足强度要求的前提下,应尽可能用较低密度的堵漏液。而复合堵漏液的最大优点就是密度低、强度高。对于堵漏而言,所需抗压强度并不准确。笔者采用了两种测试方法:一是传统抗压强度,结果见表3。

表3　　堵漏液的抗压强度

序号

1234

21濮72井

该井二开完钻井深2480m,未发生大漏,下入技术套管至井深2300m,不见返浆。后下至井深2370遇阻,固井注入水泥50t,密度1180kg󰃗l。测井无水泥,后又射孔挤入15t水泥,测井显示有20m水泥,钻开水泥塞后发生漏失,不能循环,只进不出。用狄塞尔堵漏,堵漏液成分:2t石棉绒,3t复合堵漏液(核桃壳、棉籽壳、锯末等)共20m3,静堵,无效果,再用水泥堵漏也无效果。最后决定使用MTC复合高强堵漏技术,堵漏液密度1140kg󰃗l,稠化时间200min,注入29m3,静止24h,后调整稠化时间到2h,并先后5次灌钻井液下压MTC复合高强堵漏液,下钻探水泥塞在井深2070m处,下钻加压160kN,钻穿水泥塞至井深2372m,突然放空,泥浆不返,液面在井深500～700m处。后测井温和噪声,证明是S2高压注水层(井深2400m)出水上返至井深2372m的漏层处,形成罕见的井下小循环,将堵漏液冲走。

密度kg󰃗l1135114011451150

抗压强度

MPa510515615810

另一种方法是采用岩心流动试验,选用渗透率500×1023

Λm2以上的岩心或有大孔隙、小裂缝的岩心,先用岩心污染装置将堵漏液注入岩心,再在70℃水浴下养护24h,再测量该岩心的突破压力。试验结果见表4。

表4　　岩心流动试验结果

序号

123

原始岩心渗透率

1023Λm2

530550

突破压力

MPa>20>20>20抗压强度

MPa555

带小孔隙31濮52519井

该井在下套管至井深216617m(已钻至井深2365m)时,发

生井漏(2315～2353m井段为盐层,用欠饱和盐水钻进)。起钻后,用复合堵漏液(棉籽壳、蚌壳、狄塞尔等堵漏液)静堵后,不漏。下钻钻进118m后,又漏失,不返浆。用石棉绒等静堵

20m3,灌不满。又打入狄塞尔堵漏液20m3,没起钻。又加入随

由表4可以看出,当堵漏液的抗压强度为5MPa时,岩心已能承受20MPa的抗窜压力,所以中原油田在实际施工中选用了密度1140～1150kg󰃗l的堵漏液。

41惰性堵漏材料对复合堵漏液性能的影响

为了解决复合堵漏液在大裂缝、大洞穴的漏失,加入一定含量的惰性材料,如3～5cm棕麻,粗、中、细的核桃壳,棉籽壳,花生皮和橡胶粉等,使其在漏失层起到架桥、填充、封堵的作用。它们对复合高强堵漏液性能无大的影响,但对流动性有影响,一般加量不宜太多,试验结果表5。

表5　　惰性材料对复合高强堵漏液性能的影响

加量

02%花生壳5%花生壳2%核桃壳2%棕麻钻堵漏液、石棉绒112m3,有钻井液返出,后关井挤入地层

20m3,泵压315MPa,套压215MPa,静堵后下钻到井深2365m

发生漏失,不返浆。最后用复合高强堵漏技术堵漏,配堵漏液

25m3,注入15m3,替到漏层后关井挤,泵压315MPa,套压011MPa,候凝24h后下钻未探到水泥塞,划眼至漏层后再次井

密度

kg󰃗l11401138113511411139粘度

s5075955060塑粘mPa・s

3048603032稠化时间抗压强度

min100120

MPa515513510510510222漏,分析为堵漏液入井量偏少,挤后把堵漏液挤的离井眼较远,后准备二次堵漏,井壁垮塌,井眼报废。

经分析,濮72井、濮52519井都在同一漏层,该漏层为一断层,断面上部为发育不好的盐层,夹有泥岩,白云岩等小缝隙,造成大漏后就很难使缝隙愈合了。

注:由于有固体,流变性测量误差较大。

三、结　　论

11MTC复合高强堵漏技术的封堵率100%,成功率80%,

由表5可见,加入适量的惰性材料,复合高强堵漏液也具

有较高的堵漏强度,但加量不能超过5%,否则将影响堵漏液的流动性。在封堵大裂缝、大洞穴时可适当加大用量,但一定要设计好稠化时间。

二、现场应用

中原油田利用MTC复合高强堵漏技术先后在的濮7、濮5、文10等断块上的7口井进行了堵漏施工,其中文10274井、

可减少成本,施工一口井可节约15万元。

21通过控制MTC复合高强堵漏液的稠化时间、密度、惰性堵漏材料的加量,可以满足现场堵漏的要求。

31针对发生裂缝性漏失,特别是使用常规堵漏方法无效的井,采用MTC复合高强堵漏液能起到效果。

41在漏失量大,堵漏后需要高强、长时间作业的井,MTC复合高强堵漏技术有着广泛的应用前景。

© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net