化學(xué)堵劑封堵工藝在江漢油區(qū)的應(yīng)用

謝 甜

（中國(guó)石化江漢油田分公司井下作業(yè)處，湖北 潛江433123）

1 江漢油區(qū)套管漏失井現(xiàn)狀

淺層套管漏失由于套管外無(wú)水泥環(huán)保護(hù)，套管下井前也未進(jìn)行防腐處理，直接裸露在地層中，油氣水中的鹽類等對(duì)套管進(jìn)行著長(zhǎng)期腐蝕，致使套管的抗壓、抗腐蝕能力嚴(yán)重降低。主要表現(xiàn)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(qū)內(nèi)部油、水井套管破漏達(dá)到了164口，其中水泥返高以上套管破漏155口，占總破漏井?dāng)?shù)的94.5%。

根據(jù)施工情況來(lái)看，套管破漏井主要分布在王場(chǎng)、黃場(chǎng)、廣華、鐘市、浩口、新溝等區(qū)塊，其中鐘市油田最為嚴(yán)重。

江漢油區(qū)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(shuō)明在江漢油區(qū)套管腐蝕情況非常嚴(yán)重。從近幾年起出的套管來(lái)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(qū)應(yīng)用情況及效果分析

江漢油區(qū)2008－2012年共進(jìn)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(tǒng)計(jì)情況分析，水泥漿擠堵施工未達(dá)到一趟工序擠堵成功的井，占總擠堵井次的約20%，總結(jié)如下：

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

2）水泥返高以上，因沒(méi)有固井水泥的保護(hù)及遮擋，加上地層壓實(shí)成巖作用不強(qiáng)，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(shí)，水泥漿易在疏松地層介質(zhì)內(nèi)突進(jìn)，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(nèi)失效的占7井次，與其他相比修套技術(shù)相比，成本低、有效期長(zhǎng)，失效后可重新擠堵，套管內(nèi)徑無(wú)變化。

2 化學(xué)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(fā)的深入，井下套管損壞情況越來(lái)越嚴(yán)重，逐漸暴露出該工藝的技術(shù)局限性。

針對(duì)淺層（水泥返高以上）套管漏失封堵工藝存在的問(wèn)題，結(jié)合江漢油區(qū)的套漏井現(xiàn)狀，迫切需要一種新型堵劑體系重點(diǎn)解決一個(gè)問(wèn)題，所選的堵劑體系應(yīng)具有駐留性強(qiáng)、界面膠結(jié)強(qiáng)度高，粒徑小、穿透力強(qiáng)、封堵半徑大，稠化時(shí)間可調(diào)、抗高溫、耐鹽等優(yōu)點(diǎn)。

江漢油田相關(guān)技術(shù)部門對(duì)其他各個(gè)油田淺層（水泥返高以上）套漏井封堵工藝調(diào)研學(xué)習(xí)，經(jīng)研究決定，使用中原化學(xué)堵劑代替原有的水泥漿堵劑體系。負(fù)責(zé)堵劑研究的廠家針對(duì)這些難題，總結(jié)出“先建網(wǎng)、再封堵”兩步封堵的思路：選用建網(wǎng)劑作為前置材料，在近井地帶快速構(gòu)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的暫堵屏障，保證后期進(jìn)入的封堵材料能快速地在封堵部位的近井地帶聚集固結(jié)，并且使固結(jié)后體積與固結(jié)前保持穩(wěn)定，構(gòu)成高強(qiáng)度的封堵體，封堵漏點(diǎn)。

中原化學(xué)堵劑體系分成三個(gè)部分：預(yù)處理劑、主處理劑、封堵劑。

1）預(yù)處理劑。預(yù)處理劑主要由多元改性有機(jī)樹脂粉復(fù)合物、無(wú)機(jī)鈣鹽混合物和復(fù)合活性分散劑等組成。

預(yù)處理劑配合主處理劑使用，為有機(jī)堵劑，具備體系注入性能好，施工安全，沖刷性能好、耐壓強(qiáng)度高的特點(diǎn)。對(duì)于嚴(yán)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(wǎng)和初級(jí)屏蔽。

2）主處理劑。主處理劑由有機(jī)多元共聚材料、強(qiáng)度補(bǔ)充劑及其他化學(xué)劑復(fù)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(fā)育成微觀網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，進(jìn)而形成粘彈體。其作用是在封堵套管漏失嚴(yán)重，水泥返高以上自由段等裂縫性、溶洞型地層時(shí)，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(shí)，對(duì)于疏松地層，主處理劑進(jìn)入疏松空間后，與地層形成膠結(jié)，也提高了地層的承壓性能。

3）封堵劑。封堵劑由超細(xì)凝膠材料、高分子膠凝、結(jié)構(gòu)形成劑、流型調(diào)節(jié)劑等多種無(wú)機(jī)和有機(jī)材料成分與增韌劑復(fù)配而成，體系各組分具有良好的配伍性，進(jìn)一步增強(qiáng)了堵劑膠結(jié)強(qiáng)度。高強(qiáng)膠結(jié)密實(shí)的固化體耐高壓以及地層水的長(zhǎng)期沖刷。

2.1 現(xiàn)場(chǎng)施工工藝技術(shù)

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

2.1.1 選井原則

1）套管漏失井段驗(yàn)證準(zhǔn)確，套管錯(cuò)斷或破裂嚴(yán)重的井不宜封堵。

2）漏失井段不宜過(guò)長(zhǎng)，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(zhǔn)備：①700或400型水泥車2臺(tái)；②815清水罐2臺(tái)，污水灌（或循環(huán)罐）1臺(tái)；3.8m3、8m3攪拌罐各一具，8m3計(jì)量罐一具。

2）施工要求：①現(xiàn)場(chǎng)施工使用的油管試壓合格；②漏點(diǎn)以上套管試壓合格（套管短節(jié)無(wú)刺漏）；③配制堵劑的攪拌罐必須清洗干凈，保證上水口無(wú)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(duì)封堵段以上試壓，試壓過(guò)程緩慢升至既定壓力，停泵觀察，同時(shí)檢查井口、管線等有無(wú)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(cè)出漏點(diǎn)吸水量。②下封隔器（Y221－114J）或填砂保護(hù)下部?jī)?chǔ)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(duì)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(shí)地層吸水狀況。⑥按設(shè)計(jì)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(guò)程注意壓力變化，壓力達(dá)到15MPa時(shí)，不論堵劑或頂水是否擠完都要停止施工，緩慢放壓，必要時(shí)還應(yīng)及時(shí)反洗井）。⑦關(guān)井候凝72h。⑧鉆塞：下鉆塞管柱探塞面后，上提管柱1根，試壓10MPa，穩(wěn)壓10min，合格后繼續(xù)沖鉆至原漏點(diǎn)下界，試壓8MPa，穩(wěn)壓30min，驗(yàn)證封堵效果。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及效果

截至2015年6月，化學(xué)堵劑在江漢油區(qū)共施工11井次，一次封堵成功8井次，有3井次驗(yàn)效不合格，再次采用水泥漿封堵后，驗(yàn)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(xué)堵劑在江漢施工的第一口井，該井通過(guò)雙封找漏確定井段552.18～554.37m之間存在著漏點(diǎn)，測(cè)吸水量1檔車，泵壓3MPa，排量208 l／min；二檔車，泵壓6MPa，排量400l／min。通過(guò)測(cè)得的吸水量可以看出，該井漏點(diǎn)漏失量較大，根據(jù)以往水泥漿封堵工藝的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，封堵一次成功率很低，通常都要進(jìn)行第二次封堵方能達(dá)到預(yù)期效果。該井施工時(shí)，配制預(yù)處理劑2.5m3，主處理劑4.5m3，化學(xué)封堵劑14.5m3，施工壓力由2.5↑5↑7MPa，關(guān)井前觀察壓力可以穩(wěn)在5MPa左右，壓力不降。鉆塞后驗(yàn)效，油管打壓8MPa合格，穩(wěn)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(guò)雙封找漏確定有兩段漏點(diǎn)，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6MPa，排量200l／min、二檔車，泵壓為11MPa，排量260l／min。兩段漏點(diǎn)相隔58.25m，該井施工過(guò)程中，泵壓從7↑13MPa，關(guān)井時(shí)，油管打壓8MPa，帶壓關(guān)井，預(yù)計(jì)施工會(huì)得到應(yīng)有的效果，但鉆塞后驗(yàn)效，油管內(nèi)打壓8MPa，30min↓4MPa。再次使用水泥漿15m3重新擠堵，才達(dá)到封堵效果。

除了此3口井，具有一些客觀上真實(shí)存在的原因，其他井次均達(dá)到了一次封堵成功的效果，證明化學(xué)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(guò)程中，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后及時(shí)改進(jìn)施工工藝和堵劑量，在后續(xù)的施工中沒(méi)有再出現(xiàn)封堵不成功的現(xiàn)象?？偠灾瘜W(xué)堵劑封堵工藝值得在油田范圍內(nèi)推廣。

3 結(jié)論及建議

1）對(duì)于套管破漏在水泥返高以上或高滲透的大孔道地層，化學(xué)堵劑封竄堵漏體系首先要預(yù)堵建立駐留屏障，在封堵目標(biāo)層快速形成具有一定承壓能力（5MPa左右）的互傳網(wǎng)架，使封堵劑能有效駐留在目標(biāo)層，不會(huì)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(shù)難題。

2）化學(xué)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(dòng)態(tài)沖蝕條件下，在封堵目標(biāo)層位形成微膨脹、界面膠結(jié)強(qiáng)度高、耐沖蝕的固化體，使界面過(guò)渡層硬度和強(qiáng)度大大提高，在各種堵漏工況下，都能將周圍介質(zhì)膠結(jié)成一個(gè)牢固的整體，提高了施工后的固化體對(duì)注水等高壓作業(yè)的承受能力，從根本上提高了施工有效期。

3）化學(xué)堵劑封竄堵漏劑體系的懸浮穩(wěn)定性和初終凝時(shí)間可以控制的可靠性高，能夠做到停留在井筒內(nèi)的漿液在預(yù)定的較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保證良好的流動(dòng)性，不會(huì)沉淀和凝固，一般在1.5～10h以內(nèi)可調(diào)，提高了施工的安全性和可靠性；而普通堵劑（水泥漿）一旦進(jìn)入漏失地層，在高壓、高溫的條件下，便會(huì)快速失水，形成一定結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度的固化體，增加了管柱卡的風(fēng)險(xiǎn)。

4）目前現(xiàn)場(chǎng)配灰過(guò)程中，采用的是人工倒灰的方式，封堵材料的裝配標(biāo)準(zhǔn)是50kg／袋，配制15m3的封堵劑需要17t的封堵材料，也就是說(shuō)需要傾倒300多袋的材料，工人勞動(dòng)強(qiáng)度極高，施工現(xiàn)場(chǎng)粉塵大，干灰很容易進(jìn)入眼睛，對(duì)人體造成傷害，若天氣炎熱還會(huì)造成工人中暑。建議裝封堵材料的方式效仿鉆井固井隊(duì)，使用專用灰罐裝載干灰，然后通過(guò)機(jī)器吹灰的方式完成配灰過(guò)程，這樣可以極大地減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高施工時(shí)的安全性。

5）目前施工現(xiàn)場(chǎng)使用的攪拌罐有1.5m3、3.8m3、8m3三種，由于預(yù)、主處理劑經(jīng)過(guò)一段時(shí)間會(huì)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(guò)已經(jīng)施工的幾口井，現(xiàn)場(chǎng)使用的堵劑量一般為預(yù)處理劑2.5m3，主處理劑5m3，化學(xué)封堵劑15m3，如果現(xiàn)場(chǎng)能再多配置一個(gè)6m3的攪拌罐將會(huì)提高施工的連續(xù)性，達(dá)到更加理想的效果。

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