固砂堵水助劑在調(diào)整井上的應(yīng)用

田東誠

(大慶鉆探工程公司鉆井生產(chǎn)技術(shù)服務(wù)一公司，黑龍江 大慶 163000)

0 引言

固砂堵水含有兩個不同的概念，固砂是把松散顆粒狀近視球體砂粒交結(jié)在一起，使它們失去流動性。水是有通道的，從哪來很容易回到哪兒。如果想控制水，就是把水的通道堵死，即堵水。如果砂子和水在一起時，我們必須同時固砂又要堵水。石油開采過程中，經(jīng)常從井口出砂出水，造成該井停產(chǎn)或報費(fèi)，因此固砂堵水顯得尤為重要[1]。

由于常規(guī)水泥漿封固不能有效地停留在封堵地層內(nèi)，封堵材料進(jìn)入目的層后未固化前就已被高壓移動地下流砂沖散，基本方向是從高壓區(qū)流向低壓區(qū)；由于水泥漿封堵過的砂體存在裂隙，但本體滲透性極差，再次封堵時堵劑無法進(jìn)入內(nèi)部，無法發(fā)生有效的化合反應(yīng)。急需尋找新的堵水技術(shù)更好地解決油水氣井水害問題[2]。

1 目前油田固砂堵水開展情況

共計完成固砂堵水4口井6次作業(yè)，作業(yè)區(qū)塊上部疏松地層，漏層淺，地溫低(5～25 ℃)。井網(wǎng)密集、修井作業(yè)期間，臨井正常作業(yè)，井間干擾嚴(yán)重；同時套損點多、套損嚴(yán)重。有錯斷、拔斷、腐蝕等不同形式。返水返砂嚴(yán)重，大量返砂井多處于地層斷裂帶，地下虧空大，水泥漿漏失嚴(yán)重。油田老區(qū)三次加密井，長期注水、聚合物注采失衡、地層原始壓力已經(jīng)破壞，層間竄通嚴(yán)重，層間和層內(nèi)壓力差異突出，影響修井作業(yè)效果。在固砂堵水方面地面仿真模擬實驗?zāi)＞咧圃煊辛送黄?，研發(fā)了獨特的固砂鎖水助劑配方和施工工藝。大慶油田某作業(yè)區(qū)堵水作業(yè)情況如表1所示[3]。

表1 大慶油田某作業(yè)區(qū)堵水作業(yè)情況表

2 固砂堵水助劑的研究

2.1 國外固砂堵水技術(shù)的發(fā)展

國外油水氣井封竄堵漏技術(shù)1999—2017年期間經(jīng)歷一個迅猛發(fā)展時期。在鼎盛時期，加拿大35%的提高采收率項目是復(fù)合堵漏項目。其中選用用樹脂堵漏技術(shù)成功封堵了26口水浸油井和2口套管漏失井。近幾年來，在超細(xì)水泥的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種潛凝膠體系，是以段塞的形式將堵漏助劑注入目的層內(nèi)，潛膠凝材料與其它組分在砂層內(nèi)發(fā)相互協(xié)調(diào)反應(yīng)，形成固體混合物。在現(xiàn)場進(jìn)行了大量的封砂鎖水試驗，取得了良好的效果[4]。

2.2 固砂堵水劑地下監(jiān)測

注入井中注入摻有示蹤劑的固砂堵水劑，然后在相關(guān)監(jiān)測井中取樣，分析，再運(yùn)用示蹤監(jiān)測解釋軟件擬合計算，并結(jié)合儲層物性、生產(chǎn)動態(tài)進(jìn)行綜合分析，就可以認(rèn)識注入流體的波及參數(shù)、注采井間的連通性、飽和度場分布、井間主流通道參數(shù)、油藏非均質(zhì)性等，為固砂堵水方案的制定和調(diào)整提供依據(jù)。固砂堵水應(yīng)用的主要是水基示蹤劑和分散型示蹤劑，主要了解注入流體流向哪里，各方向流速與流量有多大？井間是否動態(tài)連通，哪些層位是連通的，主流通道物性參數(shù)、連通程度如何[5]。

水劑、分散型示蹤劑現(xiàn)場注入流程：(1)在甲方的指導(dǎo)下停注或暫時關(guān)井；(2)連接泵車管線至閥門A處接口；(3)將井口總閘門C關(guān)死，打開閥門A；(4)將示蹤劑投放入泵車水柜內(nèi)，并重復(fù)內(nèi)循環(huán)，確保示蹤劑完全溶解；(5)起泵，將示蹤劑注入油管內(nèi)，并注入替擠液；(6)注入完成后關(guān)閉閥門A，打開閥門C，恢復(fù)注液。

2.3 目前國內(nèi)油田固砂堵水劑的研究

固砂堵水首先要固砂，只有把砂子和砂子顆粒之間交聯(lián)在一起，使它們失去流動性，才能實現(xiàn)固砂堵水。砂粒之間由于砂粒外觀是球形或其他曲面，間隙很小，一般交凝材料無法深入使之膠結(jié)。所以要選用適合的固砂劑，能滲透到砂粒之間再膠結(jié)。經(jīng)過多次實驗，研制出一種固砂劑能夠把松散的砂粒膠結(jié)在一起，同時原材料來源廣，價格也不高[6]。為了克服常規(guī)工藝的技術(shù)缺陷，更好地解決油水氣井水害問題，國內(nèi)油田提出了將固砂劑的配比設(shè)計為5%FS-1+交聯(lián)劑0.5%～3%+清水500 g。

砂子封住了，同時要堵水。因為地下水壓力比較高，封住了砂子不堵住水，在一定時間內(nèi)還會被沖開。堵水一般選用油井水泥，要求油井水泥凝結(jié)過度時間短，稠化時間滿足施工要求，這樣一個體系。普通油井水泥無法滿足要求，需要加入幾種添加劑來調(diào)整，其中主要有降失水劑、調(diào)凝劑、觸變劑和增強(qiáng)劑等，將G級水泥80%+增強(qiáng)材料15%+5%膠結(jié)材料+降失水劑2%+水灰比0.50作為堵水劑[7]。

3 固砂堵水劑的作用基理

堵劑進(jìn)入砂層后，通過交聯(lián)反應(yīng)迅速形成交叉網(wǎng)絡(luò)立體結(jié)構(gòu)，有效地把水和流砂滯留在封堵層內(nèi)，具有很好的抗竄能力。

用于油氣水井的固砂鎖水助劑，在物理和化學(xué)反應(yīng)的雙重作用下，組份中的交聯(lián)劑迅速將堵劑的其他組份聚凝在一起，堵漿中的部分自由水被包裹住，從而快速形成具有一定強(qiáng)度和韌性的交叉網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，不斷增大封的砂子聚合體限制了自身往低壓地層的移動。隨著封堵劑的間斷擠入，砂子聚合體不斷龐大，空間不斷變小，擠入壓力不斷上升，砂體堆積越來越致密，壓力越高封堵的可靠性越好。

4 現(xiàn)場應(yīng)用實例

4.1 封竄堵漏修復(fù)(X6-10-SP930)

案例1、大慶油田某采油廠X6-10-SP930井?dāng)D水泥作業(yè)時間：2019年10月30日。該井500 m處出現(xiàn)套損，井口出現(xiàn)少量冒水返砂。擠入固砂鎖水劑混合物25.6 m3，漿體候凝48 h后，鉆塞通井井口未發(fā)生冒水返砂，套損修復(fù)成功，后續(xù)作業(yè)正常。該井是我們應(yīng)用固砂鎖水助劑成功治理老井返砂出水問題，該井治理成功使我們認(rèn)識到：應(yīng)用復(fù)合固砂是堵水助劑是解決老井修復(fù)的一種有效技術(shù)手段[8]。

4.2 從套管射孔炮眼擠入干混有固砂堵水助劑水泥修復(fù)(G-222-X385)

案例2、G-222-X385井為大慶油田老區(qū)調(diào)整井，首先在井深108 m處下橋塞，98～103m處射孔，第一階段通過油管注入1.2 m3A級原漿。起出油管、拆防噴器，用時40 min；第二階段通過套管擠入觸變水泥、早強(qiáng)水泥、A級水泥，共計72 m3，施工壓力3 MPa。中停40 min，中停2 min后水泥從地面返出。至中停結(jié)束時水泥漿不返；第三階段注入早強(qiáng)水泥、觸變水泥16 m3和摻混有固砂鎖水助劑的稠灰16 m3，壓力3～8 MPa。替清水840 L把套管內(nèi)固砂漿體擠入井內(nèi)，關(guān)井候凝24 h后鉆塞。炮眼試壓15 MPa，10 min不降，管外封堵成功[9]。

5 結(jié)語

(1)復(fù)合固砂堵水助劑在井下高壓條件下發(fā)生反應(yīng)形成的化學(xué)混合物具有強(qiáng)度高、彈性好、抗收縮、抗腐蝕、改善界面膠結(jié)等功能，修井作業(yè)中能夠解決環(huán)空帶壓、堵水、封堵炮眼等。具有抗壓強(qiáng)度高(可達(dá)60 MPa以上)；固化后與各種材質(zhì)界面粘結(jié)能力強(qiáng)；可在水下實現(xiàn)固化等優(yōu)點。

(2)不分散水泥漿中加入促凝劑和早強(qiáng)劑可以進(jìn)一步提高耐流體沖蝕能力，以及縮短終凝時間，提高固砂堵水速度，在應(yīng)急處置井噴事故中效果顯著。

(3)摻有大分子聚合物的固砂堵水助劑固結(jié)過程中能有效改變泥頁巖韌性和強(qiáng)度，防止水化膨脹后脫落，在具有一定下坡傾角的臺階面上，可以防止砂體流動導(dǎo)致套管錯斷，有效提高油井壽命[10]。

(4)由于摻有該堵劑的水泥漿混合物可以通過竄入通道逆向進(jìn)行封堵，固井質(zhì)量差造成的管外冒以及層間膠結(jié)不好造成的層間竄槽，都可以通過射孔技術(shù)利用該助劑完成封堵封竄提高固井質(zhì)量的目的。