樹脂封堵技術(shù)在棄置井治理中的應(yīng)用

艾志鵬，李順雨，楊盛，黃耀

(1.中國石油西南油氣田公司，四川 成都 610051；2.中國石油西南油氣田公司川西北氣礦，四川 江油 621700；3.中國石油西南油氣田公司工程技術(shù)研究院，四川 成都 610031)

0 引言

在棄置井封井治理過程中，通常采用單段或多段“段銑+注水泥”的方式封堵井筒及環(huán)空，消除環(huán)空異常帶壓。但在施工后發(fā)現(xiàn)部分井經(jīng)過段銑+注水泥后B環(huán)空依舊微壓、含氣。分析認(rèn)為其原因在于：一是常規(guī)水泥漿僅能作用于段銑套管后位置，形成“隔板”，封堵氣竄，在氣竄通道不確定的情況下，水泥封堵難以有效封堵多個(gè)氣源。二是常規(guī)水泥漿流動(dòng)性較差，難以進(jìn)入微小縫隙封堵氣竄通道，導(dǎo)致段銑封堵后氣井依然存在環(huán)空帶壓隱患。三是常規(guī)水泥漿靜膠凝時(shí)間較長，在水泥漿自然失重過程中可能發(fā)生氣侵。

本文介紹了使用無固相樹脂材料的樹脂封堵技術(shù)，并對(duì)L002-10-X2井、BM7井封堵作業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用情況深入剖析，為在永久性封井過程中消除B環(huán)空異常帶壓、實(shí)現(xiàn)氣井安全隱患有效治理提供技術(shù)支撐。

1 樹脂封堵技術(shù)原理

高強(qiáng)度樹脂封堵技術(shù)是一種由環(huán)氧樹脂和化學(xué)固化劑組成的二元體系，在壓差作用下易進(jìn)微小孔隙地層，通過不同種類和劑量的添加劑，在設(shè)定“時(shí)間”和“溫度”固化后實(shí)現(xiàn)封堵。與常規(guī)水泥漿體系相比，高強(qiáng)度樹脂由于具有低黏注入和良好的流變性，具有高耐堿、耐酸、耐鹽的特性，其抗壓強(qiáng)度大有效周期長。其性能參數(shù)如表1所示。

表1 樹脂堵劑固、液狀態(tài)參數(shù)表

2 樹脂堵劑技術(shù)特點(diǎn)

樹脂堵劑具備固化安全可控、滲入能力較好、粘結(jié)性能優(yōu)良、封堵能力超強(qiáng)、化學(xué)性能穩(wěn)定、環(huán)保無污染六大特點(diǎn)，其性能參數(shù)與常規(guī)油井水泥對(duì)比如表2所示。

表2 樹脂堵劑與常規(guī)水泥參數(shù)對(duì)比表

固化安全可控：可根據(jù)封堵點(diǎn)溫度和所需施工時(shí)間，調(diào)整組分比例，實(shí)現(xiàn)安全直角稠化固化封堵。

滲入能力較好：該材料為無固相液體，能深入地層、水泥環(huán)、套管絲扣等裂縫及微裂縫。

粘結(jié)性能優(yōu)良：固化體具有彈塑性，能與鋼鐵、地層緊密粘結(jié)。在帶壓狀態(tài)下將凝固后的樹脂開展位移實(shí)驗(yàn)，推力達(dá)到至32 000 磅(45.35 MPa)均未產(chǎn)生位移，證明樹脂與地層粘結(jié)性良好。當(dāng)推立達(dá)到36 000 磅(51 MPa)時(shí)，樹脂出現(xiàn)異響，多次推動(dòng)后產(chǎn)生位移。

封堵能力強(qiáng)：固化后抗壓強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度等性能優(yōu)于常規(guī)封堵水泥(樹脂固化后受壓時(shí)會(huì)變形但不開裂，壓力消失后又恢復(fù)原狀)。

化學(xué)性能穩(wěn)定：不和水、油、鉆井液等混融；當(dāng)其余物質(zhì)附加用量小于50%，不影響其性能。

環(huán)保無污染：通過實(shí)驗(yàn)室檢測、化驗(yàn)，未檢測出甲醛、苯等有害氣體，符合相關(guān)環(huán)保檢測要求。

3 棄置井封井治理應(yīng)用情況

3.1 L002-10-X2井

L002-10-X2井是一口開發(fā)井，井深3 035 m，由于原產(chǎn)層開發(fā)潛力小且上覆地層不具挖潛潛力，故對(duì)該井進(jìn)行永久性封井。

該井在1 838.5～1 871.4 m井段對(duì)177.8 mm套管進(jìn)行段銑、擴(kuò)眼、采用常規(guī)嘉華水泥體系注塞封閉后，B環(huán)空依然帶壓0.6 MPa。為有效解決B環(huán)空帶壓隱患，對(duì)694.5～699.5 m進(jìn)行段銑、擴(kuò)眼，嘗試通過樹脂堵劑封堵694.5～699.5 m段銑井段，治理B環(huán)空帶壓隱患。

3.1.1 施工過程

配置樹脂堵劑1.2 m3，正循環(huán)泵入0.06 m3樹脂堵劑，投第一個(gè)隔離球后，泵入剩余1.14 m3樹脂堵劑，投入第二個(gè)隔離球，正循環(huán)頂替清水2.51 m3，泵壓1～2 MPa，排量至 0.1～0.4 m3/min。

3.1.2 效果評(píng)價(jià)

本次施工將樹脂堵劑泵入井筒1.2 m3，其中擠入B環(huán)空0.036 m3，樹脂理論塞面為647 m，實(shí)探塞面645.22 m。

注樹脂封堵施工前B環(huán)空壓力最高漲至0.6 MPa。注樹脂封堵施工后，自2021年1月8日18:00起連續(xù)觀察64 h，B環(huán)空無壓，治理效果明顯。樹脂封堵前后B環(huán)空壓力情況如圖1所示。

圖1 L002-10-X2井施工前后B環(huán)空壓力變化圖

3.2 BM7井

BM7井是一口評(píng)價(jià)井，井深4 030 m。由于原產(chǎn)層開發(fā)潛力小且上覆地層不具挖潛潛力，故對(duì)該井進(jìn)行永久性封閉。

該井在對(duì)Φ177.8 mm套管在698.58～729.08m、495～500.1 m井段段銑、擴(kuò)眼并注塞后，B環(huán)空壓力1.2 MPa，C 環(huán)空壓力 1.3 MPa。對(duì) 494.91～500 m 井段進(jìn)行加密穿孔后，關(guān)B、C環(huán)空24 n，觀察發(fā)現(xiàn)B環(huán)空壓力漲至1.14 MPa，C環(huán)空壓力漲至1.24 MPa，驗(yàn)證B、C環(huán)空具有一定連通性。為有效解決環(huán)空帶壓隱患，嘗試使用樹脂堵劑封堵段銑、穿孔井段，以治理B、C環(huán)空帶壓隱患。

3.2.1 施工過程及效果評(píng)價(jià)

本井先后開展5次注樹脂作業(yè)，累計(jì)注入樹脂堵劑共計(jì)3.8 m3，其中擠入B環(huán)空0.036 m3，塞面425.64 m。

注樹脂封堵施工前，B環(huán)空帶壓1.14 MPa，C環(huán)空壓力1.24 MPa，地面明顯氣泡。封堵施工后，B環(huán)空壓力降至0.1 MPa，C環(huán)空壓力降至0.13 MPa，地面無氣泡顯示，B、C環(huán)空隱患治理效果較為明顯。注樹脂過程中B、C環(huán)空壓力變化如圖2所示。

圖2 BM7井注樹脂施工過程B、C環(huán)空壓力變化圖

4 結(jié)論及建議

(1)通過對(duì)現(xiàn)場施工情況進(jìn)行分析，L002-10-X2井、BM7井樹脂堵劑用量分別為1.2 m3、3.8 m3。與傳統(tǒng)水泥漿等封堵材料相比，具有用量少、配置簡單、施工方便的優(yōu)點(diǎn)。

(2)樹脂堵劑滲透能力優(yōu)于常規(guī)水泥漿，能夠深入微裂縫、孔隙中，解決部分環(huán)空帶壓的問題，現(xiàn)場使用效果明顯。但還需進(jìn)一步加強(qiáng)性能參數(shù)針對(duì)性調(diào)配、過程質(zhì)量控制，以提高封堵效果。

(3)進(jìn)一步探索采用“樹脂堵劑+常規(guī)水泥”的方式，形成改性水泥漿體系，提升水泥漿防氣竄的能力，改善水泥漿力學(xué)性能，加強(qiáng)水泥漿密實(shí)性，實(shí)現(xiàn)一般通道及微裂縫的雙重封堵，有效消除環(huán)空異常帶壓問題。