防漏失堵漏體系的研制及應用

陳德紅，任曉旭，呂昊然

(1. 中國石化勝利油田分公司采油工藝研究院，山東東營 257000；2. 長江大學工程技術學院，湖北荊州 434020；3.長安大學電子與控制工程學院，西安 710021)

隨著勝利油田氣井的不斷開發生產，由于天然氣的流體性質以及儲層特征等相關因素影響，氣井普遍存在出水出砂等現象。為了延長氣井的無水采氣期，需要對出水出砂嚴重的地層實施化學封堵，射開其他層進行正常生產。對于孔隙度大于30%、滲透率大于5 μm2的高孔高滲層，常規的水泥封堵工藝措施存在漏失嚴重、大劑量注入、封堵有效期短等問題。

針對上述問題，根據纖維搭橋作用機制[1]和無滲透橋堵技術[2]原理，我們研制出防漏失堵漏體系(FLSN堵漏體系)；并在室內進行流動性、防漏失性、抗壓性及巖心流動實驗，對其性能進行評價，在勝利油田墾23-23氣井現場進行應用實驗。

1　堵漏機理

FLSN堵漏體系由防漏失體系和水泥體系組成。防漏失體系(FLS)組分有：聚合物干粉、纖維材料、惰性材料、表面活性劑、調凝劑，均為化學純；水泥體系(SN)組分為G級油井水泥，工業品。

FLSN堵漏體系采用分段塞注入方式。前緣段塞防漏失體系注入地層后，由于地層的自選性，首先進入地層大孔道和裂縫中；體系中的聚合物吸附在巖石表面形成膠束，纖維通過積聚搭橋，二者與其他組分共同作用形成具有一定黏彈性的纖維網狀結構，增大了流動阻力。后續段塞水泥體系注入后，隨著注入壓力增大，水泥顆粒逐漸填充到網狀結構中，減慢了水泥漿體通過速率；隨著部分濾液不斷流失，在大孔道和裂縫周圍形成致密的具有一定黏彈性的濾餅(見圖1)，從而封堵漏失通道。

圖1　FLSN堵漏體系濾餅掃描電鏡照片

2　性能評價

2.1　流動性

流動性是FLSN堵漏體系能否正常注入的重要指標。測定了該體系溶液在不同溫度下的表觀黏度，結果見圖2。

圖2　不同溫度下FLSN堵漏體系溶液表觀黏度

隨著溫度升高，體系溶液的表觀黏度隨時間延長逐漸增大；在50 ℃時，體系溶液6 h內表觀黏度小于100 mPa·s，表明該體系在6 h內具有較好的流動性，能夠滿足現場施工要求。

2.2　防漏失性

在高溫高壓濾失儀中加入適量粒徑為0.45～0.9 mm洗凈烘干的砂子，用水浸濕后鋪平，先加入200 mL防漏失體系溶液，再加入450 mL水泥體系溶液，逐漸加壓至5 MPa，在常溫下分別測定水泥體系、常用防護體系和FLSN堵漏體系不同時間的漏失量。實驗結果見表1。

表1　防漏失實驗結果

從表1可以看出，在上述實驗條件下，20 min內，常用防護體系漏失量為67 mL，而FLSN堵漏體系隨著防漏失體系含量增加，漏失量從41 mL下降至29 mL；60 min 內，常用防護體系仍有漏失現象，而FLSN堵漏體系已不再漏失。因此，FLSN堵漏體系防漏失性能優于常用防護體系；FLSN堵漏體系中防漏失體系含量越大，防漏失效果越好；水泥體系漏失速率過快，不宜單獨使用。

2.3　抗壓性

防漏失性測定完成后，繼續向高溫高壓容器中加壓，測定堵漏砂體的破裂壓力，實驗結果見表2。當FLSN堵漏體系中的防漏失體系含量從5%增至8%時，堵漏砂體破裂壓力從14.8 MPa上升至16.5 MPa，且其砂體破裂壓力均高于常用防護體系形成的砂體破裂壓力。這表明，隨著FLSN堵漏體系中防漏失體系含量增大，堵漏砂體的抗壓能力增強；FLSN堵漏體系形成的防漏失濾餅抗壓性能高于常用防護體系形成濾餅的抗壓性能。

表2　抗壓實驗結果

2.4　巖心流動實驗

1#和2#巖心為填制的滲透率不同的巖心，3#為人造裂縫巖心(基質滲透率為80×10-3μm2)，進行巖心封堵實驗[3]。將巖心抽真空飽和地層水后，測巖心孔隙體積和堵前水相滲透率。先注入防漏失體系溶液0.2 PV，隨后注入水泥體系溶液0.5 PV，關閉巖心兩端，在70 ℃條件下恒溫24 h；清理巖心端面，繼續進行正向水驅，測突破壓力和堵后水相滲透率，然后測其反向突破壓力，實驗結果見表3。

表3　FLSN堵漏體系對巖心的封堵實驗結果

FLSN堵漏體系對不同滲透率巖心的堵塞率均大于99.5%，具有很強的封堵能力。1#巖心驅替600 PV后，巖心堵塞率仍大于99.5%，耐沖刷能力強。

3　現場應用

墾23-23井系天然氣開發井，生產層位為明化鎮組，孔隙度46.5%，滲透率11 698×10-3μm2，其中，該井8#層出水出砂嚴重，影響正常生產，擬對8#層進行化學封堵處理，射開7#層，維持正常生產。采用FLSN堵漏體系分兩個段塞注入方式，先注入防漏失體系，后注入水泥體系，施工結束后關井候凝48 h，試壓10 MPa，10 min內壓力保持穩定，上返射開7#層。開井正常生產后，該井出水出砂情況得到了明顯改善，表明FLSN堵漏體系現場應用取得了良好效果。

4　結論

1)FLSN堵漏體系具有防漏失性能好、抗壓強度高、易于泵送、耐水沖刷等特點，解決了封堵高孔高滲通道過程中水泥體系難以有效滯留的問題。

2)FLSN堵漏體系可用于同類型氣井的化學封堵和封堵管外竄、裂縫、高滲透層及地層大孔道。

[1]華蘇東，姚曉，諸華軍，等.纖維水泥漿體系防漏性能評價及作用機制[J]. 中國石油大學學報，2012，36(1)：158-161.

[2]李祖光，翟應虎，史海民，等.無滲透橋堵技術在長嶺深層氣井完井中的應用[J].中國石油大學學報，2009，33(4)：81-84.

[3]梁濤，劉曉平，李海營，等，改性脲醛樹脂FYC堵漏劑的研制[J].油田化學，2002，19(3)：227-229.