HQW-1堵漏纖維的承壓堵漏實驗研究

劉金龍

（西安石油大學石油工程學院，陜西西安 710065）

井漏是指在鉆井施工作業過程中，鉆井液、完井液、壓裂液等其他各種流體在壓差作用下漏入地層的現象[1]。鉆井過程中如若發生嚴重井漏，將影響鉆井作業的安全，所以，研究高效的防漏和堵漏措施變得十分重要。研究發現堵漏纖維作為一種惰性物質加入到鉆井液中，對地層的傷害低，又能增強鉆井液的堵漏性能，可解決溶洞性、裂縫性漏失地層所面臨的井漏問題，堵漏纖維已經逐漸成為鉆井作業中不可或缺的重要堵漏材料[2-4]。通過研究發現，增加承壓堵漏劑在漏失地層中的駐留性能，可以明顯提高堵漏的成功率[5，6]。

本文針對從建筑廢料中提取的HQW-1纖維在堵漏技術中的應用前景來開展研究，通過實驗對HQW-1堵漏纖維的承壓堵漏性能進行綜合的研究，并與另外兩種堵漏纖維進行對比分析，其結果可以為HQW-1堵漏纖維在鉆井堵漏的應用提供一定的參考價值。

1 實驗

1.1 主要實驗材料

堵漏纖維HQW-1，成本低，分散性好。用于對比實驗的堵漏纖維SMR是灰白色的天然礦物材料，在鉆井液中混合攪拌后能分散形成有一定強度的網狀結構；堵漏纖維XWR是深灰色的礦物材料，纖維較短，質量較重，在鉆井液中混合攪拌后能迅速分散形成有一定強度的網狀結構。

1.2 主要實驗儀器

XAN-FD調堵劑封堵能力模擬試驗儀，可以對大孔道漏失地層和裂縫性漏失地層進行模擬；ZNN-D6A型六速旋轉式黏度計，可以測定鉆井液中配方的流變性能；SD型多聯失水測量儀，用于測量鉆井液的API濾失量和二次濾失量；電子天平，用于稱取各種制劑的質量；密度計，用于測量配方的密度；溫度計，用于測鉆井液的溫度。

1.3 實驗方法

按照實驗方案把堵漏纖維在攪拌下加入到聚合物鉆井液中（4%的鈉般土基漿+0.3%CMC+0.1%KPAM+0.1%JT-888+0.2%PAC+3%-KZ（河南），混合均勻配成堵漏纖維鉆井液體系，測量并評價堵漏纖維在聚合物鉆井液中的流變性能、濾失性能以及堵漏性能。

承壓堵漏實驗：分別用10目～16目的粗砂和16目～30目的細砂模擬不同類別的漏失地層，分別用裂縫寬為0.5 mm～1.0 mm和1.0 mm～2.0 mm的割縫鋼塊模擬不同類別的裂縫性漏失地層。實驗開始前先關閉出口閥門，將堵漏樣品裝入XAN-FD試驗儀后，接著加3.5 MPa壓力，持續5 min后關閉氣源，然后打開出口閥門，直至無液滴流出時立即讀取壓力值（承壓能力），量取漏失液體（漏失量），做好鉆井液的承壓強度和漏失量數據的記錄。

2 實驗研究

從表1的實驗數據可得，對于小孔隙漏失性砂巖地層（16目～30目），三種實驗堵漏纖維都表現出良好的堵漏作用：堵漏纖維的濃度不斷增加，漏失量明顯減少，承壓強度逐步提高；相比而言，堵漏纖維HQW-1的承壓堵漏效果介于另兩者之間。

表1 模擬砂層下堵漏纖維的堵漏性能對比實驗結果（16目～30目）

表2 模擬砂層下堵漏纖維的堵漏性能對比實驗結果（10目～16目）

從表2可得，對于大孔隙嚴重漏失性砂巖地層（10目～16目），堵漏纖維HQW-1的堵漏效果接近表現最突出的堵漏纖維XWR，漏失量下降幅度大，承壓能力高，而堵漏纖維SMR在大孔隙漏失地層失效，表明堵漏纖維HQW-1形成較好的空間網架結構，可以有效的封堵大孔隙漏失嚴重的地層。

表3 模擬裂縫下堵漏纖維的堵漏性能對比實驗結果（0.5 mm～1.0 mm）

表4 HQW-1與其他堵漏纖維復配的堵漏性能對比實驗結果

從表3的實驗結果可得：堵漏纖維SMR對裂縫性漏失地層（0.5 mm～1.0 mm）無堵漏作用，堵漏纖維XWR在較高的濃度時才表現出比較一般的堵漏作用，但堵漏纖維HQW-1在加量為2.0%時就表現出最佳的堵漏效果和承壓性能。實驗結果還表明，在配制鉆井液過程中，為了確保堵漏纖維能夠充分分散和伸展，應合理選擇堵漏纖維的加量，過大時產生的空間網架結構質量反而不高，不利于地層堵漏。

從表4的實驗數據得，當堵漏纖維HQW-1與XWR復配后，對漏失地層的堵漏能力有了進一步的改善；相比之下，1.0%XWR和2.0%HQW-1的配伍性表現更好，形成的網架結構更加合理，所以漏失量控制在了10 mL以下，承壓強度達到了2.5 MPa。

3 結論

（1）堵漏纖維HQW-1來源廣、成本低、能夠在鉆井液中有效的分散伸展，形成較高質量的空間網架結構，表現出良好的堵漏性能，能夠適用于不同類型的漏失地層。

（2）堵漏纖維HQW-1加入到鉆井液中可以提高體系的承壓堵漏能力，2.0%的HQW-1加量在大孔隙模擬砂層（10目～16目）中漏失量降低至40 mL以下，在模擬裂縫性漏失層（0.5 mm～1.0 mm）中堵漏效果明顯突出，漏失量降低至5 mL以下，明顯優于其他堵漏纖維。

（3）堵漏纖維HQW-1與XWR復配后，配伍性表現良好，其堵漏性能進一步提高，尤其表現在大孔隙模擬砂層中（10目～16目），可將漏失量降低至10 mL以下。