環空帶壓治理堵劑方法研究

盧志鵬 李琛 方濤

摘 要：隨著海上平臺服務年限的增長，各層油套管腐蝕嚴重，造成油氣井環空帶壓隱患。國內外該問題普遍存在，簡述該問題解決方式，介紹幾種堵劑特性及其應用，比較幾種材料，分析治理該問題有效工藝手段。

關鍵詞：環空帶壓;方法研究;堵劑;封堵

目前國內外油氣井環空帶壓問題普遍存在。美國礦物管理服務機構（MMS）對墨西哥灣OCS地區井進行了統計，在15500口井中，有6692口井約43%至少有一層套管環空帶壓。在加拿大，環空帶壓存在于不同類型的井中。美國外大陸架區域有8000多口井存在環空帶壓現象，挪威石油安全管理局統計了406口井，其中18%的井具有完整性失效問題。我國塔里木油田高壓氣井完整性失效產生的環空帶壓占29.8%。在我國重慶涪陵頁巖氣產能示范區，環空帶壓現象嚴重，遠遠超出正常氣井帶壓的比例。同時，在我國海洋油氣田中，環空帶壓問題也普遍存在，尤其一些老油田或氣田，環空帶壓隱患井的治理也成了亟待解決的難題

國內外處理該問題有兩種方式：一是利用修井作業解決套管帶壓問題，二是利用新型密封劑解決套管帶壓問題。相關技術手段包括：水泥堵漏、雙封卡堵、回接套管、套管補貼等方法，但這些技術常常受到使用效果、使用有效期、施工風險高和施工費用限制，難以廣泛推廣。特殊情況如果難以修復，則采用棄井等非常手段，但所造成的經濟損失也是巨大的。所以解決該類問題，優選合適的堵劑，對油田開發具有重要的意義。

當前國內采用的密封劑，包括水泥類、樹脂類、纖維類等。其作用原理均是通過外部注入，在進入漏點之前處于液體狀態，進入之后通過化學交聯作用形成密封結構，對漏點進行有效封堵。下面介紹幾種封堵劑的機理及其作用效果：

1 某水泥類堵劑封堵技術

該技術是用堵劑和水配制成一定濃度的堵漿，在堵漿進入漏層（漏點時）在壓差作用下（大于0.7MPa），堵漿中組分協同增效，發生化學反應，這時，堵漿很快就能形成互穿網絡結構，形成特殊的流態，堵漿中的其他組分，就能充填密實網絡結構中的空隙之中，堵漿就具有耐沖刷能力，駐留在地層內。

應用該堵劑的管外竄及近井地帶層間封竄技術，在冀東、青海、塔里木等地區應用近100余井次，一次封竄成功率在98%以上，有效率達100%。

應用該堵劑的堵漏堵水技術，在冀東、青海、河南、塔里木、勝利油田等地區應用近900余井次，一次封堵成功率在94%以上，有效率達100%。

2 某納米堵劑封堵技術

該納米堵劑進入漏點以后，由于受到地層的阻擋作用，漿體流動受到阻力刺激，流動速度快速下降，初期進入的漿體由快速流動相變為低速流動相（或靜止相），體系快速發生觸變而失水，粘度變大，流動性變差，產生駐留性，堵劑體系凝集成團，逐漸堆積充滿漏層，通過不斷地擠注，漿體堆積充實封堵住漏層;而沒有進入漏層的漿體殘留在井筒內，在一定時間內仍保持原來的穩定混合漿體狀態，可以被沖洗出地面。利用其觸變性能可以快速形成封堵層。納米堵劑除具有常規堵劑的優點外，與現有水泥相比，具有如下特性：強度高，溶解率高，實現了高強度與高溶解率的統一;析水少、不收縮、微結構致密、封堵率高;尤其具有耐高溫、高壓、高礦化度的特點，是解決高溫、高壓、高鹽井化學封堵的一項新技術。

納米材料化學活性高，可顯著改善堵劑的理化性能，在油田化學封堵方面有廣闊的應用前景。該技術現在河南油田各個區塊全面應用，并推廣應用到新疆寶浪和塔河油田，解決了大量油田封堵技術難題。

3 某無固相堵劑封堵技術

該堵劑是無固相液體，具有較好的流態，可穿透微米級孔隙，抗化學腐蝕及污染能力強，泵送時間可調，耐溫130℃，固化后抗壓高，具有良好的彈性，該類型堵劑與水泥復配使用效果更佳。該體系可以通過不同種類和劑量的添加劑，在設定時間和溫度固化實現封堵，同時該體系可與水泥漿混合使用。主要應用于套管修補、封堵水泥失效后的微環空、棄井作業等其他作業。

主要特點包括：固化安全可控，根據封堵點溫度和施工時間，調整組份比例，實現安全固化封堵;滲入能力較好：無固相液體，能夠深入地層、水泥環、套管絲扣及微裂縫;粘結性能優良：固化體具有彈塑性，能與鋼鐵、地城緊密粘接，能承受套管膨脹、收縮二不開列;封堵能力超強：固化體力學性能遠遠超過傳統堵漏材料及水泥;化學性能穩定：不和水、油、鉆井液等混融;符合環保要求。

某油田環空壓力增加技術套管固井完成后，有氣竄，氣體持續溢到地面。方案：堵劑+復配水泥。在射孔和安裝封隔器后，按流體層級擠水泥作業：水+堵劑+水泥。堵劑全被地層吸收，在整個作業過程中，環空氣竄下降，作業60h后開鉆，無氣竄。

該封堵技術在玉門油田、塔里木油田、新疆油田、華北油田等應用超過20井次，能封堵套管絲扣泄露、套管穿孔、閥門失效等多樣的滲漏問題。

綜上，對幾種封堵劑進行比較后，他們均能對不同的環空帶壓問題有一定的解決效果。水泥類堵劑對一般的水泥失效造成的環空帶壓，代替水泥進行封堵有良好的效果。納米類堵劑能作用于高溫高鹽等特殊地層的化學封堵。無固相封堵技術具有良好的兼容性且固化時間可控，幾種堵劑作用效果都比較好。可通過對具體井況進行分析，可選擇合適的堵劑，進行作業方案制定。

參考文獻：

[1]沈元波，和鵬飛，徐彤，程福旺.錦州某油田生產井套管環空帶壓處理技術[J].石油工業技術監督，2019，35（04）：14-17.

[2]徐傳奇，李海燕，張小鋒，李德權，張睿蔭，崔浪，李昱.納米封堵劑性能評價及機理分析[J].鉆采工藝，2019，42 （02）：100-103+7.

[3]李強，曹硯鋒，劉書杰，歐陽鐵兵，楊向前，何保生，周建良，李玉斌，范志利，武治強.海上油氣井完整性現狀及解決方案[J].中國海上油氣，2018，30（06）：115-122.

[4]宋建建，許明標，吳宇萌，王曉亮，舒曼.氣井環空帶壓形成原因及研究進展[J].科技通報，2018，34（09）：8-12.

[5]張輝，王瑞祥，畢闖，趙成龍.渤南區域注水井環空帶壓原因淺析及應對措施[J].石化技術，2018，25（06）：160-161.

[6]齊行濤，賈波.儲氣庫防氣竄增韌高強度封堵劑研究與應用[J].石油工業技術監督，2018，34（05）：23-26+33.