CN101435317B

CN101435317B - 失返性漏失交联凝胶堵漏工艺

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Publication number: CN101435317B
Application number: CN2008101478513A
Authority: CN
Inventors: 张建卿; 吴付频; 王伟良; 张迁
Original assignee: CNPC Chuanqing Drilling Engineering Co Ltd
Current assignee: CNPC Chuanqing Drilling Engineering Co Ltd
Priority date: 2008-12-12
Filing date: 2008-12-12
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2028-12-12
Also published as: CN101435317A

Abstract

本发明公开了一种失返性漏失交联凝胶堵漏工艺，涉及石油钻井领域，在配浆罐中配制预交联凝胶堵漏浆，预交联凝胶堵漏浆由水、凝胶稠化剂、胶凝强度调节剂和桥塞堵漏支撑剂组成，其中，凝胶稠化剂占总重量的0.8～1％，胶凝强度调节剂占总重量的3～4％，桥塞堵漏支撑剂占总重量的5～7％，其余为水，各组分充分溶解混合后，光钻杆下至漏层底部5～10米，分别将预交联凝胶堵漏浆和凝胶交联剂同时注入井内漏层处，其中，预交联凝胶堵漏浆和凝胶交联剂的体积比是2.5～3.5∶100。本发明通过化学交联和促凝，可使凝胶的整体结构强度真正地得到提高，提高了一次性堵漏成功率，使其超过50％。

Description

失返性漏失交联凝胶堵漏工艺

技术领域

本发明涉及石油钻井技术领域，尤其是一种交联凝胶堵漏工艺，本发明适用于陇东区块洛河组发生的反复失返性漏失。

背景技术

长庆西峰油田陇东地区侏罗系洛河组地层埋深约为700m～1200m，部分区域裂缝发育好，尤其是垂直裂缝发育丰富。在钻探施工过程中，失返性井漏现象发生频繁。针对目前陇东地区洛河组漏失的特点，结合丰富的堵漏经验，现有技术中成功地摸索出了一整套以“ZND-2型智能型凝胶堵漏剂、CDL-1型常规凝胶桥堵剂和GD-I型高粘弹调堵剂”等为主的常规凝胶防漏、堵漏工艺技术，并在近两年来堵漏的实践中发挥了十分重要的作用。但常规凝胶堵漏工艺一次性堵漏成功率只达到41.54％，导致堵漏成功率低的主要因素有以下四点：

①陇东地区洛河层大部分属于大孔隙高渗低压水层，并随着陇东地区地层水开采力度加大，该区块个别区域洛河层存在异常压力带，地层压力系数仅在0.75-0.85之间，采用常规堵漏工艺很难一次性提高地层承压能力，导致了多次漏失，反复堵漏的现象。

②洛河组漏层水比较活跃，易与堵漏泥浆交替混合，改变了常规凝胶堵漏的性能、降低了其固相堵漏剂含量，同时对水泥浆也有一定稀释作用、降低水泥浆的密度，抑制了水泥浆在漏层的成塞效果，极大的影响了堵漏成功率。

③目前所用的几种凝胶堵漏体系内部结构松散，缺乏统一的结构整体性，从而导致其材料自身的抗压强度严重不足，与漏层无胶结，随着泥浆的冲刷，易沿着漏失通道流失，导致一次堵漏成功率低。

④常规凝胶一旦形成，体系粘度不再变化，即使有少量的支撑剂存在，其整体的抗压强度基本恒定，并不再随时间变化，在地层中后期强度的增长极其有限；随着后期钻进过程中钻井液反复冲刷，井漏复发几率增多，极大的损失了堵漏时间。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种适用于陇东区块洛河组发生的反复失返性漏失，以及地层温度在30℃～50℃内任何性质的大型漏失处理的交联凝胶堵漏工艺，本发明通过化学交联和促凝，可使凝胶的整体结构强度真正地得到提高，凝胶拒水性强，可有效地抑制地层水与凝胶混合交替，保持在注入漏层后随时间逐渐增强的趋势，进一步提高漏层的承压能力，并能够解决反复性失返型漏失井的漏失问题，并提高了一次性堵漏成功率，使其超过50％。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种失返性漏失交联凝胶堵漏工艺，其特征在于：在配浆罐中配制预交联凝胶堵漏浆，预交联凝胶堵漏浆由水、凝胶稠化剂、胶凝强度调节剂和桥塞堵漏支撑剂组成，其中，凝胶稠化剂占总重量的0.8～1％，胶凝强度调节剂占总重量的3～4％，桥塞堵漏支撑剂占总重量的5～7％，其余为水，各组分充分溶解混合后，光钻杆下至漏层底部5～10米，分别将预交联凝胶堵漏浆和凝胶交联剂同时注入井内漏层处，其中，预交联凝胶堵漏浆和凝胶交联剂的体积比是100∶2.5～3.5。

所述预交联凝胶堵漏浆中各组分的混合顺序为：先在水中加入0.8～1％的胶凝强度调节剂，充分搅拌均匀后，再加入0.3％的凝胶稠化剂适当提高粘度，然后再加入5～7％的桥塞堵漏支撑剂，最后再加入剩余的0.5～0.7％的凝胶稠化剂。

所述的分别将预交联凝胶堵漏浆和凝胶交联剂同时注入具体是指：预交联凝胶堵漏浆和凝胶交联剂经泥浆泵混合均匀后，同步注入井内漏层处，所述泥浆泵吸入管线处设置有带有调流阀的直角弯管，直角弯管的另一端经软管与小型电泵相连，所述小型电泵将凝胶交联剂泵入泥浆泵，泵吸入管线将预交联凝胶堵漏浆引入泥浆泵。

在所述凝胶交联剂与预交联凝胶堵漏浆混合前，先加水稀释所述凝胶交联剂，稀释至原凝胶交联剂浓度的40％，然后按照稀释后凝胶交联剂与预交联凝胶堵漏浆为1∶10的比例混合均匀。

在所述混合顺序步骤后搅拌0.5～1小时。

所述泥浆泵排量控制在1.2～1.8m³/min，凝胶交联剂注入量控制在0.15～0.3m³/min。

所述的凝胶稠化剂为凝胶主体稠化剂，可以选用市面上的型号为GD-III的凝胶稠化剂最佳。

所述的凝胶交联剂为常温常规凝胶交联剂，提供凝胶体系整体的凝聚力，可选用市面上的型号为XC-0801凝胶交联剂最佳。

所述的胶凝强度调节剂为强度调节剂，用于调控凝胶体系的初成胶和胶凝时间，协助凝胶交联剂完成凝聚，可以选用市面上的型号为HSD的胶凝强度调节剂最佳。

所述的桥塞堵漏支撑剂为结构支撑剂，为凝胶体系提供必要的强度支持，可以选用市面上的型号为QD-1桥塞堵漏支撑剂最佳。

本发明的优点在于：

本发明施工工艺简单，与常规化学凝胶堵漏工艺从堵剂配方和施工都有显著区别，本发明采用的堵漏材料具有常温延迟交联、后期可持续胶凝等堵塞的胶凝方式，通过化学交联和促凝，可使凝胶的整体结构强度真正地得到提高，交联凝胶堵漏技术先后在西峰油田现场试验了4口井，共堵漏7次：其中3口实施4次堵漏一次成功，再无复发，堵漏一次成功率达75％。同时，本发明与现有的常规堵漏工艺相比还具有以下优点：

1、与注水泥堵漏相此，本发明采用现场原有设备，可以不受时间和设备限制，随时施工操作，同时凝胶时间短，施工过程中无须等停，缩短了堵漏损失时间，与此同时，井下风险系数低，入井钻具组合可以根据井下情况需要任意下入，避免了多次起下钻倒换钻具结构所损失的时间。

2、与桥塞堵漏相比，本发明的交联凝胶堵漏后，后期钻进无漏失复发现象，且能极大的提高漏层的承压能力，避免了循环压力过高造成的蹩漏地层。

3、与常规凝胶堵漏工艺相比，本发明的交联凝胶拒水性极强，可有效抑制地层水与其混合交替，在入井30分钟后，即可失去流动性，避免了以往常规凝胶顺漏失通道流失的现象，解决了由于地层水活跃，导致常规堵漏工艺堵漏失败的问题。

4、采用本发明的混合顺序配制预交联凝胶堵漏浆，能进一步保证凝胶体系达到最佳的效果。

5、由于本发明采用的在泥浆泵吸入管线处设置有带有调流阀的直角弯管，这样就能使凝胶交联剂与预交联凝胶堵漏浆在入井前混合更加均匀。

6、由于本发明在所述凝胶交联剂与预交联凝胶堵漏浆混合前，先加水稀释所述凝胶交联剂，这样的技术方案能防止将凝胶交联剂意外加入配浆罐中与堵漏浆交联发生急剧粘附或凝结。

7、本发明用于鄂尔多斯盆地钻井过程处理井漏复杂作业中，主要封堵1200m井深内的岩性砂岩(洛河层)的漏层；尤其适用于陇东区块洛河组发生的反复失返型漏失；在地层温度30°～50℃、将该破裂地层的承压能力提高到2～4MPa以上；处理漏层性质即含水量大、矿化度高、孔隙渗透性好、地层温度偏低、存在区域性水平裂缝或垂直裂缝或易破碎地层等特点具有独特之处，能降低漏失复发率，有很好的市场应用前景。

附图说明

下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的补充说明，其中：

图1为本工艺施工示意图

图2为预交联凝胶堵漏浆与凝胶交联剂混合并注入的示意图

图中标记：1、配浆罐；2、泵吸入管线；3、流量控制阀；4、直角弯管；5、泥浆泵；6、连接软管；7、小型电泵；8、地面方坑；9、泥浆入井。

具体实施方式

实施例1

本发明公开了一种失返性漏失交联凝胶堵漏工艺，在配浆罐1中配制预交联凝胶堵漏浆，预交联凝胶堵漏浆由水、凝胶稠化剂、胶凝强度调节剂和桥塞堵漏支撑剂组成，其中，凝胶稠化剂占总重量的0.8～1％，胶凝强度调节剂占总重量的3～4％，桥塞堵漏支撑剂占总重量的5～7％，其余为水，各组分充分溶解混合后，光钻杆下至漏层底部5～10米，分别将预交联凝胶堵漏浆和凝胶交联剂同时注入井内漏层处，其中，预交联凝胶堵漏浆和凝胶交联剂的体积比是100∶2.5～3.5。配浆罐1经上水管线与泥浆泵5连接，并能实现预交联凝胶堵漏浆和凝胶交联剂同步上水，按照不同上水速率使凝胶交联剂与凝胶浆通过泥浆泵5混合均匀并同步注入井内，顶替定量泥浆将凝胶堵浆与凝胶交联剂混合物挤入漏层，在井底温度下(约30度)经过40分钟时间，凝胶发生交联反应，生成一种有弹性的、粘性极强的拒水状物质，并随时间的延长凝胶强度呈现逐渐增强的趋势，从而使漏层承压能力提高了2～4MPa a，达到了一次性堵漏的效果，避免后期钻井中出现的反复漏失的现象。

实施例2

在实施例1的基础上，所述预交联凝胶堵漏浆中各组分的混合顺序为：先在水中加入0.8～1％的胶凝强度调节剂，充分搅拌均匀后，再加入0.3％的凝胶稠化剂适当提高粘度，然后再加入5～7％的桥塞堵漏支撑剂，最后再加入剩余的0.5～0.7％的凝胶稠化剂。

实施例3

在实施例1或2的基础上，所述的分别将预交联凝胶堵漏浆和凝胶交联剂同时注入具体是指：预交联凝胶堵漏浆和凝胶交联剂经泥浆泵5混合均匀后，同步注入井内漏层处，所述泥浆泵吸入管线2处设置有带有调流阀的直角弯管4，直角弯管4的另一端经连接软管6与小型电泵7相连，所述小型电泵7将凝胶交联剂泵入泥浆泵5，配浆罐1将预交联凝胶堵漏浆引入泥浆泵5。

实施例3

作为本发明的最佳实施方式，在上述实施例的基础上，在所述凝胶交联剂与预交联凝胶堵漏浆混合前，先加水稀释所述凝胶交联剂，稀释至原凝胶交联剂浓度的40％，然后按照稀释后凝胶交联剂与预交联凝胶堵漏浆为1∶10的比例混合均匀。

在所述混合顺序步骤后搅拌0.5～1小时。

所述泥浆泵5排量控制在1.2～1.8m³/min，凝胶交联剂注入量控制在0.15～0.3m³/min。

所述的凝胶稠化剂为凝胶主体稠化剂，可以选用市面上的型号为GD-III的凝胶稠化剂最佳。其特点：水溶性好，溶解迅速，不易结块，胶体溶液体起始粘度高，便于现场配制，可交联增稠或成胶，兼容性好。

所述的凝胶交联剂为常温常规凝胶交联剂，提供凝胶体系整体的凝聚力，可选用市面上的型号为XC-0801凝胶交联剂最佳。其特点：对GD-III具有良好的常温可控常规交联作用和兼容性，液体，无需配制即可直接使用。

所述的胶凝强度调节剂为强度调节剂，用于调控凝胶体系的初成胶和胶凝时间，协助凝胶交联剂完成凝聚，可以选用市面上的型号为HSD的胶凝强度调节剂最佳。其特点：对GD-III体系的常温常规交联反应有明显的辅助、促进和调节作用，有一定的胶凝辅助作用，有显著提高体系整体强度的贡献。

所述的桥塞堵漏支撑剂为结构支撑剂，为凝胶体系提供必要的强度支持，可以选用市面上的型号为QD-1桥塞堵漏支撑剂最佳。其特点：配伍性好，常规惰性，对凝胶性质无明显影响，颗粒分布广泛，可选择具有一定强度和体膨性的桥塞支撑材料。

实施例4

本发明一现场实例：

一、预交联凝胶堵漏浆的配制及与凝胶交联剂的混合方式：

将30方～40方的配浆罐1与水力加料混合漏斗连接，保证1～2个配液罐有一个加料漏斗。配方：水+0.8～1％GD-III凝胶稠化剂GD-III+3～4％HSD胶凝强度调节剂+5～7％桥塞堵漏支撑剂(不同级别粒度搭配)+2.5～3.5％(重量体积比)凝胶交联剂XC-0801

(1)计算好常规凝胶系列堵剂的加量；

(2)打开罐上搅拌器；

(3)开启水力混合加料漏斗闸门，启动泥浆泵5保持柴油机转数1000转/min左右，进行罐内水循环；

(4)凝胶配制加料顺序

先加入HSD胶凝强度调节剂，充分搅拌均匀后，再加入0.3％GD-III适当提高泥浆粘度，根据漏失情况，选择配方的量加入各种粒级的固相堵漏剂，最后再按配方设计量加入剩余的GD-III，保证常规凝胶体系达到最佳效果。要求均匀加料，加入速度根据的原则：每罐配制总时间60分钟，根据每包加入的时间＝总包数/总时间，在加料过程中注意观察，如果起了团块，则加料速度适当放慢

(5)加料完成后搅拌

加料完成后，泥浆泵5和罐上搅拌机仍保持工作，促进罐内浆体的循环，原则上需再搅拌0.5～1h。可采用以下办法来判别搅拌时间：

由肉眼观察凝胶内有无小“鱼眼”，用铁锨将罐内凝胶挑起，直观感受其凝胶结构，以凝胶体整体均匀、挑挂高度大于10cm而不断为限。

(6)凝胶交联剂的配制与泵注方式

为了防止所配制的凝胶体因交联而在配浆罐1中发生急剧粘附或凝结，因此，凝胶交联剂不能直接加入配浆罐1中，需采用以下方式加入：首先在容积4m³的地面方坑8中，倒入设计量凝胶交联剂XC-0801，加水稀释体积至4m³，凝胶交联剂溶液体积为罐内常规凝胶堵漏浆体积的1/10。

为了使凝胶交联剂与凝胶浆在入井前的管线中混合均匀，在现场条件下自制混合注入设备，在泥浆配浆罐1处，焊接一个带有调流阀的直角弯管4，另一端用连接软管6与小型电泵7相连，又在泥浆泵5附近挖一个容量为4m³的方坑，将小型潜水泵放入坑内，(额定流量不大于2m³/min)，按设计要求将凝胶交联剂溶液倒入土方坑，施工时须同步开启泥浆泵5与小型电泵7，将罐内的凝胶浆和土坑凝胶交联剂通过泥浆泵5泵入上水管线，按照不同的流速均匀进入泥浆泵5体中，从而达到均匀混合一起注入井内漏层处的目的。

二、交联凝胶堵漏施工实例

需根据现场情况来最后决定具体选择配制量，可参考具体的漏速、裂缝宽度、裂缝长短及深远程度而定。对于失返漏失井至少配制常规交联凝胶40～80m³，施工前按配方将多种堵剂经搅拌、完全溶涨，性能达要求后，光钻杆下深到漏层底部5～10m左右，凝胶堵漏剂和凝胶交联剂分别同时注入，泥浆泵5排量控制在1.2～1.8m³/min，凝胶交联剂注入量控制在0.15～0.3m³/min。施工须同步开启泥浆泵5与小型电泵7，将罐内的凝胶浆和土坑凝胶交联剂通过泥浆泵5泵入上水管线，按照不同的流速均匀进入泥浆泵5体中，通过泥浆泵5混合均匀，同步注入井内漏层处。

施工过程中先开封井器施工，若泥浆返出，则关封井器施工，控制挤入漏层压力不高于5MPa，凝胶堵漏剂和凝胶交联剂泵入要严格按设计泵量匀速泵入，不能停顿，当设计用量的凝胶交联剂泵入完后，应视为常规交联凝胶施工结束，用泥浆泵5进行顶替泥浆施工，替泥浆的来源可直接从泥浆池中泵入上水罐中，稀释罐内凝胶量达到上水的设计量即可，泥浆设计顶替量约为下钻钻具总内容积的2/3，保证将钻具内2/3的常规交联凝胶挤入漏层。顶替量结束后，起出钻杆，候凝5h左右，常规交联凝胶静堵5h以上，使其在漏层充分形成结构、切力、强度、弹性等。下钻时速度要适当，不要过激，到底后先扰动，再慢开泵顶一顶，正常循环后，有泥浆返出，且排量正常，可恢复钻进。

根据近两年陇东地区洛河组漏失情况统计，漏失量大于120立方米/小时的漏井，平均采用常规凝胶堵漏工艺7次，或注水泥堵漏工艺2次才能保证顺利完钻，本发明在西峰油田应用了4口井，共实施7次，其中3口实施4次堵漏成功，再无复发，堵漏一次成功率达75％，高于常规凝胶堵漏一次成功率32个百分点。

Claims

1.一种失返性漏失交联凝胶堵漏工艺，其特征在于：在配浆罐(1)中配制预交联凝胶堵漏浆，预交联凝胶堵漏浆由水、凝胶稠化剂、胶凝强度调节剂和桥塞堵漏支撑剂组成，其中，凝胶稠化剂占总重量的0.8～1％，胶凝强度调节剂占总重量的3～4％，桥塞堵漏支撑剂占总重量的5～7％，其余为水，各组分充分溶解混合后，光钻杆下至漏层底部5～10米，分别将预交联凝胶堵漏浆和凝胶交联剂同时注入井内漏层处，其中，预交联凝胶堵漏浆和凝胶交联剂的体积比是100∶2.5～3.5。

2.根据权利要求1所述的失返性漏失交联凝胶堵漏工艺，其特征在于：所述的分别将预交联凝胶堵漏浆和凝胶交联剂同时注入具体是指：预交联凝胶堵漏浆和凝胶交联剂经泥浆泵(5)混合均匀后，同步注入井内漏层处，泥浆泵吸入管线(2)处设置有带有调流阀的直角弯管(4)，直角弯管(4)的另一端经连接软管(6)与小型电泵(7)相连，所述小型电泵(7)将凝胶交联剂泵入泥浆泵(5)，配浆罐(1)将预交联凝胶堵漏浆引入泥浆泵(5)。