CN108071359A - 一种油气井中破损套管驻留修复的方法和驻留凝胶 - Google Patents

一种油气井中破损套管驻留修复的方法和驻留凝胶 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种油气井中破损套管驻留修复的方法和驻留凝胶。本发明依次挤注驻留凝胶中的高密度凝胶和低密度凝胶，使驻留凝胶在套管破损处驻留，通过挤注密度介于二者之间的修复凝胶，使低密度凝胶上浮至修复凝胶表面，实现了修复凝胶对套管破损处的修复和驻留。实验结果表明，本发明提供的方法可以有效修复套管外为环空流体或地层流体的生产套管破损；驻留凝胶可以形成很好的驻留屏障，使修复凝胶更好的驻留和修复。

Description

一种油气井中破损套管驻留修复的方法和驻留凝胶
技术领域
本发明涉及油气开采技术领域，特别涉及一种油气井中破损套管驻留修复的方法和驻留凝胶。
背景技术
在油气井生产过程中，长期的开采过程会对套管产生腐蚀、磨损，并且地层应力变化而导致套管损坏，需要对套管进行修复。由于井筒外围环空流体或地层流体的影响，堵漏材料无法驻留，导致套管封堵修复困难，影响油气井的生产。
中国发明专利CN 100412312C公开了一种修复油气钻井套管的方法及装置，其主要在修补过程中下入修补管串，并将修补管串的注水泥皮碗工具向水泥短节注入水泥，通过设置在注水泥短节上的通孔向修补管串和生产套管之间的环空注水泥，并通过设置在注水泥短节上的水泥伞，在关井候凝时，承托住其上部的水泥，以在水泥凝固后完成对生产套管上的破口堵塞修复的目的。但该方法需要下入修井管柱，施工工序复杂，而且不能很好的解决堵漏材料驻留问题。
中国发明专利CN 106285540A公开了一种煤层气井套管修复方法，在套管内下入通井管柱进行通井，当有遇阻点时，起出通井管柱；通过磨铣管柱对套管产生错断或破损处进行磨铣处理，以使磨铣管柱下入待修复煤层底部；将修复管柱下至待修复煤层段，对膨胀锥进行打压，使膨胀锥锥面支撑膨胀筛管内壁，并使膨胀筛管向外膨胀，膨胀筛管紧贴套管内壁。但该方法需要下入修复管柱，也不能很好的解决堵漏材料驻留问题。
中国发明专利CN 105986776A公开了一种油水井套管破损的修复方法，包括：井眼准备、刮削套管、下入膨胀管修复管柱、打压膨胀管修复管柱、试压和打捞底堵，实现对破损长度超过20m的套管的修复。该发明的方法属于套管补贴技术，施工工序复杂，而且补贴后会影响井筒内径。
上述发明专利涉及的修复方法施工过程繁琐，对于套管外为环空流体或地层流体的生产套管，或者会影响井筒内径，或者不能实现堵漏材料的有效驻留。
发明内容
本发明的目的在于提供一种油气井中破损套管驻留修复的方法和驻留凝胶。本发明提供的方法施工简单，不需要对破损管柱进行补贴，并且能够实现堵漏材料的有效驻留。
本发明提供了一种油气井中破损套管驻留修复的方法，包括以下步骤：
(1)向油气井的井筒内下入封隔器至破损套管的破损点以下，进行坐封；
(2)向井筒内依次挤注驻留凝胶中的高密度凝胶和低密度凝胶后静置；
(3)向井筒内挤注修复凝胶后憋压；
所述驻留凝胶包括分装的高密度凝胶和低密度凝胶；以高密度凝胶的重量份数为100份计，所述高密度凝胶包括：增粘剂0.5～1份，加重剂10～40份和余量的水；以低密度凝胶的重量份数为100份计，所述低密度凝胶包括：增粘剂0.5～1份，加重剂3～30份和余量的水；
所述高密度凝胶、修复凝胶、低密度凝胶和套管外流体的密度依次减少；
所述修复凝胶包括如下重量份数的组分：G级水泥100份，纳米硅3～5份，液硅6～25份，柠檬酸0.5～7份和水20～40份。
优选的，以高密度凝胶的重量份数为100份计，所述高密度凝胶包括：增粘剂0.5～1份，加重剂10～40份和余量的水。
优选的，以低密度凝胶的重量份数为100份计，所述低密度凝胶包括：增粘剂0.5～1份，加重剂3～30份和余量的水。
优选的，所述增粘剂包括聚丙烯酰胺、黄原胶和瓜胶。
优选的，所述聚丙烯酰胺、黄原胶和瓜胶的质量比为(1～15):(75～100):(1～10)。
优选的，所述加重剂包括重晶石、甲酸钠、氯化钾和铁矿粉。
优选的，所述重晶石、甲酸钠、氯化钾和铁矿粉的质量比为(50～80):(10～20):(10～20):(10～50)。
优选的，所述步骤(3)中挤注的压力不低于漏失压力。
优选的，所述步骤(3)中修复凝胶的挤注量为破损点吸水量的1～1.5倍。
本发明还提供了一种驻留凝胶，包括分装的高密度凝胶和低密度凝胶；
以高密度凝胶的重量份数为100份计，所述高密度凝胶包括：增粘剂0.5～1份，加重剂10～40份和余量的水；
以低密度凝胶的重量份数为100份计，所述低密度凝胶包括：增粘剂0.5～1份，加重剂3～30份和余量的水。
本发明提供了一种油气井中破损套管驻留修复的方法，包括以下步骤：向井筒内下入封隔器至破损套管的破损点以下，进行坐封；向井筒内依次挤注驻留凝胶中的高密度凝胶和低密度凝胶后静置；向井筒内挤注修复凝胶后憋压；所述驻留凝胶包括分装的高密度凝胶和低密度凝胶；以高密度凝胶的重量份数为100份计，所述高密度凝胶包括：增粘剂0.5～1份，加重剂10～40份和余量的水；以低密度凝胶的重量份数为100份计，所述低密度凝胶包括：增粘剂0.5～1份，加重剂3～30份和余量的水；所述高密度凝胶、修复凝胶、低密度凝胶和套管外流体的密度依次减少；所述修复凝胶包括如下重量份数的组分：G级水泥100份，纳米硅3～5份，液硅6～25份，柠檬酸0.5～7份和水20～40份。本发明依次挤注驻留凝胶中的高密度凝胶和低密度凝胶，使驻留凝胶在套管破损处驻留，通过挤注密度介于二者之间的修复凝胶，使低密度凝胶上浮至修复凝胶表面，实现了修复凝胶对套管破损处的修复和驻留。实验结果表明，本发明提供的方法可以在不影响井筒内径的同时有效修复套管外为环空流体或地层流体的生产套管破损；驻留凝胶可以形成很好的驻留屏障，使修复凝胶更好的驻留和修复。
并且，本发明提供的方法可以在130℃高温下使用；驻留凝胶及修复凝胶的抗温达到130℃；该方法可以在承压要求100MPa下使用；修复凝胶固化后承压能力达到100MPa，能够适用于承压要求100MPa的工况。
此外，本发明提供的方法成本低廉，可操作性强，易于施工。
具体实施方式
本发明提供了一种油气井中破损套管驻留修复的方法，包括以下步骤：
(1)向油气井的井筒内下入封隔器至破损套管的破损点以下，进行坐封；
(2)向井筒内依次挤注驻留凝胶中的高密度凝胶和低密度凝胶后静置；
(3)向井筒内挤注修复凝胶后憋压；
所述驻留凝胶包括分装的高密度凝胶和低密度凝胶；以高密度凝胶的重量份数为100份计，所述高密度凝胶包括：增粘剂0.5～1份，加重剂10～40份和余量的水；以低密度凝胶的重量份数为100份计，所述低密度凝胶包括：增粘剂0.5～1份，加重剂3～30份和余量的水；
所述高密度凝胶、修复凝胶、低密度凝胶和套管外流体的密度依次减少；
所述修复凝胶包括如下重量份数的组分：G级水泥100份，纳米硅3～5份，液硅6～25份，柠檬酸0.5～7份和水20～40份。
本发明向油气井的井筒内下入封隔器至破损套管的破损点以下，进行坐封。在本发明中，所述封隔器的位置优选为破损点以下10～50m，更优选为20～40m，最优选为30m。
本发明对所述下入封隔器的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的下入封隔器的技术方案即可。在本发明中，所述封隔器能够防止堵漏材料在井筒中下沉至漏点下部，减少材料用量。
坐封完成后，本发明向井筒内依次挤注驻留凝胶中的高密度凝胶和低密度凝胶后静置。在本发明中，所述驻留凝胶包括分装的高密度凝胶和低密度凝胶。在本发明中，所述高密度凝胶、修复凝胶、低密度凝胶和套管外流体的密度依次减少。在本发明中，所述高密度凝胶和低密度凝胶搭配使用，能够分别驻留于修复凝胶下端和上端，使修复凝胶驻留，并且与套管外流体隔离。
本发明对所述高密度凝胶、修复凝胶、低密度凝胶和套管外流体的密度的差值没有特殊的限定，任意值均可。
在本发明中，以高密度凝胶的重量份数为100份计，所述高密度凝胶包括增粘剂0.5～1份，加重剂10～40份和余量的水，优选包括增粘剂0.6～0.8份，加重剂20～30份和余量的水。在本发明中，以低密度凝胶的重量份数为100份计，所述低密度凝胶包括增粘剂0.5～1份，加重剂3～30份和余量的水，优选包括增粘剂0.6～0.8份，加重剂5～20份和余量的水。
在本发明中，所述高密度凝胶和低密度凝胶中的增粘剂优选包括聚丙烯酰胺、黄原胶和瓜胶。在本发明中，所述高密度凝胶和低密度凝胶中聚丙烯酰胺、黄原胶和瓜胶的质量比独立地优选为(1～15):(75～100):(1～10)，更优选为(5～10):(80～95):(4～8)，最优选为(6～8):(85～90):(5～7)。在本发明中，所述增粘剂能够增加驻留凝胶的粘度，使其具有良好的支撑能力和良好的隔水性能。
在本发明中，所述高密度凝胶和低密度凝胶中的加重剂优选包括重晶石、甲酸钠、氯化钾和铁矿粉。在本发明中，所述高密度凝胶和低密度凝胶中重晶石、甲酸钠、氯化钾和铁矿粉的质量比独立地优选为(50～80):(10～20):(10～20):(10～50)，更优选为(55～75):(12～18):(12～18):(20～40)，最优选为(60～70):(14～16):(14～16):(25～35)。在本发明中，所述加重剂能够调整驻留凝胶的密度，使其符合需要；具体的，为满足所述密度要求，所述高密度凝胶中加重剂的含量高于低密度凝胶中加重剂的含量。
本发明对所述驻留凝胶中高密度凝胶和低密度凝胶的制备方法没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方法将各原料混合均匀即可。
在本发明中，所述驻留凝胶的挤注的压力优选不低于漏失压力，更优选为漏失压力的1～1.5倍，最优选为1.2倍。在本发明中，所述高密度凝胶的挤注量优选以填充套管破损点以下50～100m的套管环空为准。在本发明中，所述低密度凝胶的挤注量优选以填充高密度凝胶顶部至套管破损点以上50～100m的环空为准。在本发明中，所述挤注压力能够保证驻留凝胶被挤入套管破损点。
本发明对所述漏失压力的确定方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的测定漏失压力的技术方案即可。本发明优选在挤注前采用清水试压确定所述漏失压力。
在本发明中，所述静置的时间优选为1～3h，更优选为2h。在本发明中，所述静置使驻留凝胶能够在环空更好地驻留。
静置完成后，本发明向井筒内挤注修复凝胶后憋压。在本发明中，所述修复凝胶包括如下重量份数的组分：G级水泥100份，纳米硅3～5份，液硅6～25份，柠檬酸0.5～7份和水20～40份。
在本发明中，按重量份数计，所述修复凝胶包括G级水泥100份。本发明对所述G级水泥的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。在本发明中，所述G级水泥作为修复凝胶的基体，具有较高的强度，能够满足修复点压力需求。
在本发明中，按重量份数计，所述修复凝胶包括纳米硅3～5份，优选为4份。在本发明中，所述纳米硅的粒径优选为100～200nm，更优选为120～180nm，最优选为140～160nm。本发明中，按重量份数计，所述修复凝胶包括液硅6～25份，优选为10～20份，更优选为14～18份。本发明对所述纳米硅和液硅的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。在本发明中，所述纳米硅作为悬浮材料，液硅作为增强材料，提高修复凝胶的强度。
在本发明中，按重量份数计，所述修复凝胶包括柠檬酸0.5～7份，优选1～5份，更优选为2～3份。在本发明中，按重量份数计，所述修复凝胶包括水20～40份。本发明对所述柠檬酸的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。在本发明中，所述柠檬酸使修复凝胶挤注后固化。
本发明对所述修复凝胶的制备方法没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方法将各原料混合均匀即可。
在本发明中，所述修复凝胶的挤注的压力优选不低于漏失压力，更优选为漏失压力的1～1.5倍，最优选为1.2倍。在本发明中，所述修复凝胶的挤注量优选为破损点吸水量的1～1.5倍，更优选为1.2～1.4倍，最优选为1.3倍。在本发明中，所述挤注压力能够保证修复凝胶被挤入套管破损点，所述挤注量能够保证套管破损点能够被充分填充。
本发明对所述漏失压力和吸水量的确定方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的测定漏失压力和吸水量的技术方案即可。本发明优选在驻留凝胶的挤注前采用清水试压确定所述漏失压力和吸水量。
在本发明中，所述憋压的时间优选为24～48h，更优选为30～40h，最优选为36h。本发明对所述憋压的压力没有特殊的限定，采用工况要求压力即可。在本发明中，所述憋压能够使修复凝胶尽可能多的进入漏点，同时保证其强度的发展。
为保证修复凝胶的充分使用，节约材料用量，本发明优选在所述修复凝胶的挤注完成后，将挤注用钻杆或连续油管优选上提至修复凝胶顶部200～300m处进行憋压，使钻杆或连续油管中的修复凝胶全部挤注入井筒中。
憋压完成后，本发明优选对井筒进行清洗。本发明对所述清洗的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的清洗的技术方案即可。本发明优选将钻具下入井筒中，用清水进行清洗。在本发明中，所述清洗的时间优选为3～4周。
为测试修复凝胶的封堵效果，本发明优选在清洗完成后对所述套管进行清水试压。本发明对所述清水试压的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的清水试压的技术方案即可。在本发明中，所述清水试压结果满足在要求压力下30min内压降小于10MPa即可。当所述清水试压的结果不满足上述条件时，本发明优选重复驻留凝胶的挤注、静置、修复凝胶的挤注和憋压步骤，至清水试压结果满足所需条件。
本发明还提供了一种驻留凝胶，包括分装的高密度凝胶和低密度凝胶；以高密度凝胶的重量份数为100份计，所述高密度凝胶包括：增粘剂0.5～1份，加重剂10～40份和余量的水；以低密度凝胶的重量份数为100份计，所述低密度凝胶包括：增粘剂0.5～1份，加重剂3～30份和余量的水。在本发明中，所述驻留凝胶优选与上述技术方案中使用的驻留凝胶相同，在此不再赘述。在本发明中，所述驻留凝胶能够用于上述技术方案所述修复凝胶的驻留和隔离。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的油气井中破损套管驻留修复的方法和驻留凝胶进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1:
某油田生产10年的油井95/8生产套管因腐蚀破损，破损点外为地层流体，破损深度1580～1600m，温度60℃，试压情况为10MPa下的累积液量为3.5m3，要求修复后满足15MPa承压要求。
实施过程如下：
第一、下入封隔器至破损点以下1630m处，坐封；
第二、下入钻杆至1530m处，10MPa下挤注1m3驻留凝胶A、1m3驻留凝胶B；
第三、挤注完成静置2h
第四、挤注堵漏凝胶4.5m3，预留0.6m3在井筒中；
第五、上提钻杆至1400m处，憋压循环钻杆2周；
第六、憋压24h；
第七、起出钻杆，下入钻塞工具，钻掉预留的凝胶塞和封隔器，循环洗井3周，起出钻塞工具；
第八、清水试压，15MPa下30min压降0.3MPa，满足要求。
修复完成后，该井即可顺利进入生产阶段。
上述实例中，驻留凝胶A的组分为：
0.5重量份的增粘剂，组分比例为：聚丙烯酰胺：黄原胶：瓜胶＝8:89:3；
30重量份的加重剂，组分比例为：重晶石：甲酸钠：氯化钾：铁矿粉＝60:10:10:20
其余重量份为水。
上述实例中，驻留凝胶B的组分为：
0.4重量份的增粘剂，组分比例为：聚丙烯酰胺：黄原胶：瓜胶＝10:80:10；
20重量份的加重剂，组分比例为：重晶石：甲酸钠：氯化钾：铁矿粉＝50:15:15:20；
其余重量份为水。
上述实例中，堵漏凝胶的组分为：
100％G级水泥；
5％的200nm纳米硅；
20％的液硅；
1.5％的柠檬酸；
25％的淡水。
实施例2:
某油田压裂完井前95/8生产套管由于扭曲变形导致破损，无法满足完井承压要求，破损点外为与技术套管间的环空流体，破损深度2380～2400m，温度80℃，试压情况为30MPa下的累积液量为4.3m3，要求修复后满足50MPa承压要求。
实施过程如下：
第一、下入封隔器至破损点以下2430m处，坐封；
第二、下入钻杆至2350m处，30MPa下挤注1.5m3驻留凝胶A、1m3驻留凝胶B；
第三、挤注完成静置2h
第四、挤注堵漏凝胶6m3，预留0.6m3在井筒中；
第五、上提钻杆至2180m处，憋压循环钻杆2周；
第六、憋压24h；
第七、起出钻杆，下入钻塞工具，钻掉预留的凝胶塞和封隔器，循环洗井3周，起出钻塞工具；
第八、清水试压，50MPa下30min压降0.38MPa，满足要求。
修复完成后，该井即可顺利进入生产阶段。
上述实例中，驻留凝胶A的组分为：
0.8重量份的增粘剂，组分比例为：聚丙烯酰胺：黄原胶：瓜胶＝8:85:7；
25重量份的加重剂，组分比例为：重晶石：甲酸钠：氯化钾：铁矿粉＝60:15:15:10
其余重量份为水。
上述实例中，驻留凝胶B的组分为：
0.5重量份的增粘剂，组分比例为：聚丙烯酰胺：黄原胶：瓜胶＝15:75:10；
15重量份的加重剂，组分比例为：重晶石：甲酸钠：氯化钾：铁矿粉＝50:10:10:30；
其余重量份为水。
上述实例中，堵漏凝胶的组分为：
100％G级水泥；
3％的100nm纳米硅；
10％的液硅；
2.5％的柠檬酸；
30％的淡水。
实施例3:
某油田压裂完井前95/8生产套管由于扭曲变形导致破损，无法满足完井承压要求，破损点外为与技术套管间的环空流体，破损深度3850～3870m，温度130℃，试压情况为50MPa下的累积液量为9m3，要求修复后满足100MPa承压要求。
实施过程如下：
第一、下入封隔器至破损点以下20m即3890m处，坐封；
第二、下入钻杆至3820m处，50MPa下挤注1.5m3驻留凝胶A、1m3驻留凝胶B；
第三、挤注完成静置2h
第四、挤注堵漏凝胶11m3，预留0.6m3在井筒中；
第五、上提钻杆至3650m处，憋压循环钻杆2周；
第六、憋压24h；
第七、起出钻杆，下入钻塞工具，钻掉预留的凝胶塞和封隔器，循环洗井3周，起出钻塞工具；
第八、清水试压，100MPa下30min压降0.43MPa，满足要求。
修复完成后，该井即可顺利进入生产阶段。
上述实例中，驻留凝胶A的组分为：
0.8重量份的增粘剂，组分比例为：聚丙烯酰胺：黄原胶：瓜胶＝8:85:7；
25重量份的加重剂，组分比例为：重晶石：甲酸钠：氯化钾：铁矿粉＝60:15:15:10；
其余重量份为水。
上述实例中，驻留凝胶B的组分为：
0.5重量份的增粘剂，组分比例为：聚丙烯酰胺：黄原胶：瓜胶＝15:75:10；
15重量份的加重剂，组分比例为：重晶石：甲酸钠：氯化钾：铁矿粉＝50:10:10:30；
其余重量份为水。
上述实例中，堵漏凝胶的组分为：
100％G级水泥；
5％的100nm纳米硅；
20％的液硅；
5％的柠檬酸；
25％的淡水。
从以上实施例可以看出，本发明提供的方法具有很好的修复效果，在不同的温度和压力条件下对破损套管的修复效果都很明显，可以满足现场施工条件的要求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种油气井中破损套管驻留修复的方法，包括以下步骤：
(1)向油气井的井筒内下入封隔器至破损套管的破损点以下，进行坐封；
(2)向井筒内依次挤注驻留凝胶中的高密度凝胶和低密度凝胶后静置；
(3)向井筒内挤注修复凝胶后憋压；
所述驻留凝胶包括分装的高密度凝胶和低密度凝胶；以高密度凝胶的重量份数为100份计，所述高密度凝胶包括：增粘剂0.5～1份，加重剂10～40份和余量的水；以低密度凝胶的重量份数为100份计，所述低密度凝胶包括：增粘剂0.5～1份，加重剂3～30份和余量的水；
所述高密度凝胶、修复凝胶、低密度凝胶和套管外流体的密度依次减少；
所述修复凝胶包括如下重量份数的组分：G级水泥100份，纳米硅3～5份，液硅6～25份，柠檬酸0.5～7份和水20～40份。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高密度凝胶包括：增粘剂0.6～0.8份，加重剂20～30份和余量的水。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述低密度凝胶包括：增粘剂0.6～0.8份，加重剂5～20份和余量的水。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的方法，其特征在于，所述增粘剂包括聚丙烯酰胺、黄原胶和瓜胶。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述聚丙烯酰胺、黄原胶和瓜胶的质量比为(1～15):(75～100):(1～10)。
6.根据权利要求1～3任意一项所述的方法，其特征在于，所述加重剂包括重晶石、甲酸钠、氯化钾和铁矿粉。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述重晶石、甲酸钠、氯化钾和铁矿粉的质量比为(50～80):(10～20):(10～20):(10～50)。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中挤注的压力不低于漏失压力。
9.根据权利要求1或8所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中修复凝胶的挤注量为破损点吸水量的1～1.5倍。
10.一种驻留凝胶，包括分装的高密度凝胶和低密度凝胶；
以高密度凝胶的重量份数为100份计，所述高密度凝胶包括：增粘剂0.5～1份，加重剂10～40份和余量的水；
以低密度凝胶的重量份数为100份计，所述低密度凝胶包括：增粘剂0.5～1份，加重剂3～30份和余量的水。
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