CN110700785B - 一种破损套管的沉降与漂浮复合堵漏修复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于破损或腐蚀穿孔套管的堵漏修复方法，首次提出结合沉降与漂浮堵漏技术，无需考虑地层漏层与套管破损点的相对位置，可充分充填地层漏点与环空，在套管破损点上下形成有效的充填，解决传统方法仅仅满足漏层相对位置在下方情况的封堵缺陷，有效提高破损套管的封堵效果；并可使堵剂有效的驻留，封堵由于长期开采带来的套管腐蚀破损；修复后可满足承压要求，并满足后续开采施工的要求；且对温度、地层流体矿化度等修复环境要求低，环境友好，适用性广。
Description
技术领域
本发明属于油气开采技术领域，涉及一种油气田套管的破损修复技术，具体涉及一种破损套管的沉降与漂浮复合堵漏修复方法。
背景技术
油气由井底输送至地面是通过井筒及附属装置来实现的，除必要的采油装置外，还包括油管、套管、水泥环等钻完井过程中布置在井筒内的管材，油管、套管、水泥环、地层是井筒由内至外的结构。而在油气田长期的开采过程中，由于固井过程中水泥浆未返至地面，会导致地层流体与套管接触，在长时间的接触过程中，地层流体会对套管产生腐蚀，并使套管腐蚀穿孔，造成地层流体进入套管与油管环空，影响油气田的进一步开采，对油田安全生产带来了众多的隐患。
套管的破损点是地层流体对套管材料腐蚀后形成后管材破坏位置，地层漏层是地层流体沿渗流通道流向井筒的位置，套管破损点与地层漏层存在相对位置差异，套管破损点与地层漏层的相对位置有两种：1)地层漏层在套管破损点之上，2)地层漏点在套管破损点之下。
常规套管修复方式一般为挤水泥或树脂类柔性封堵材料，如：发明专利“用于油水井套管修复的化学复合树脂封固剂”(CN102516963B)公开了一种油水井套管修复的化学复合树脂封固剂，可应用于地层温度为10～110℃的油水井套管损坏修复加固作业；发明专利“一种化学封堵剂”(CN 102391845B)公开了一种复合化学封堵剂，该化学封堵剂由结构形成剂、固化增强剂、纤维塑性增强剂、悬浮稳定剂及保水调凝剂等组成；发明专利“一种油水井套管破损的修复方法”(CN 105986776 A)公开了一种油水井套管破损的修复方法。
但上述修复技术通常在封堵过程中存在以下问题：
1)封堵材料一般密度比较大，由于自身重力原因会导致挤入环空后向漏点下部移动，这种方式针对地层漏点在套管破损点之下的封堵可能会比较有效果，但是也可能会使套管破损点环空上部充填不够，影响修复封堵效果；2)针对地层漏点在套管破损点之上的情况，该类材料无法实现地层漏层的充填封堵，无法从根本上解决套管腐蚀破损的源头；3)由于地层水的影响，堵剂无法在套管破损点处形成很好的驻留，从而影响封堵效果；4)无法满足含高矿化度地层水的油气井封堵效果。
发明内容
本发明的主要目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种用于破损或腐蚀穿孔套管的堵漏修复方法，结合沉降与漂浮堵漏技术，可使堵剂有效的驻留，封堵由于长期开采带来的套管腐蚀破损，对地层漏点与套管破损点相对位置没有特殊要求，修复后可以满足承压的要求，并可满足后续开采施工的要求；且对温度、地层流体矿化度等环境要求低，适用性广。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种破损套管的沉降与漂浮复合堵漏修复方法，包括如下步骤：
1)下入封隔器至破损点以下20～50m处，坐封；
2)清水给井筒试压，测定漏失压力及吸水量，并确定挤注过程中的压力和挤注量；
3)配制隔水凝胶和堵漏剂；
4)空井筒挤注隔水凝胶和堵漏剂；
5)挤注清水，预留堵漏剂胶塞至漏点以上20～50m处；
6)挤注完成憋压；
7)下入钻塞工具，钻掉预留堵漏剂胶塞，循环洗井，起出钻塞工具；
8)清水试压，交井。
上述方案中，所述隔水凝胶中各组分及其所占重量份数包括：交联胶0.5～1份，交联剂0.1～3份，加重剂0～30份。
上述方案中，所述交联胶可选用聚丙烯酰胺、黄原胶、瓜尔胶等中的一种或几种。
上述方案中，所述交联剂可选用硼砂、有机锆交联剂、硅烷交联剂等中的一种或几种。
上述方案中，所述加重剂可选用氯化钠、氯化钾、甲酸钠、甲酸钾等中的一种或几种。
上述方案中，所述堵漏剂包括漂浮堵漏剂和沉降堵漏剂。
上述方案中，所述漂浮堵漏剂由水泥与复合添加剂I复配而成，其中复合添加剂I中各添加剂及其相对水泥用量的质量百分比包括：减轻剂40～70％，分散剂0.05～0.1％，降滤失剂2～4％，消泡剂0.5～1％，缓凝剂1～3％，早强剂8～10％，水100～120％。
优选的，所述漂浮堵漏剂中采用的水泥为超细水泥、G级水泥中的一种或两种复配；减轻剂为漂珠，其密度为0.42～0.6g/cm3；所述分散剂为改性木质素磺酸盐、磺化丙酮甲醛缩合物中的一种或几种；所述将降滤失剂为水溶性高分子聚合物，可选用丙烯酰胺-丙烯酸钠共聚物或丙烯酰胺-AMPS共聚物中的一种或二者混合物；消泡剂为聚醚、硅油、聚醚改性硅油类中的一种或几种；缓凝剂为柠檬酸、硼酸、有机磷酸盐、木质酸、马来酸共聚物中的一种或几种；早强剂为纳米硅。
上述方案中，所述漂浮堵漏剂的密度为1.0～1.15g/cm3，可以满足地层水矿化度320000mg/L以下地层水的污染，30℃以上48h强度大于15MPa，稠化时间≥3h，可根据现场实际需要调整。
上述方案中，所述沉降堵漏剂由水泥与复合添加剂II复配而成，其中复合添加剂II中各添加剂及其相对水泥用量的质量百分比包括：分散剂0.5～1％，降滤失剂0.5～4％，消泡剂0.1～0.5％，缓凝剂0～5％，水35～40％。
优选的，所述沉降堵漏剂中采用的水泥为普通G级水泥；分散剂为改性木质素磺酸盐类、磺化丙酮甲醛缩合物中的一种或几种；降滤失剂为水溶性高分子聚合物，可选用丙烯酰胺-丙烯酸钠共聚物或丙烯酰胺-AMPS共聚物中的一种或二者混合物；消泡剂为聚醚、硅油、聚醚改性硅油类中的一种或几种；缓凝剂为柠檬酸、硼酸、有机磷酸盐类、木质酸、马来酸共聚物中的一种或几种。
上述方案中，所述挤注过程中的压力为漏失压力，挤注量为漏失环空井段的1.2～1.5倍。
上述方案中，所述隔水凝胶的挤注量为充填环空井段50～100m
上述方案中，所述憋压时间为24～72h。
上述方案中，所述循环洗井时间为2～5周。
本发明的原理为：
采用隔水凝胶来隔离地层流体对堵漏材料的影响，实现堵漏材料的驻留。根据环空地层流体密度设置堵漏材料密度，用大于环空地层流体密度的堵漏材料实现沉降，用小于环空地层流体密度的堵漏材料实现漂浮。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1)本发明首次提出将沉降堵漏与漂浮堵漏技术相结合，充分利用隔水凝胶、沉降堵漏与漂浮堵漏，可以使堵剂有效驻留；且漂浮堵漏可以通过密度差实现在环空中的漂浮，有效封堵上部漏层及上部环空；所得堵漏修复方法无需考虑地层漏层与套管破损点的相对位置，并可充分充填地层漏点与环空，在套管破损点上下形成有效的充填，解决传统方法仅仅可能满足漏层相对位置在下方情况等封堵缺陷，有效提高破损套管的封堵效果；
2)沉降与漂浮同时进行，有效实现在地层情况不明确条件下，对于破损点的封堵，特别是实现了任意条件下地层漏层封堵，阻隔地层流体渗入通道，有效保护套管不继续受地层流体腐蚀；
3)本发明采用的隔水凝胶具有一定的凝胶强度，不会遇水分散，在地层流体中可以很好地保持完整性，形成隔水段塞，避免堵漏材料与地层流体接触，保证堵漏材料的完整性，具有很好的隔水效果，避免地层流体对堵剂产生影响，使堵剂有效的驻留；
4)本发明所述修复方法在储层和非储层段均适用，不会对地层带来损害；适用温度广泛，30℃及以上温度均适用；可以在地层水矿化度32×104mg/L下使用，不会影响修复效果；可以满足承压大于15MPa。
5)本发明涉及的成本低廉，可操作性强，易于施工，环境友好，适合推广应用。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
以下实施例中，采用的改性木质素磺酸(GLN)和磺化丙酮甲醛缩合物(SAF)由荆州嘉华科技有限公司提供。
实施例1
一种破损套管的沉降与漂浮复合堵漏修复方法，针对某油田生产15年的油井5-1/2生产套管因腐蚀破损(破损点外为地层流体，破损深度1320～1330m，地层温度50℃，试压情况为8MPa下的累积液量为2.8m3，要求修复后满足15MPa下30min压降＜0.5MPa承压要求)，具体修复工艺包括如下步骤：
1)下入封隔器至1370m处，坐封；
2)空井筒挤注隔水凝胶2m3，沉降堵漏剂4m3，漂浮堵漏剂4m3；
3)挤注清水12.7m3，注意不要过挤，预留堵漏剂胶塞至漏点以上30m处；
4)挤注完成后憋压48h；
5)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；
6)清水试压，15MPa下30min压降0.3MPa，满足要求。
本实施例中，采用隔水凝胶中各组分及其所占重量份数为：交联胶为瓜尔胶0.8份，交联剂为硼砂01份，加重剂为甲酸钾10份；
采用的漂浮堵漏剂由水泥(超细水泥)与复合添加剂I复配而成，其中复合添加剂I中各添加剂及其相对水泥用量的质量百分比为：减轻剂为0.6g/cm3漂珠70％，分散剂为改性木质素磺酸盐类0.08％，降滤失剂为丙烯酰胺-丙烯酸钠共聚物4％，消泡剂为聚醚1％，缓凝剂为柠檬酸1％，早强剂为纳米硅10％，淡水120％；
采用的沉降堵漏剂由水泥(普通G级水泥)与复合添加剂II复配而成，其中复合添加剂II中各添加剂及其相对水泥用量的质量百分比为：分散剂为改性木质素磺酸盐类1％；降滤失剂为丙烯酰胺-丙烯酸钠共聚物3％，消泡剂为聚醚0.4％，淡水40％。
实施例2
一种破损套管的沉降与漂浮复合堵漏修复方法，针对某油田生产10年的油井(9-5/8套管腐蚀破损，破损深度1810～1824m，温度70℃，地层水矿化度300000mg/L，试压情况为10MPa下的累积液量为4.3m3，要求修复后满足20MPa下30min压降＜0.5MPa承压要求)，具体修复工艺包括如下步骤：
1)下入封隔器至1854m处，坐封；
2)空井筒挤注隔水凝胶2m3，沉降堵漏剂5m3，漂浮堵漏剂5m3；
3)挤注清水65.8m3，注意不要过挤，预留堵漏剂胶塞至漏点以上30m处；
4)挤注完成后憋压48h；
5)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；
6)清水试压，20MPa下30min压降0.38MPa，满足要求；修复完成后，该井顺利恢复生产阶段。
本实施例中，采用隔水凝胶中各组分及其所占重量份数为：交联胶为黄原胶0.8份、瓜尔胶0.2份，交联剂为硼砂0.1份、有机锆交联剂0.1份，加重剂为甲酸钾10份，氯化钾10份；
采用的漂浮堵漏剂由水泥(超细水泥和G级水泥质量比1:1复配)与复合添加剂I复配而成，其中复合添加剂I中各添加剂及其相对水泥用量的质量百分比为：减轻剂为0.42g/cm3漂珠60％，分散剂为磺化丙酮甲醛缩合物0.05％，降滤失剂为丙烯酰胺-AMPS共聚物3％，消泡剂为聚醚改性硅油1％，缓凝剂为硼酸2％，早强剂为纳米硅8％，淡水110％；
采用的沉降堵漏剂由水泥(普通G级水泥)与复合添加剂II复配而成，其中复合添加剂II中各添加剂及其相对水泥用量的质量百分比为：分散剂为磺化丙酮甲醛缩合物0.8％；降滤失剂为丙烯酰胺-AMPS共聚物4％，消泡剂为聚醚改性硅油0.4％，淡水35％。现场试验结果表明，本发明上述堵漏修复方法具有很好的修复效果，在不同的温度(140℃以下)、压力条件下(60MPa以下)对破损套管的修复效果都很明显(堵漏后套管试压15MPa，稳压30min不降)，并可实现高矿化度地层水的油气井封堵效果，可以满足现场施工条件的要求。
对比例1
一种破损套管的沉降与漂浮复合堵漏修复方法，针对某油田生产15年的油井5-1/2生产套管因腐蚀破损(破损点外为地层流体，破损深度1460～1510m，地层温度60℃，试压情况为5MPa下的累积液量为3.5m3，要求修复后满足10MPa承压要求)，具体修复工艺包括如下步骤：
1)下入封隔器至1530m处，坐封；
2)空井筒挤注沉降堵漏剂4m3，漂浮堵漏剂4m3；
3)挤注清水14.2m3，预留漏点以上30m胶塞；
4)挤注完成后憋压48h；
5)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；
6)清水试压，10MPa下30min压降1.5MPa，不满足要求。
采用的漂浮堵漏剂由水泥(超细水泥)与复合添加剂I复配而成，其中复合添加剂I中各添加剂及其相对水泥用量的质量百分比为：减轻剂为0.6g/cm3漂珠70％，分散剂为改性的木质素磺酸盐类0.08％，降滤失剂为丙烯酰胺-丙烯酸钠共聚物4％，消泡剂为聚醚1％，缓凝剂为柠檬酸1％，早强剂为纳米硅10％，淡水120％；
采用的沉降堵漏剂由水泥(普通G级水泥)与复合添加剂II复配而成，其中复合添加剂II中各添加剂及其相对水泥用量的质量百分比为：分散剂为改性的木质素磺酸盐类1％；降滤失剂为丙烯酰胺-丙烯酸钠共聚物3％，消泡剂为聚醚0.4％，淡水40％。
对比例1与实施例1相比，没有使用隔水凝胶，导致堵漏剂驻留效果不好，没有达到理想的封堵效果。
对比例2
一种破损套管的沉降堵漏修复方法，针对某油田生产12年的油井(9-5/8套管腐蚀破损，破损深度1780～1839m，温度70℃，地层水矿化度300000mg/L，试压情况为8MPa下的累积液量为5.0m3，要求修复后满足15MPa承压要求)，具体修复工艺包括如下步骤：
1)下入封隔器至1859m处，坐封；
2)空井筒挤注隔水凝胶2m3，沉降堵漏剂10m3；
3)挤注清水63.3m3，预留堵漏剂胶塞至漏点以上30m处；
4)挤注完成后憋压48h；
5)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；
6)清水试压，15MPa下30min压降2.0MPa，不满足要求。
本实施例中，采用隔水凝胶中各组分及其所占重量份数为：交联胶为黄原胶0.8份、瓜尔胶0.2份，交联剂为硼砂0.1份、有机锆交联剂0.1份，加重剂为甲酸钾10份，氯化钾10份；
采用的沉降堵漏剂由水泥(普通G级水泥)与复合添加剂II复配而成，其中复合添加剂II中各添加剂及其相对水泥用量的质量百分比为：分散剂为磺化丙酮甲醛缩合物0.8％；降滤失剂为丙烯酰胺-AMPS共聚物4％，消泡剂为聚醚改性硅油0.4％，淡水35％。
本对比例2与实施例2相比，没有使用漂浮堵漏剂，未实现对漏点上部地层及环空的有效封堵，未达到理想的封堵效果。
本发明所列举的各原料都能实现本发明，以及各原料的上下限取值、区间值都能实现本发明；在此不一一列举实施例。本发明的工艺参数的上下限取值、区间值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。
Claims (7)
1.一种破损套管的沉降与漂浮复合堵漏修复方法，包括如下步骤：
1)下入封隔器，坐封；
2)清水给井筒试压，测定漏失压力及吸水量，并确定挤注过程中的压力和挤注量；
3)配制隔水凝胶和堵漏剂；
4)空井筒挤注隔水凝胶和堵漏剂；
5)挤注清水，预留堵漏剂胶塞；
6)挤注完成憋压；
7)下入钻塞工具，钻掉预留堵漏剂胶塞，循环洗井，起出钻塞工具；
8)清水试压，交井；
所述堵漏剂包括漂浮堵漏剂和沉降堵漏剂；
所述漂浮堵漏剂由水泥与复合添加剂I复配而成，其中复合添加剂I中各添加剂及其相对水泥用量的质量百分比包括：减轻剂40～70％，分散剂0.05～0.1％，降滤失剂2～4％，消泡剂0.5～1％，缓凝剂1～3％，早强剂8～10％，水100～120％；
所述沉降堵漏剂由水泥与复合添加剂II复配而成，其中复合添加剂II中各添加剂及其相对水泥用量的质量百分比包括：分散剂0.5～1％，降滤失剂0.5～4％，消泡剂0.1～0.5％，缓凝剂0～5％，水35～40％。
2.根据权利要求1所述的复合堵漏修复方法，其特征在于，所述隔水凝胶中各组分及其所占重量份数包括：交联胶0.5～1份，交联剂0.1～3份，加重剂0～30份。
3.根据权利要求2所述的复合堵漏修复方法，其特征在于，所述交联胶为聚丙烯酰胺、黄原胶、瓜尔胶中的一种或几种；交联剂为硼砂、有机锆交联剂、硅烷交联剂中的一种或几种；加重剂为氯化钠、氯化钾、甲酸钠、甲酸钾中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的复合堵漏修复方法，其特征在于，所述水泥为超细水泥、G级水泥中的一种或两种复配；减轻剂为漂珠，其密度为0.42～0.6g/cm3；分散剂为改性木质素磺酸盐、磺化丙酮甲醛缩合物中的一种或几种；降滤失剂为丙烯酰胺-丙烯酸钠共聚物或丙烯酰胺-AMPS共聚物；消泡剂为聚醚、硅油、聚醚改性硅油类中的一种或几种；缓凝剂为柠檬酸、硼酸、有机磷酸盐、木质酸、马来酸共聚物中的一种或几种；早强剂为纳米硅。
5.根据权利要求1所述的复合堵漏修复方法，其特征在于，所述水泥为普通G级水泥；分散剂为改性木质素磺酸盐类、磺化丙酮甲醛缩合物中的一种或几种；降滤失剂为丙烯酰胺-丙烯酸钠共聚物或丙烯酰胺-AMPS共聚物；消泡剂为聚醚、硅油、聚醚改性硅油类中的一种或几种；缓凝剂为柠檬酸、硼酸、有机磷酸盐类、木质酸、马来酸共聚物中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的复合堵漏修复方法，其特征在于，所述挤注过程中的压力为漏失压力，挤注量为漏失环空井段的2～3倍。
7.根据权利要求1所述的复合堵漏修复方法，其特征在于，所述隔水凝胶的挤注量为充填环空井段50～100m。
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