CN114437684A - 一种用于浅层套管漏失堵漏的屏蔽暂堵剂及其施工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于浅层套管漏失堵漏的屏蔽暂堵剂，各组分及其所占质量百分比为：分散剂0.02～0.05％，增稠剂0.25～0.5％，橡胶颗粒0.5～2.5％，余量为水。本发明还提供了一种利用上述屏蔽暂堵剂的漏失堵漏施工工艺，在挤注水泥浆之前先挤入屏蔽暂堵剂，当屏蔽暂堵剂通过漏点上返到漏失水层以后，暂堵剂会在洛河层段自下而上形成暂堵滤饼，阻止水和固井水泥浆向地层渗漏，迫使清水和水泥浆上返到井口，保证漏点以上全部充满水泥浆，从而保证漏点以上套管不再漏失，提高了堵漏质量和一次成功率；且采用的屏蔽暂堵剂的配方体系简单，成本较低，环境友好，具有较好的经济及社会效益。
Description
技术领域
本发明属于石油开采技术领域，具体涉及一种用于浅层套管漏失堵漏的屏蔽暂堵剂及其施工工艺。
背景技术
坪北油田及鄂尔多斯地区早期钻完的油、水井由于地层压力低，水泥浆漏失等原因，导致固井时水泥浆只上返到600m左右，导致以上套管与地层之间无支撑或被水部分填充，部分裸露在空气中，上部150～300m左右为洛河水层，导致上部套管在水及空气的作用下产生化学腐蚀穿孔，如果是油井套管漏失，洛河层水通过漏点漏进油井，干扰油井正常生产或结垢，导致油井水淹或减产；如果是水井漏失，注水压力会高于上部洛河层压力，这样注入水就直接进入洛河层而不能注到下部地层，而且可能污染到洛河水层。
经资料调查，这类井使用8年后出现套管漏失，15年后套管穿孔速度加快，采用封隔器分层开采导致井筒复杂化，不能根本止漏，上部腐蚀穿孔继续恶化，每次作业都可能导致地层伤害，严重影响了油田正常开发。为了堵漏恢复生产，坪北油田开始了二次固井堵漏措施。二次固井技术为水泥浆二次固井堵漏，其方法是先在漏点以下打桥塞保护下部油层，然后在表层套管钻人工孔，焊接2英寸短接并安装闸门，建立技术套管内、穿孔漏点、技术套管与地层(表套)环空、表套上部人工孔之间的循环通道，通过正替挤水泥浆使水泥浆通过漏点上返到套管外环空，最后充满套外环空后从表套人工孔处返出，达到水泥返高以上全被水泥浆填充固井的目的，实现长期固井而不再漏失的隐患。
然而在施工过程中发现，很多井在水泥浆施工时，不仅前面洗井时井口无水返出，而且挤完水泥浆后井口也不返清水或水泥浆，大量清水或水泥浆漏失到上部洛河层，不能判断水泥浆上返的高度，导致可能洛河层(水源层)未被水泥浆覆盖，环空未被水泥浆充满，存在继续腐蚀穿孔的空套管段隐患。水泥返高低、水泥返高以上存在高渗透低压层，在挤水泥浆二次堵漏固井施工时水泥浆大量漏失到上部高渗透地层，使水泥浆无法充满一次固井水泥返高以上环空空井段，导致固井二次固井不彻底而留下继续穿孔隐患，而且二次固井施工过程中水泥浆大量进入洛河层指进有可能通过漏点进入邻井井筒，固化后引起邻井大修或报废。为此，需要采取措施来抑制水泥浆在洛河层的漏失，使水泥浆能够上返到井口，提高二次固井成功率。
发明内容
本发明的目的为针对现有技术存在的不足，为抑制水泥浆漏失，在不改变固井原有系统施工的前提下(不改变水泥浆配方成分、强度及其他性能、配注施工方式)，提供一种安全环保并具有良好屏蔽堵漏效果的屏蔽暂堵剂，并在挤水泥浆之前增加屏蔽暂堵剂，当暂堵剂正替达到高渗透洛河层时，暂堵颗粒会在洛河层孔喉处产生桥堵，沿纵向向上在洛河层井筒表面逐渐形成致密保护膜，阻止后续清水及水泥浆继续向洛河层渗漏，迫使清水及水泥浆沿环空上返到井口，达到抑制水泥浆漏失和全空井段二次固井的目的。
本发明实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
本发明首先提供了一种用于浅层套管漏失堵漏的屏蔽暂堵剂，各组分及其所占质量百分比为：分散剂0.02～0.05％，增稠剂0.25～0.5％，橡胶颗粒0.5～2.5％，余量为水。
上述方案中，所述分散剂为活性润湿剂，作用为润湿橡胶颗粒表面，使容易分散于水中，防止结团甚至上浮，为环保和保护浅层生活水源，可选用日常生活使用的洗洁精产品。
上述方案中，所述增稠剂为羧甲基纤维素(CMC)，中粘速溶型，增稠剂无毒，使橡胶颗粒悬浮不易下沉。
上述方案中，所述橡胶颗粒的粒径为20～40目，能够在漏失井筒井壁表面孔喉处产生桥堵滤饼，抑制液体向地层漏失。
针对漏失层段不同漏失程度选择不同配方：
1)针对一般漏失地层的屏蔽暂堵剂配方：分散剂0.02～0.03％，CMC 0.25～0.35％，橡胶颗粒0.5～2.5％，余量为水，其中橡胶颗粒粒径为20～40目，配液量4～6方。
2)针对裂缝严重漏失地层的屏蔽暂堵剂配方：分散剂0.03～0.05％，CMC 0.35～0.5％，橡胶颗粒1.5～2.5％，余量为水；其中橡胶颗粒粒径为20～30目，配液量8～10方。
本发明粘稠颗粒中携带有与浅层洛河层向匹配的暂堵颗粒，在液柱压力作用下，暂堵剂能够在洛河层井筒表面孔道表面发生桥堵，形成致密暂堵屏障，阻止清水及水泥浆继续向地层漏失。
上述一种用于浅层套管漏失井水泥浆堵漏施工过程中屏蔽暂堵剂的制备方法，按此方法配液可以避免暂堵颗粒漂浮、结团或沉降，保证屏蔽暂堵剂的均匀稳定，提高配液质量和可泵性；具体制备方法包括如下步骤：
1)根据配方要求为了保证配液质量，便于配注一体化施工操作，需要准备专用配暂堵剂的电动搅拌配液装置，该装置由带有中间隔板的两个搅拌池组成，两罐底部出口配四英寸管线阀门及油任接头，可与水泥车快速对接，实现配注一体化；按配比称取各组分；
2)按配方要求先向搅拌罐中注入清水；
3)按如下顺序、时间间隔和加料速度加料；
i)启动搅拌罐搅拌器，向搅拌池中加入分散剂，搅拌均匀；
ii)继续向搅拌罐中分散缓慢加入中粘CMC粉剂，严禁快速加入导致结团现象，继续搅拌均匀；
iii)继续向搅拌罐中橡胶颗粒，加完粉剂后补充剩余清水至设计用量，搅拌均匀，得所述屏蔽暂堵剂备用。
上述方案中，步骤i)中所述搅拌时间为4～6min；步骤ii)和步骤iii)中所述搅拌时间为15～20min。
本发明还提供了一种利用上述屏蔽暂堵剂的漏失堵漏施工工艺，在挤注水泥浆之前先挤入屏蔽暂堵剂，当屏蔽暂堵剂通过漏点上返到漏失水层以后，暂堵剂会在洛河层段自下而上形成暂堵滤饼，阻止水和固井水泥浆向地层渗漏，迫使清水和水泥浆上返到井口，保证漏点以上全部充满水泥浆，从而保证漏点以上套管不再漏失，提高了堵漏质量和一次成功率；所述漏失堵漏施工工艺包括挤前置暂堵剂、顶替暂堵剂(至井口出液)、挤固井水泥浆施工(至井口出水泥浆)和关井口闸门顶替清水步骤；具体步骤包括：
1)正替暂堵液5～10方；
2)正替清水5～15方，同时观察表套出口是否有液体返出，记录返出时间及流量；当井口开始返出液体后停止顶替清水，继续敞开表套出口，准备由固井配套设备进行挤水泥浆固井施工；
3)挤水泥浆施工：由固井配套设备按施工参数要求完成固井施工：固井设备一般混浆车(自带挤入泵)、多辆灰罐车(自带吹灰设备)、供水系统组成；配注参数要求如下：
施工排量要求：由固井设备边配边挤水泥浆，开始水泥浆未达漏点位置(5方左右)可以按500～700L/min高排量注入，然后按200～300L/min低排量注入，保证水泥浆上返的同时部分因重力分异沉降到口袋，置换口袋死水而保证停工静止后上部水泥浆不会下沉，保证固井效果；
施工压力要求：正常情况施工压力低于15MPa，异常情况下最高不高于20MPa。
4)注水泥过程中始终观察套管出口是否返出水泥浆，当井口出水泥浆后关闭表套出口闸门，顶替清水，一般将水泥浆顶替到离漏点上部30m左右；
5)关井反应3天；
6)冲钻水泥塞施工，钻开漏点后试压5MPa，30min不降为合格，继续钻开桥塞(或取出可捞桥塞)，按方案要求恢复生产。
上述方案中所述暂堵剂的用量为5～10方；
上述方案中，所述水泥浆的密度为1.85～1.90g/cm3，初期密度1.85g/cm3，后期密度提高到1.9g/cm3左右，保证漏点及洛河层段为高浓度水泥浆。如果口袋长，口袋死水多，那么考虑到沉降稀释严重，水泥浆比重也应该先高后低，即前10方水泥浆(占三分之一)先控制水泥浆密度达到1.90g/cm3以上，然后控制水泥浆密度达到1.85～1.90g/cm3即可。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1)本发明所述屏蔽暂堵剂特点主要包括如下四个方面：暂堵效果好，采用简单的配方体系即可实现良好的抑制漏失效果，使清水和水泥浆返出到地面，提高二次固井质量和成功率；在选材方面充分考虑绿色环保理念，3种添加剂材料均优选环保型材料，有利于保护洛河水源地层；操作简便，便于施工，与水泥浆配伍性好；暂堵液自身不发生交联反应，可长时间存放，便于安全施工；
2)本发明所述屏蔽暂堵剂配液简便，只需一套配液装置，配液后长期放置不发生固化或交联反应，暂堵施工程序无施工风险；
3)屏蔽暂堵剂的配方体系简单，成本较低，采用的原料无毒无害、环境友好，具有较好的经济及社会效益；
4)屏蔽暂堵剂在挤水泥浆之前挤入，暂堵剂不与水泥浆发生反应，既不影响水泥浆性能，也不影响后期挤水泥浆施工；可有效完善漏失井堵漏工艺，提高堵漏成功率和堵漏效果，保证固井质量。
附图说明
图1为本发明液体井下流向循环流程图。
图2为本发明应用屏蔽暂堵剂配套配液设备。
具体实施方式
为更好理解本发明，以下结合实施例对本发明予以进一步说明，但本发明不仅仅局限于下面的实施例。
以下实施例中，采用的橡胶颗粒由湖北合得利橡胶科技有限公司提供，筛分粒径为20-40目，无圆度要求；其耐温100～220℃，100℃以下不会分解，不会造成水污染，材料安全环保。
以下实施例中，采用增稠剂由油田常用的CMC-HV，CMC-HV是葡萄糖聚合度为100～2000的纤维素衍生物，属于一种植物胶，属于环保型产品。
以下实施例中，采用的分散剂为生活常用清洗剂，本实例采用可用于厨具清洁的白猫洗洁剂，对水质无毒害，安全环保。
实施例1
一种用于浅层套管漏失堵漏的屏蔽暂堵剂，各组分及其所占质量百分比为：分散剂0.05％，CMC0.5％，橡胶颗粒2.5％，余量为水，配屏蔽暂堵剂5方；其制备方法包括如下步骤：
1)向5方配液池中放入清水4.5方，启动搅拌器，向搅拌池中加入分散剂2.5公斤，搅拌5min；
2)继续向搅拌罐中缓缓加入中粘CMC粉剂25公斤，严禁快速加入导致结团现象，继续搅拌15～20min。
3)继续向搅拌罐中缓缓加入橡胶颗粒125公斤，搅加完粉剂后每罐补充少量清水至5方，搅拌15～20min备用。
实施例2
一种用于浅层套管漏失井水泥浆堵漏施工过程中屏蔽暂堵剂，各组分及其所占质量百分比为：分散剂0.02％，CMC0.25％，橡胶颗粒2.5％，余量为水；配屏蔽暂堵剂10方；其制备方法包括如下步骤：
1)先配屏蔽暂堵剂5方，配液方式及步骤如下：
i)向5方配液池中放入清水4.5方，启动搅拌器，向搅拌池中加入分散剂1.0公斤，搅拌5min；
ii)继续向搅拌罐中缓缓加入中粘CMC粉剂12.5公斤，严禁快速加入导致结团现象，继续搅拌15～20min；
iii)继续向搅拌罐中缓缓加入橡胶颗粒125公斤，搅加完粉剂后每罐补充少量清水至5方，搅拌15～20min备用；
2)按照配第一罐暂堵液的方法及步骤重新配暂堵液5方，累计共配液10方。
应用例1
1)井例及屏蔽堵漏施工原因：例1井(P39-89)的特点在于漏失后油井水淹，日产油从0.9吨下降到0，挤堵前先下桥塞保护下部油层，然后表套开孔建立循环通道，挤堵前正洗井18方井口不返液，说明漏失更为严重。该井平台上所有邻井均集体爆发井漏，需集中治理，因为不能满足所有井同时施工，只能依次施工，所以水泥浆堵漏时必须防止水泥浆侵入邻井造成邻井报废。
2)施工方案：因地层漏失严重，决定配暂堵剂10方，挤水泥浆20方左右。
3)施工简况：按实例2配方配挤屏蔽堵漏剂10方，然后挤清水，施工排量580L/min液量达到11方后井口出水，然后按240-260L/min排量挤水泥浆，9方后井口返水泥浆，至出稠泥浆后关出口闸门顶挤清水，共挤入水泥浆16方，、施工压力范围12.0-15.0MPa，然后顶挤清水3.6方关井反应3天；
4)施工效果
i)该井钻开塞面试压，试压5MPa，30min压力不降，堵漏合格，说明工艺成功。施工后邻井水源井在48小时后开抽正常，说明水泥浆没有窜入到水源井，暂堵效果明显。
ii)堵漏后日产量由0.3吨上升到1.1吨，堵漏后油井恢复正常产能。
iii)暂堵前洗井18方井口不返水，使用屏蔽暂堵剂后井口11返水，水泥浆也顺利返出到地面，说明屏蔽暂堵抑制了地层漏失，保证了水泥堵漏效果，后证实该井施工没有对邻井产生不利影响。
应用例2
将本发明所述屏蔽暂堵剂应用于浅层套漏井且存在漏失层或严重漏失层的堵漏施工，具体步骤包括如下：
1)井例及屏蔽堵漏施工原因：将本发明所述屏蔽堵漏剂用于浅层套漏井且存在漏失层或严重漏失层的堵漏施工：例2井(P72-85)的特点在于漏失后油井水淹，日产油从0.5吨下降到0，且与之相邻的水源井与该井漏失段相通，且只有4.5米，挤堵前试挤清水13方出口排量小，为保证挤水泥浆能顺利返出到井口，同时避免水泥浆窜入到相邻水源井而引起水源井报废，决定采用屏蔽暂堵堵漏施工；
2)施工方案：
由于该井洗井13方后出口少量返水，继续提高洗井排量后出口排量不增加，所以为一般地层漏失，决定配暂堵剂5方，挤水泥浆20方左右；因漏点以下环空口袋较长，有300m长，为不流通通道，若此段不进入水泥浆，因水泥浆密度大的原因会产生水泥浆与下部水的位置置换，在停泵后会导致水泥浆下沉，下部水上移，从而导致上部漏点重新暴露，影响封堵效果。所以挤水泥浆施工必须小于300L/min左右小排量挤水泥浆，便于水泥浆与底部水在挤入过程中进行或完成置换，保证漏点上下充满高密度水泥浆，保证封堵效果。
3)施工简况：按实例1配挤屏蔽堵漏剂5方，施工排量550L/min、然后挤清水，液量达到11方后井口出水，出口排量大，然后按240-260L/min挤水泥浆，10方后井口返水泥浆，至出稠泥浆后关出口闸门顶挤清水，共挤入水泥浆18.5方，施工压力范围4.0-6.0MPa，然后顶挤清水4.5方关井反应3天；
配挤屏蔽堵漏剂5方，然后挤清水，液量达到11方后井口出水，出口排量大，挤水泥浆10方后井口返水泥浆，至出稠泥浆后关出口闸门顶挤清水，共挤入水泥浆18.5方，施工排量240-260L/min、施工压力范围4.0-6.0MPa，然后顶挤清水4.5方关井反应3天。
4)施工效果
i)施工后邻井水源井在48小时后开抽正常，说明水泥浆没有窜入到水源井，暂堵效果明显。
ii)P72-85井经堵漏后日产量由0恢复到0.5吨，含水由99.8％下降到69.3％。堵漏后油井恢复正常产能。
iii)声波变密度测井评价分析水泥浆二界面封堵效果较好。
根据该井二次固井后测井结果显示，二次固井质量较好，主要表现在3个方面：
①水泥浆二界面反映，水泥面到达了井口；以前在没用暂堵剂的情况下，即使当时水泥浆返出地面，在关井后液柱压力作用下水泥浆也会部分压进洛河层，导致水泥面下沉。如今水泥面较高，说明暂堵剂形成的暂堵保护膜阻止了水泥浆向地层渗透，暂堵效果明显。
②整个洛河层二界面水泥浆封堵较好，阻止了洛河层水对套管的继续腐蚀。
③二界面自漏点以下水泥段较长，达到550米深度，是由于水泥浆沉降的结果，更加强了二次固井强度。
应用例3
1)井例及未使用屏蔽堵漏施工原因及影响：例3井(P38-90)，该井与P39-91)属于相邻井，井距4米，措施前两口井均发生套管漏失，为防止水泥浆窜入邻井，措施前均起出了原井管柱，均完成桥封下部油层和洗井措施。结果P38-90井在400L/min排量下洗井11方套管出水，P39-91井在400L/min排量下洗井10方套管出水，说明都存在地层漏失，原计划对P38-90井采用屏蔽堵漏施工，先施工，后甲方认为漏失轻微不会对邻井产生影响。结果取消了使用前置暂堵剂的，直接进行挤水泥浆施工。施工结果对邻井产生了不利影响。
2)施工方案：设计方案：决定配暂堵剂5方，挤水泥浆20方左右。
实际实施：暂堵剂0方，挤水泥浆17.5方。
3)施工简况：当P38-90井挤完挤水泥浆16.5方后本井套管出口返水泥浆，但当挤入17.5方水泥浆后，未施工的邻井P39-91井口大量返水，结果P38-90不得不停挤水泥浆立即顶替清水2方，两井同时关井。分析是P38-90井施工推进到相邻的P39-91井
4)施工效果
i)P38-90井关井后、钻塞、试压验堵效，试压5MPa，30min压力不降，堵漏合格。
ii)邻井P39-91准备3天后施工，但施工前正洗井洗不通，憋压到30MPa仍然洗不通，探塞面上涨100米，已经埋住漏点，说明P38-90施工的水泥浆已经窜入到邻井。钻开塞面后微漏，后又进行了一次堵漏施工。由于P39-91井被窜入的水泥浆属于P38-90井水泥浆通过水环境后的末端，经稀释后强度不是很高，所以对P39-91井封堵质量不是很高，导致试压微漏，还必须重复施工。如果不是预先已经起出生产管柱，很可能导致P39-91井因卡管柱而报废。该井例充分说明漏失井使用屏蔽暂堵剂，不仅可以保证本井水泥浆返出地面，提高封堵效果，而且可以防止水泥浆窜入邻井造成危害。
对比应用例1、应用例2、应用例3
应用例1，使用暂堵剂+水泥挤堵，本井封堵效果好、邻井无影响。
应用例2，使用暂堵剂+水泥挤堵，本井封堵效果好、邻井(水源井)无水泥浆窜入影响。
应用例3，未使用暂堵剂，直接水泥挤堵，本井封堵效果好，水泥浆已经窜入邻井，影响堵漏施工和堵效。
前两个实例中由于挤堵水泥浆前使用了屏蔽暂堵剂，使得清水及水泥浆均能够返出地面，保证了封堵质量，同时降低了水泥浆对邻井的侵入风险，解决了水泥浆返不出，堵漏不完全导致重复施工的难题，而且降低了水泥浆对邻井的浸入风险。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的实例，而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而因此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于浅层套管漏失堵漏的屏蔽暂堵剂，其特征在于，各组分及其所占质量百分比为：分散剂0.02～0.05％，增稠剂0.25～0.5％，橡胶颗粒0.5～2.5％，余量为水。
2.根据权利要求1所述的屏蔽暂堵剂，其特征在于，所述分散剂为表面活性剂类润湿剂。
3.根据权利要求1所述的屏蔽暂堵剂，其特征在于，所述增稠剂为羧甲基纤维素。
4.根据权利要求1所述的屏蔽暂堵剂，其特征在于，所述橡胶颗粒的粒径为20～40目。
5.根据权利要求1所述的屏蔽暂堵剂，其特征在于，针对漏失层段不同漏失程度选择不同配方：
1)针对一般漏失地层的屏蔽暂堵剂配方：分散剂0.02～0.03％，CMC 0.25～0.35％，橡胶颗粒0.5～2.5％，余量为水，其中橡胶颗粒粒径为20～40目，配液量4～6方。
2)针对裂缝严重漏失地层的屏蔽暂堵剂配方：分散剂0.03～0.05％，CMC 0.35～0.5％，橡胶颗粒1.5～2.5％，余量为水；其中橡胶颗粒粒径为20～30目，配液量8～10方。
6.权利要求1～5任一项所述用于浅层套管漏失堵漏的屏蔽暂堵剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)按配比称取各原料，各原料及其所占质量百分比为：分散剂0.02～0.05％，增稠剂0.25～0.5％，橡胶颗粒0.5～2.5％，余量为水；
2)向搅拌罐中注入部分水；
3)按如下顺序、时间间隔加料；
i)启动搅拌罐搅拌器，向搅拌池中加入分散剂，搅拌；
ii)继续向搅拌罐中分散加入CMC粉剂，搅拌均匀；
iii)继续向搅拌罐中分散加入橡胶颗粒，然后补充水至设计用量，搅拌均匀，得所述屏蔽暂堵剂备用。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤i)中所述搅拌时间为4～6min；步骤ii)和步骤iii)中所述搅拌时间为15～20min。
8.一种利用权利要求1～5所述的或权利要求6～7任一项所述制备方法所得屏蔽暂堵剂的屏蔽堵漏施工工艺，其特征在于，包括暂堵剂配制、挤前置暂堵剂、顶替暂堵剂至井口出液、挤固井水泥浆施工至井口出水泥浆和关井口闸门顶替清水步骤。
9.根据权利要求8所述的屏蔽堵漏施工工艺，其特征在于，具体包括如下步骤：
1)正替暂堵液5～10方；
2)正替清水5～15方，当井口开始返出液体后停止顶替清水，继续敞开表套出口，准备由固井配套设备进行挤水泥浆固井施工；
3)挤水泥浆施工：由固井配套设备按施工参数要求完成固井施工，配注参数要求如下：
施工排量要求：由固井设备边配边挤水泥浆，首先按500～700L/min高排量注入，然后按200～300L/min低排量注入；施工压力为15MPa以下，异常情况下最高不高于20MPa；
4)注水泥过程中始终观察套管出口是否返出水泥浆，当井口出水泥浆后关闭表套出口闸门，顶替清水；
5)关井反应；
6)冲钻水泥塞施工，钻开漏点后试压，继续钻开桥塞或取出可捞桥塞，按方案要求恢复生产。
10.根据权利要求9所述的屏蔽堵漏施工工艺，其特征在于，所述水泥浆密度为1.85～1.90g/cm3。
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