暂堵型聚合物凝胶修井液的研究与应用

一、研究的目的及意义

井漏是钻井过程中普遍存在而又十分严重的问题, 它不仅大大影响了钻井速度, 而且也造成了巨大的直接经济损失。近年来, 从国内外堵漏材料的研究应用状况看, 化学堵漏剂发展较快, 而且井漏和堵漏理论的发展对堵漏材料的发展起到推动作用, 兼有堵漏和防水功能的两用堵漏剂得到广泛的研究应用。化学堵漏剂重视各种水溶性树脂、高分子聚合物、胶乳等固化后具有粘弹性的基础物质开发以及纤维材料表面的化学改性和彼此间的配合使用。

由于上述原因, 使用这类堵漏材料在处理井漏时, 极易造成堵漏效果的不佳或者堵漏后很容易发生重复性漏失。因此研究和开发出一种具有一定的可变形性, 且能抗高温、抗盐的新型吸水膨胀性颗粒堵漏剂及其相关工艺技术来提高治理井漏的效果具有十分重要的现实意义。

但随着天然气的持续采出, 各气田平均地层压力不断下降, 地层压力系数进一步降低, 研制出与储层配伍性好、堵漏性能稳定的防止细小裂纹漏失的修井液, 修井后, 对原生产井的产量影响小, 产能都能够恢复到原产量的90%以上。

二、堵漏剂合成

针对常用防漏失材料在低压力系数气井中, 封堵强度及厚度达不到要求, 封堵效果不佳的难题, 利用丙烯酸衍生物、丙烯酰胺衍生物、丙烯酰胺基-2甲基丙磺酸钠等为原料用过硫酸铵和亚硫酸钠为引发剂在一定条件下生产出吸水树脂, 通过改进配方, 调节交联剂N-亚甲基双丙烯酰胺的用量, 成功生产了具有良好吸水性的聚合物, 再把聚合物加工成适当粒径的产品。

合成的高吸水树脂样品, 以KBr片制样, 用PE公司生产的Paragon100型IR光谱仪作红外光谱谱图见图示, 通过光谱分析可以得出:产品分子链上带有初始的分子设计基团, 验证了设计合成的分子结构。

三、堵漏材料的吸水率测定

评价方法如下:精确称取研碎的100目筛网和200目筛网之间的干树脂50mg, 放入250ml烧杯中, 在室温下加入去离子水浸泡0.5h, 用100目筛网滤去多余的水, 称量吸水后树脂重量:

吸自来水、盐水率、泥浆滤液测定方法同上, 只是把去离子水换成自来0.9%的Na Cl水溶液和泥浆做失水后的滤液, 其结果如下表。

从吸水率看, 改进生产后堵漏材料的吸水性能良好, 从而可有效降低修井过程中修井液对地层造成的水锁伤害。

结论与认识

1. 室内性能评价试验说明:研究的暂堵型聚合物凝胶修井液防膨、固化水防液锁、稳定性、抗高温、抗压等各项性能优良, 对地层漏失通道状态具有良好的适应性, 凝胶颗粒的堵塞与骨架制支撑作用, 提高了原修井液的防漏及暂堵性能;

2. 利用堵漏剂的吸水自适应性, 可以较好地适应气田持续开发过程中地层条件的复杂变化, 其良好的吸水性防止了水敏性地层的粘土膨胀伤害, 聚合物凝胶修井液的适应范围将更加广泛, 火山岩气藏属于裂缝-孔隙双重介质储层, 微裂缝较为发育, 修井过程中防漏失性是修井液要考虑的重要性能, 暂堵型聚合物凝胶修井液的研究与成功应用, 为提高火山岩气藏及低渗透气藏气井修井后复产效果, 提供新的技术支撑。

3. 聚合物修井液中凝胶具有较强的抗稀释、抗腐蚀性能和流动增阻建墙性能, 暂堵性及再堵性强, 吸水自适应性能强、适用范围广, 易降解返排, 实现了对储层的低滤失和低伤害, 提高了储层保护效果, HU2003井和HU2005两口井施工后产量分别恢复至施工前的95%和88.9%, 有效解决了压力系数低于0.5、易漏失地层气井修井后复产困难的问题;

摘要：聚合物凝胶堵漏剂是近年来逐步完善和发展起来的一种堵漏材料。随着气田的深入开发, 气井压力系数逐渐降低, 气层抗污染能力逐渐减弱, 前期研制的、在地层压力系数略低于0.93气井中应用复产率达到90%的防漏失修井液, 在地层压力进一步降低的气井作业中漏失量大, 储层污染严重, 导致气井复产困难, 无法满足目前修井的需要, 为了降低修井液的漏失量, 提高气井复产效果, 通过改进配方, 开发合成堵漏剂, 研制出了暂堵型聚合物凝胶修井液。本文着重研究了聚合物凝胶堵漏剂特点及作用机理, 并对国内外聚合物凝胶堵漏剂的研究及应用进行了评述。

关键词：天然气,暂堵型,聚合物凝胶修井液,储层保护