井漏事故的防漏堵漏技术研究

引言

井漏是指在钻井过程中钻井液大量渗入或漏入井眼周围地层的现象。随着我国油气田勘探开发程度的不断深入, 钻井过程中钻遇地层越来越复杂, 特别是碳酸盐岩地层或者裂缝性地层, 在钻进过程中钻遇压力衰竭地层、胶结差地层、大裂缝广泛发育的地层时, 发生井漏事故的概率很大。由井漏引发的井壁坍塌、井壁不稳定甚至井喷也是长期以来国内外勘探开发领域的世界性难题, 是影响复杂油气藏钻井开发速率的技术瓶颈之一[1,2]。同时, 由于井漏造成了大量的钻井液漏失, 污染或损害了储层, 对后期油气藏的产量产生重要的影响。因此井漏事故中的防漏堵漏技术至关重要, 本人结合自身工作经验, 总结了国内外常用的几种防漏堵漏剂和防漏堵漏新技术, 并对防漏堵漏技术的发展趋势进行了分析。

一、防漏堵漏剂

1. 水泥浆防漏堵漏剂

该防漏堵漏剂对严重漏失地层防漏堵漏效果显著, 该类防漏堵漏材料以水泥为主要材料, 通过向水泥中加入各种水泥浆处理剂 (石膏、石灰、硅酸盐类) , 在泵入地下井漏地层后, 水泥浆可在一定时间内稠化形成具有一定强度的固体, 并于地层胶结在一起, 实现封堵漏层的目的。目前硅酸盐类水玻璃类材料、MTC水泥浆、泡沫水泥等已在矿场取得较好应用。

2. 桥接类防漏堵漏剂

该类防漏堵漏剂的封堵原理是通过架桥挂阻、膨胀堵塞、黏附封堵、嵌入等方式对井漏地层进行封堵。该类堵漏剂原材料主要以果壳类、纤维以及各种廉价的化工副产品和废料为主, 来源广泛且成本较低, 目前已成为国内常用的封堵堵漏剂。

3. 聚合物凝胶防漏堵漏剂

该类防漏堵漏剂特点主要有:封堵后能防止漏失层裂缝的进一步扩展和延伸;固相含量低, 在压力作用下, 易变形进入漏失层;具有较强的抗剪切稀释能力;聚合物凝胶交联后具有较好的粘弹性和可变形性。国外M-I公司研制的FORM-A-PLUG、FORM-A-SETAK和FORM-A-SETAKX已经在阿尔及利亚沙漠钻井中取得良好效果。国内西南石油大学的ZND特种凝胶已在国内四川、长庆、吐哈等油田成功应用。与聚合物凝胶类防漏堵漏材料类似的还有复合纳米有机/无机凝胶、交联聚合物PCP凝胶等。

4. 体膨颗粒类防漏堵漏剂

该类防漏堵漏材料水化后可迅速膨胀, 膨胀几倍甚至几百倍不等, 在短时间内能够迅速的封堵严重漏失地层。在应用过程中应根据漏失程度, 选用不同初始粒径及膨胀性能的颗粒。该类颗粒具有较好的弹性和变形性, 能够根据漏失地层的形状和尺寸, 实现自适应封堵。国外体膨颗粒与合成聚合物混合体系在埃及尼罗河三角洲地区及南德克萨斯油田的严重漏失地层取得了很好的应用效果, 解决了井漏的难题。国内清华大学、中国石油勘探开发研究院分别研制了不同种类的体膨颗粒类防漏堵漏剂, 在川东北及彩南油田等成功应用。

二、防漏堵漏新技术

1. 超低渗透钻井液技术

超低渗透钻井液技术借助表面化学的原理, 通过在井壁周围岩石表面形成具有一定强度的超低渗透膜, 在滤饼或岩石表面聚集成胶束后, 通过溶胀变大阻碍渗透性, 减少堵漏材料的损失, 在一定压力作用下挤压出堵漏材料中的水分, 增加其封堵强度。国内的大港油田和辽河油田以及国外墨西哥湾等地区在相关油井取得了较好的应用。

2. 物理法随钻防漏堵漏技术

该类堵漏防漏技术主要适用于漏失量较小且漏失速率较低的砂砾岩地层, 对钻井液要求较低, 主要是利用专门的井下工具将泵入地下的钻井液小部分分流, 借助侧向旋转射流的作用, 在漏失地层井壁上形成一层致密的不渗透的滤饼, 形成“人造井壁”, 大大提高了井壁在正方向上的承压能力。

3. 绒囊工作液防漏堵漏技术

绒囊工作液是一种球形材料, 具有“一核二层三膜”的微观结构, 内部有气囊, 外部粘附有绒毛结构。该类工作液针对不同漏失地层的防漏堵漏原理是:对于大于绒囊尺寸的漏失孔隙或裂缝, 主要依靠绒囊自身的膨胀实现漏失层的封堵;对于与绒囊尺寸大小一致的漏失孔隙或裂缝, 主要通过贾敏效应增加漏失粘滞阻力, 在压差作用下堆积在漏失通道入口处实现漏失层的封堵;对于小于绒囊尺寸的漏失孔隙或裂缝, 主要依靠绒囊工作液在低剪切速率下的高表观粘度特性在岩石壁面形成一层非渗透膜, 防止钻井液进入漏失层。

三、防漏堵漏技术发展趋势

1. 实现随钻防漏堵漏的可视化与精细钻井地质评价相结合

面对油气藏地质状况的复杂性及多样性, 防漏堵漏技术很难方便简单直观的监测漏失, 避免井漏事故的发生。随钻监测诊断技术是一项世界级难题, 我国的863课题也针对该方面进行了一定的研究, 随钻可视化技术可实现对地层压力的监测, 并及时对漏失的可能性做出实时评价。

2. 研制新型的钻井液以及堵漏材料

将物理和化学方法相结合, 研制出新型的钻井液, 使其在注入过程中能快速的在井壁周围形成非渗透膜, 减少钻井液的滤失;对于已发生井漏的地层, 研制出一些广谱型的堵漏材料, 在控制成本的前提下, 满足不同漏失地层的堵漏的需要, 堵漏后强度大、有效期长, 避免重复漏失的发生。

3. 建立以经济效益和提高采收率为核心的专家系统

在钻井过程中, 应充分考虑钻井、钻井地质、地球物理以及钻井液等影响因素, 以经济效益和提高采收率为核心, 研究防漏的对策。在钻井过程中井漏发生后应充分结合测井、录井、地面监测以及地层数据等, 找出井漏的位置和严重程度, 提出合理有效的堵漏方案。

摘要：随着油气田勘探开发程度的不断深入, 井漏已经成为钻井过程中经常发生的事故之一, 严重影响着钻井的进度和质量, 介绍了国内外常用的新型防漏堵漏剂、防漏堵漏新技术的研究新进展, 对防漏堵漏技术的发展趋势进行了分析。

关键词：井漏,防漏堵漏剂,防漏堵漏技术,发展趋势

参考文献

[1] 藕向东.严重井漏事故的防漏堵漏技术[J].石油和化工设备, 2012, 18 (8) :80-81.

[2] 徐同台, 刘玉杰, 申威, 等.钻井工程防漏堵漏技术[M].石油工业出版社, 1997.

[3] 张思民, 高金龙, 王栋, 等.防漏堵漏钻井液技术发展趋势研究[J].中国石油和化工标准与质量, 2011, 9 (下) :54.