魏鳳娟，梁大川 (西南石油大學(xué)石油工程學(xué)院，四川 成都 610500)

侯德舉 (中原油田鉆井二公司，河南 濮陽 457000)

特種凝膠鉆井堵漏及其解堵研究

魏鳳娟，梁大川 (西南石油大學(xué)石油工程學(xué)院，四川 成都 610500)

侯德舉 (中原油田鉆井二公司，河南 濮陽 457000)

井漏是鉆井過程中普遍存在的而又十分嚴(yán)重的問題，它不僅大大影響了鉆井速度，而且也造成了重大的直接經(jīng)濟(jì)損失。 因此解決惡性漏失問題已經(jīng)成為整個(gè)石油行業(yè)中最為急迫的問題。特種凝膠是一種粘性可變、體積可變和強(qiáng)度可變的堵漏材料。特種凝膠進(jìn)入地層后，靜止時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，而且會(huì)隨時(shí)間的增加而增強(qiáng)，欲使之恢復(fù)流動(dòng)須附加更大的應(yīng)力以克服此靜切力。介紹了特種凝膠對鉆井液性能的影響，溫度變化時(shí)特種凝膠的粘度變化情況以及其破膠作用。

特種凝膠；井漏；堵漏；破膠

井漏是在鉆井、固井、測井或修井的各種井下作業(yè)過程中，各種工作液(包括泥漿、水泥漿、完井液及其他液體)在正壓差作用下，流進(jìn)地層的一種井下復(fù)雜情況。嚴(yán)重的井漏會(huì)導(dǎo)致井內(nèi)壓力下降，影響正常鉆井、引起井壁失穩(wěn)、誘發(fā)地層流體涌入井筒并發(fā)生井噴事故。目前，國內(nèi)外已就鉆井堵漏問題提出很多可行的方案，而且也避免了復(fù)雜事故的發(fā)生，減少了投入成本。特種凝膠(ZND)就是在這種情況下應(yīng)運(yùn)而生，它的性能特征均符合堵漏材料的特性，是一種新型的堵漏材料。下面，筆者介紹了特種凝膠對鉆井液性能的影響、溫度變化時(shí)特種凝膠的粘度變化情況以及其破膠作用。

1 ZND對鉆井液性能的影響

1.1ZND溶液中加入不同量的膨潤土后粘度變化

1.5%凝膠ZND加膨潤土0%，3%，5%時(shí)在不同溫度下測得的切力見表1。從表1數(shù)據(jù)可知，加土之后，在同一濃度、低剪切速率下的剪切應(yīng)力均比未加土?xí)r要低，而且土量越多，剪切應(yīng)力越小。原因是土水化作用強(qiáng)，分散在凝膠溶液中會(huì)破壞凝膠中固有的結(jié)構(gòu)，使得凝膠的剪切力下降。但是總體來說，加土之后特種凝膠的粘度還是足以能夠壓住地層，以實(shí)現(xiàn)堵漏的目的。從表1數(shù)據(jù)還可得出，溫度越高，凝膠的粘度也就越小。所以配制凝膠溶液時(shí)，應(yīng)該用水直接配，而不是用基漿來配制。

表1 凝膠中加入不同量的膨潤土的流變性

1.2ZND溶液對鉆井液性能的影響

在鉆井過程中，為了堵漏，將凝膠壓到井里之后勢必會(huì)與鉆井液相混合，影響凝膠的堵漏效果，也影響鉆井液原有的性能?，F(xiàn)在測試一下鉆井液與凝膠混合之后的流變性與API失水及濾餅厚度與高溫高壓失水及濾餅厚度。所采用的鉆井液體系的配方如下：5%搬土原漿+0.3%FA367+0.5%XY-27+0.5%PAC+3%SMP。

先測未加凝膠時(shí)鉆井液的性能，之后加入一定量的1.5%ZND溶液，加熱到50℃之后測定其性能，然后加以比較，看加入凝膠之后鉆井液性能有何變化。鉆井液中加入不同量的ZND溶液的性能參數(shù)如表2所示，由表2可以看出，ZND溶液混合鉆井液之后，切應(yīng)力變小。鉆井液混合5%的ZND溶液之后的流變性變大，API失水、高溫高壓失水均變大；混合10%的ZND溶液流變性變小，失水沒有多大變化；混合20%的ZND溶液流變性沒多大變化，API失水變小，高溫高壓失水變大；混合30%的ZND溶液流變性變小，API失水及高溫高壓失水均變大。但是總起來說，沒有太大的變化。

表2 鉆井液中加入不同量的ZND溶液的性能參數(shù)

2 ZND溶液的粘溫曲線

圖1 不同濃度的ZND在不同溫度下的粘度

因?yàn)榫诇囟仍?10℃左右，所以就要知道凝膠在高溫下的粘度變化，下面是用型號為RS600高溫高壓流變儀測得濃度為1.2%的ZND和濃度為1.5%的ZND的粘溫曲線，如圖1所示。由圖1可知，濃度為1.5%的ZND要比濃度為1.2%的ZND粘度大，而且他們都隨著溫度升高而明顯的降低。從表2可看出，ZND在110℃高溫之下的深井中均適用。

3 ZND溶液的破膠

凝膠堵漏完成之后需要解堵，也就是最好要破膠，以避免污染地層，提高石油采出率。使其粘度在一定時(shí)間內(nèi)逐漸降低的重要途徑之一就是高分子化合物斷鏈、降解。因此破膠時(shí)需要加1%濃度的過硫酸銨，測定流變性，并放入80℃的烘箱中幾個(gè)小時(shí)后拿出，測定粘度大小(見表3和表4)。由表3、表4可看出，恒溫8h和16h之后，切力都下降很多,而且過硫酸銨加量越多，切力下降的越快。由此說明過硫酸銨的加入能使特種凝膠很好的破膠，使其可以及時(shí)的從地層孔喉處流出。

表3 8h之后的流變性

表4 16h之后的流變性

4 結(jié) 語

綜上所述，特種凝膠ZND能夠與鉆井液有很好的配伍性，而且抗溫效果比較顯著，在施工結(jié)束后可以通過加破膠劑進(jìn)行破膠，不會(huì)污染地層。

[1]鄂捷年.鉆井液工藝學(xué)[M].東營：石油大學(xué)出版社，2001.

[2]賈麗莉，田陸飛，劉振，等.堵漏材料研究的進(jìn)展[J].材料研究與應(yīng)用，2011,5(1) ：14-16.

[3]張新民,聶勛勇,王平全,等.特種凝膠在鉆井堵漏中的應(yīng)用[J].鉆井液與完井液,2007,24(5) ：83-84.

[4]王平全,聶勛勇,張新民,等.特種凝膠在處理“井漏井噴”中的應(yīng)用[J].天然氣工業(yè), 2008，28(6)：81-82.

[5]聶勛勇.隔斷式凝膠段塞堵漏機(jī)理及技術(shù)研究[D].成都：西南石油大學(xué)，2010.

[6]烏效鳴,胡郁樂,賀冰新，等.鉆井液與巖土工程漿液[M].武漢：中國地質(zhì)大學(xué)出版社，2002.

[編輯] 洪云飛

10.3969/j.issn.1673-1409.2012.01.024

TE28

A

1673-1409(2012)01-N074-03