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        GSY高水膨脹成巖粉配套封堵工藝在東辛的應(yīng)用

        2014-06-09 11:05:32陳慶華中石化股份勝利油田分公司東辛采油廠山東東營257000
        化工管理 2014年21期
        關(guān)鍵詞:工藝

        陳慶華(中石化股份勝利油田分公司東辛采油廠 山東 東營 257000)

        隨著油田注水開發(fā)程度的不斷深入,井況日益惡化,出現(xiàn)了越來越多的套漏井,嚴(yán)重制約了開發(fā)效果。針對(duì)目前封竄堵漏存在的問題,結(jié)合東辛油區(qū)套損套漏特點(diǎn),開展了GSY高水膨脹成巖粉的研究與應(yīng)用,進(jìn)一步完善了封堵配套工藝技術(shù)。

        一、GSY高水膨脹成巖粉的技術(shù)原理

        GSY高水膨脹成巖粉是把石灰石、鋁礬土及石膏等原料,先經(jīng)過破碎、配料、粉磨等工藝制成生料,然后經(jīng)過煅燒、與添加劑混合磨制成高水材料熟料,將其加水配制成漿液并混合均勻,經(jīng)一定的物理化學(xué)反應(yīng),成為快速凝結(jié)固化的固體材料。成巖粉的水化硬化分為水化溶解和凝膠固化兩個(gè)階段,水化溶解發(fā)生絮凝作用,只水化,不硬化,形成大量的鈣礬石;膠結(jié)固化期形成最佳針狀結(jié)構(gòu)的鈣礬石,填充在鈣礬石網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中,直到最后大部分膠粒被結(jié)晶化,漿體就變成了強(qiáng)度較高的硬化體。硬化體中鈣礬石的基本結(jié)構(gòu)單元為{Ca3[Al(OH)6]12H2O}3+,屬三方晶體系。

        GSY高水膨脹粉具有成漿懸浮性好,高流動(dòng)性,易泵送;初凝時(shí)間可調(diào),減少了在施工中因凝固時(shí)間難以控制帶來的危險(xiǎn)性,可根據(jù)油水井堵段的吸水指數(shù),漏失程度,水灰比可在1.0~3.0較大范圍內(nèi)選擇;高懸浮失水量小,硬化體膨脹固化強(qiáng)度增加,封堵效果高,而井筒內(nèi)的硬化體比水泥硬化體鉆塞容易得多。

        ① 當(dāng)堵劑顆粒水化時(shí),通過其中的膨脹組分的反應(yīng)促進(jìn)了鈣礬石的早期形成,并伴隨著水化的進(jìn)程,鈣礬石晶體不斷長大,使灰漿硬化時(shí)體積膨脹。在井下有限空間和高壓條件下,其線性膨脹率達(dá)0.2~0.3,其膨脹率為水泥的3倍。

        所以其膨脹過程化學(xué)預(yù)應(yīng)力作用增強(qiáng)了堵劑與套管、地層的界面膠結(jié)強(qiáng)度,要高于水泥與界面的膠結(jié)強(qiáng)度。

        ② 考察了GSY高水膨脹成巖粉漿體在60℃、1.6g/cm3養(yǎng)護(hù)條件下,硬化體抗壓強(qiáng)度隨時(shí)間變化的情況,見表1。

        表1 抗壓強(qiáng)度隨時(shí)間變化情況

        可以看出,GSY高水膨脹粉漿體在60℃、1.6g/cm3養(yǎng)護(hù)條件下凝固3天后,抗壓強(qiáng)度達(dá)到了12MPa,其抗壓強(qiáng)度滿足了生產(chǎn)的需要。

        ③ GSY高水膨脹成巖粉和G級(jí)油井水泥相比,具有易鉆塞的優(yōu)點(diǎn),將兩種堵劑硬化體鉆塞情況對(duì)比,見表2。

        表2 硬化體鉆塞難易程度對(duì)比

        G級(jí)水泥70℃/固化48h/抗壓10MPa螺桿鉆/9.8KN 10 40-180

        可以看出,GSY高水膨脹粉硬化體要比G級(jí)油井水泥鉆塞容易的多。

        因此與水泥相比較而言,高水膨脹成巖粉具有以下優(yōu)點(diǎn):①由于硬化過程中漿體具有膨脹性,使硬化體與地層膠結(jié)非常好;②具有一定的觸變性能,漿體進(jìn)入地層后,流速減慢,漿體結(jié)構(gòu)迅速迅速形成,泥漿的流動(dòng)阻力增大,減少了漏失量,增加了泥漿的滯留量;③易鉆塞。

        二、選井原則

        該工藝主要用于套漏段位于水泥返高之上直井、斜井、側(cè)鉆井的封堵。其原因是:當(dāng)漏失段位于水泥返高以上,由于淺層巖石成巖作用差,膠結(jié)疏松,地層高孔高滲,并且地層出砂造成近井地帶出現(xiàn)空穴。因此造成封竄時(shí)水泥流失量大,滯留量小,不能在漏失處(地層和套管環(huán)空處)形成有效堆積,造成施工壓力不高,試壓壓力達(dá)不到生產(chǎn)要求,封竄一次成功率低,往往需要2次以上封竄才能見效。針對(duì)淺層漏失段的特點(diǎn),結(jié)合GSY高水膨脹粉的特點(diǎn)(初凝時(shí)間可調(diào)、微膨、漏失小、易鉆塞),采用GSY高水膨脹成巖粉配套工藝封堵自由段套漏,不但提高了封堵的一次成功率,更重要的是降低了施工的風(fēng)險(xiǎn)。

        三、施工工藝

        針對(duì)水泥返高之上漏失段的封堵存在泥漿滯留量少,不能形成有效的封堵泥塞,一次封堵成功率比較低的特點(diǎn),結(jié)合GSY高水膨脹粉的技術(shù)原理,開展了多段塞堵漏工藝、“前期隔板、后期封口”堵漏工藝的研究與應(yīng)用。

        (1)多段塞堵漏工藝:對(duì)于反洗井時(shí)井口返液很少(1/3~2/3)的淺層套漏井,采用成巖粉多段塞封堵工藝:首先注入高比重1.65的成巖粉泥漿,利用成巖粉的觸變性、微膨性,對(duì)漏失地層的大孔道暫堵,有效防止后續(xù)泥漿的流失,然后注入比重1.45~1.55的成巖粉泥漿,提高泥漿體系的流動(dòng)性,便于高效、快速的注入,最后注入比重1.85的G級(jí)油井水泥泥漿封口,提高固結(jié)體的抗壓強(qiáng)度。

        典型井例:DXX109-93由于高含水而上作業(yè)找漏封竄,竄點(diǎn):303-477米,反洗井時(shí)返液僅為1/3,漏失嚴(yán)重,為了防止泥漿的漏失,設(shè)計(jì)了多段塞封堵工藝:首先注入比重1.65的成巖粉泥漿5方,然后注入比重1.55的成巖粉泥漿6方,最后注入比重1.85的G級(jí)油井水泥漿3方。侯凝3天試壓合格,開井后工作制度44×3×4,日液19.3方,含水87.7%,日油2.37噸,已累增油992噸。

        四、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果分析

        根據(jù)GSY高水膨脹粉的性質(zhì)及技術(shù)原理,針對(duì)不同的井況,采用相應(yīng)的配套封竄堵漏工藝,2013年共有17井次使用GSY高水膨脹成巖粉配套堵漏工藝,一次成功率64.7%,封堵措施初期單井平均增油3.98噸 /天,累計(jì)增油356.5噸/井,總增油6060噸。雖然GSY高水膨脹粉配套封堵工藝用于淺層堵漏取的不錯(cuò)的效果,但是其在嚴(yán)重漏失地層的泥漿滯留量還是偏小,造成需要堵劑的量比較大(平均15噸/井),并且有5口井2-3次才堵住。因此有必要進(jìn)一步開展淺層堵漏研究,提高淺層堵漏一次成功率。

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