吳 超, 高 斐

（長江大學(xué) 石油工程學(xué)院, 湖北 武漢 430100）

Y區(qū)塊低傷害防漏失水泥漿體系研究

吳 超, 高 斐

（長江大學(xué) 石油工程學(xué)院, 湖北 武漢 430100）

在鉆井領(lǐng)域中經(jīng)常遇到的井底復(fù)雜情況是井漏，井漏的發(fā)生隨時可能誘發(fā)卡鉆、井塌等井底事故的發(fā)生。針對Y區(qū)塊所遇到的井漏情況進(jìn)行了室內(nèi)一系列防漏失水泥漿體系的研究，研究表明在低傷害防漏水常規(guī)密度的水泥漿體系中加入0.3%～0.4%的纖維, 具有較好的堵漏效果, 值得在Y區(qū)塊后續(xù)鉆進(jìn)中進(jìn)一步的推廣與應(yīng)用。

鉆井; 井漏; 防漏失; 研究

近些年，由于地層的漏失導(dǎo)致鉆井事故的案列層出不窮，我國鉆井工作人員也越來越重視地層漏失的問題。隨著科研工作者及相關(guān)技術(shù)人員不斷的加強(qiáng)研究與探索，我國在地層的漏失與堵漏機(jī)理的分析和研究上取得了不錯的成就，我國也自主研發(fā)了多種新型堵漏評價儀器、堵漏材料等，并在油田現(xiàn)場取得了很好的運(yùn)用效果，為油田現(xiàn)場解決了很大的麻煩[1]。

井漏是鉆井常見的鉆井復(fù)雜情況之一，其處理操作難度大[2]。稍有不當(dāng)就會誘發(fā)卡鉆、井塌等井底事故的發(fā)生，嚴(yán)重時導(dǎo)致人員的傷亡和井眼的報廢[3,4]。特別是在深井、超深井的鉆進(jìn)中，井漏發(fā)生十分頻繁，特別是地層裂縫發(fā)育和含有溶洞的碳酸鹽時，井漏的情況更加嚴(yán)重[5]。

Y區(qū)塊的部分地層區(qū)域處于低壓、易漏失層，鉆井過程中常常發(fā)生鉆井液和水泥漿漏失的情況，嚴(yán)重的制約了鉆進(jìn)進(jìn)度，延長了鉆井周期，大大增加了鉆井風(fēng)險和鉆井成本。如上所述情況，我們通過收集Y區(qū)塊井底漏失情況分析其漏失原因后結(jié)合國內(nèi)外文獻(xiàn)調(diào)研的基礎(chǔ)上，展開了一些列室內(nèi)低傷害防漏失水泥漿體系研究，所研究的防漏水鉆井液體系在Y區(qū)塊各大井眼的后續(xù)鉆井中取得了很好的效果，值得在該區(qū)塊進(jìn)一步的進(jìn)行推廣和運(yùn)用。

1 低傷害防漏失水泥漿體系研究

目前國內(nèi)用于漏失性地層固井的防漏水泥漿體系主要有3類：①各種低密度體系(使用硅藻土、膨潤土、SNC、泡沫、陶粒及粉煤灰等材料)；②交聯(lián)聚合物材料(含觸變水泥體系)；③專用防漏水泥漿體系(由不同尺度、不同彈性模量的纖維群構(gòu)成,可有效封堵各類地層裂縫)[6]。第一類水泥漿體系只具有減輕水泥漿密度，降低壓力的作用但是其本身不具備堵漏作用；第二類水泥漿體系要求操作人員具備十分過硬的操作手段，在現(xiàn)場使用中十分受限；第三類防漏水水泥漿體系主要成分是特種纖維，防漏效果較好在現(xiàn)場得到了廣泛的應(yīng)用[7,8]。我們在室內(nèi)實(shí)驗(yàn)時候選擇常規(guī)密度的水泥漿體系中加入纖維材料，以期達(dá)到防漏堵漏效果。配方為：100% G級水泥+44%淡水+1%CG88S+1%分散劑+0.5% SATRO防水鎖劑+纖維。

1.1 防漏失水泥漿體系的堵漏性能研究

通過以上分析，我們選擇在常規(guī)密度的水泥漿體系中加入纖維材料，以提高防漏堵漏效果，實(shí)驗(yàn)儀器仍采用 JHQS-Ⅱ堵漏試驗(yàn)儀[9]。實(shí)驗(yàn)時，壓力從1.0 MPa依次遞增至7.0 MPa, 并在每個壓差條件下承壓2 min, 總承壓時間是14 min, 記錄每個壓差下的漏失量,最后確定總漏失量。實(shí)驗(yàn)完成后測定總漏失體積以考察纖維水泥漿的堵漏能力漏失量越小,堵漏效果越好。表1和表2分別為不同纖維加量的水泥漿體系對10～20目石英砂床和0.5 mm裂縫板的堵漏效果。

表1 不同纖維加量的水泥漿體系對10～20目石英砂床的堵漏效果Table 1 The effect of cement slurry system with different fiber amount on 10～20 mesh plugging

表2 不同纖維加量的水泥漿體系對0.5 mm裂縫板的堵漏效果Table 2 The effect of cement slurry system with different fiber amount on 0.5 mm crack plate plugging

從表1-2可以看出，隨著水泥漿體系中纖維含量的增加，漏失量逐漸減少，尤其是對0.5 mm裂縫，在不加纖維的情況下，基本上全漏失，而當(dāng)纖維的加量達(dá)到0.3%后漏失量明顯降低。綜合考慮推薦纖維的加量為0.3%～0.4%。

1.2 防漏失水泥漿流變性能

由于在水泥漿體系中加入的纖維只有0.3%～0.4%，配方為：100% G級水泥+44%淡水+1%CG88S+分散劑+0.5%SATRO防水鎖劑+0.3%纖維。其對水泥漿的流變性能影響很小。通常情況下，水泥漿的流變性能可以通過分散劑進(jìn)行調(diào)節(jié)，表 3為分散劑加量對流變性的影響。

表3 分散劑加量對流變性的影響Table 3 The influence of dispersant adding amount on rheology

由表3可知，隨著分散劑的加入，水泥漿的流變變好，考慮到體系的綜合性能，加量為1%最佳。

1.3 防漏失水泥漿穩(wěn)定性能

由上表4可知，水泥漿的穩(wěn)定性較好，當(dāng)養(yǎng)護(hù)溫度達(dá)到90 ℃，靜置5 h后，漿體上下密度差只有0.02 g/cm3。

表4 水泥漿的沉降穩(wěn)定性Table 4 The settlement stability of the slurry

1.4 防漏失水泥漿濾失性能

常規(guī)密度水泥漿體系中選用的降濾失劑與低密度水泥漿體系相同，仍為CG88S聚合物降濾失劑[10]。表5為不同降濾失劑加量對濾失性能的影響。

表5 降濾失劑CG88S加量對濾失性能的影響Table 5 The effect of fluid loss agent CG88S quantity on filtration

由表5可以看出，水泥漿體系濾失性能較好，綜合考慮，加量為1%較為合適。

1.5 防漏失水泥漿稠化性能

考察了不同溫度下水泥漿體系的稠化性能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表6：

表6 不同溫度下水泥漿的稠化性能Table 6 Cement slurry thickening performance under different temperature

配方：100% G級水泥+44%淡水+1%CG88S+1%分散劑+0.5%SATRO防水鎖劑+0.3%纖維。

如上表 6所示，同一配方在不同的溫度以及對應(yīng)的壓力下的稠化時間變化情況，可以看出，在50～90 ℃之間，體系的稠化時間波動較小，性能穩(wěn)定。

1.6 防漏失水泥漿體系強(qiáng)度性能

考察了不同溫度對水泥石24 h強(qiáng)度的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表7：

表7 溫度對強(qiáng)度性能影響Table 7 The impact of the temperature on the strength

從表7可以看出，隨著溫度的增加，其24 h的抗壓強(qiáng)度增加。

石油鉆井的主要目的是鉆開油氣層，形成油氣通道，建立良好的油氣生產(chǎn)條件，獲得盡可能高的石油產(chǎn)量，并且延長油氣井壽命。任何阻礙油氣流進(jìn)入井筒的因素．都會損害油氣層。實(shí)踐證明，在鉆井、完井工藝技術(shù)實(shí)施的過程中，都可能對油氣層產(chǎn)生不同程度的損害，影響油井產(chǎn)量和油氣資源的堪探開發(fā)效果?；谝陨涎芯课覀兛梢灾涝诘蛡Ψ缆┧Ｒ?guī)密度的水泥漿體系中加入0.3%～0.4%的纖維對于大的滲透性漏失地層（10～20目石英砂床模擬）和小的裂縫性漏失地層（0.5 mm縫隙板模擬）的防漏堵漏效果較好。得到的低傷害防漏失水泥漿體系的配方為：100% G級水泥+44%淡水+1%CG88S+1%分散劑+0.5%SATRO防水鎖劑+0.3%纖維。

2 結(jié) 語

作者主要分析了Y區(qū)塊存在的漏失情況，主要針對Y區(qū)塊所存在的地層易漏失的情況展開室內(nèi)低傷害防漏失水泥漿體系的研究，通過對防漏失水泥漿體系的堵漏性能、防漏失水泥漿流變性能、防漏失水泥漿穩(wěn)定性能以及防漏失水泥漿濾失性能等指標(biāo)的評價，最終優(yōu)選出低傷害防漏失水泥漿體系的配方為：100% G級水泥+44%淡水+1%CG88S+1%分散劑+0.5%SATRO防水鎖劑+0.3%纖維，對于Y區(qū)塊后續(xù)的鉆進(jìn)具有十分重要的意義，值得進(jìn)一步推廣與應(yīng)用。

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Research on Leakproof Cement Slurry System With Low Damage for Y Block

WU Cha,GAO Fei

(School of Petroleum Engineering, Yangtze university, Hubei Wuhan 430100，China)

The circulation loss often happens in drilling field, which may cause some downhole accidents, such as drill pipe sticking, hole collapse and so on. Aiming at the circulation loss problem in Y block, leakproof cement slurry system was studied. The research shows that adding 0.3%～0.4% fiber into cement slurry system with conventional density and low damage can improve the sealing effect.

Drilling; Circulation loss; Leakproof; Research

TE 242

A

1671-0460（2017）04-0661-03

2016-09-19

吳超（1990-），男，碩士研究生，研究方向：巖石力學(xué)。