吸水材料在石油钻井堵漏中应用.pdfVIP

2010年2月 赖小林等．吸水材料在石油钻井堵漏中的应用 l7 吸水材料在石油钻井堵漏中的应用 赖小林 王中华 郭建华 李旭东 郝纪双 (中国石化中原石油勘探局钻井工程技术研究院，濮阳 457001) 摘 要 吸水材料，特别是具有一定强度的凝胶吸水材料，在处理复杂地层漏失中发挥着越 来越重要的作用。综述了堵漏用吸水材料的成分及其结构，从提高强度、提高抗温性能及控制膨 胀速度等方面评述了当前堵漏用吸水材料的改进方法，并在实践的基础上阐述了吸水材料的堵漏 机理 ，讨论了堵漏用吸水材料的发展趋势。 关键词 吸水材料 堵漏机理 应用 钻井 井漏是钻井过程中普遍存在的现象，在钻井 1 堵漏用吸水材料类型 作业中因处理井漏所耗费时间约占钻井时间的 1．1 粘土类复合吸水材料 10％。防漏失常用办法是在钻井液中加入不同粒 用水分散的亲油膨润土形成的凝胶封堵漏 径的材料，在微裂缝或孔隙中形成架桥或团簇以 层 J，或将鞭土与干粉状的PAM等混合物中加人 防止钻井液的漏失。当钻井过程中发生漏失时， 水混合后注入井筒封堵漏层 J。也可将鞭土封 桥塞堵漏是有效的堵漏手段之一，其堵漏成败的 装于聚合物衣膜胶囊中，囊中留一小孔，当胶囊泵 关键是堵漏颗粒的尺寸分布是否与漏失通道直径 人地层后，水通过小孔进入胶囊中，搬土吸水膨胀 相匹配，其最佳尺寸范围是裂缝宽度或孔隙直径 并破坏包衣膜，释放出聚合物吸水膨胀而封堵漏 的1／7至 1／3【】。在钻井施工中，特别是探井钻 皇| [6] ， O 井过程中，一般不能准确掌握漏失地层的裂缝宽 1．2 丙烯类聚合物吸水材料 · 度或孔隙尺寸，因此很难保证这些材料在地层中 丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯腈等单体分子结构中 形成成功的桥塞。如果高浓度的桥堵材料也难以 含亲水的羧基、酰胺基，且易聚合，其聚合物可以 重新建立泥浆循环，可以使用水泥堵漏，单独使用 和无机多价离子或具有双官能团的有机物进行交 或与桥堵材料混合使用。水泥堵漏在封堵裂缝的 联而形成吸水性能很好的凝胶。其中以丙烯酰胺 同时也封堵了井筒，需要重新钻开，通常这样的操 为主要单体的堵剂研究得最多，这是由于酰胺基 作需要重复几次直到形成有效的封堵。在封堵漏 团吸水性强，且为非离子单体，耐盐性较好 ，另外 层前，水泥浆常发生相分离，其中比重较大的水泥 酰胺基团又为吸附基团，可增加树脂在地层中吸 颗粒倾向于从水中分离出，发生脱水。此外，由于 附能力，提高驻留能力。如以AA、AM为原料开 水泥浆在地层中的驻留性欠佳，往往在没有封堵 发的高效承压堵漏剂，进入孔喉或微裂隙1—5h 漏层前就已漏人地层深处。 后 ，膨胀倍数是 自身体积的3～25倍 ，充满孑L喉或 为了解决上述桥塞和水泥浆堵漏面临的难 微裂隙，由于吸水膨胀压力的作用，可将其他堵漏 题，将吸水材料用于堵漏施工。这类材料能吸水 材料吸收的滤液挤出，使堵漏材料发生去水化作 膨胀 】，并具有可变形性和聚结作用，能挤人地 用，提高了漏层的承压能力…。 层裂缝形成强而韧的堵漏层。堵漏用吸水材料的 一 些助剂的加入可提高吸水树脂的堵漏效 发展经历了从粘土类复合物到聚合物凝胶、树脂 果。在AA、AM的聚合体系中引人无机材料如膨 等过程，国外在上世纪80年代出现了大量专利，