阳离子化学堵漏技术在钻井及开发中的应用PPT.pptVIP

阳离子化学堵漏技术在钻井及开发中的应用 苏 长 明 sucm.syky@ 010汇 报 内 容 一.堵漏堵水技术发展回顾 二.阳离子化学堵漏堵水技术研究 三.严重井漏堵漏及开发井堵水技术 一.堵漏堵水技术发展回顾 井漏是石油钻探过程中普遍存在的复杂问题。 井漏引起的井下复杂事故，对钻井施工造成极大危害，是石油工程界十分关注的问题 井漏及开发井堵水成为国内外石油工程界至今尚未完全解决的技术难题。 发生井漏的原因 ① 井筒内的液柱压力大于地层孔隙、裂缝或溶洞中流体的压力，对地层存在正压差； ② 地层中存在漏失通道，以及较大的足够容纳漏失液体的空间； ③ 漏失通道的开口尺寸大于外来工作液中固相的粒径。 开发井出水的原因 1.油层周边存在边水或底水； 2.边水或底水与油层存在流动通道； 3.边水或底水的压力大于油层压力； 4.油水同层; 5.水的流动阻力小于原油的流动阻力。 1/2~2/3 桥架粒子 1/4 刚性充填粒子 可变形粒子或纤维 利用桥架粒子在裂缝喉道处先形成架桥，在充填粒子的充填作用下形成致密封堵层。 裂缝 1、桥接材料堵漏技术 当颗粒偏大时， 形成裂缝端口卡喉，造成假堵现象，堵漏材料在漏层井壁附近堆积，封堵层疏松不致密，未进入漏层深部，下钻通井易再次漏失。 裂缝 裂缝 △ P 裂缝端口 裂缝端口 1、桥接材料堵漏技术 堵漏成功率低的原因：“封门” 1、桥接材料堵漏技术优缺点 优点: (1)经济、方便、安全； (2)对钻井液性能影响小等； 缺点： (1)桥堵剂与漏层孔喉半径匹配困难； （2）桥堵剂抗温、抗压能力差； （3）用量大，堵漏成功率低。 2、高失水剂堵漏技术 堵漏原理：“封壁” 破坏胶体稳定，在渗透性地层快速失水，在井壁近处形成厚泥饼,起到封堵作用。 2、高失水剂堵漏技术优缺点 优点： （1）堵漏施工时间短，施工工艺简单； （2）堵漏剂用量少。 缺点： （1）泥饼承压能力差； （2）易发生粘附卡钻； （3）对裂缝、溶洞型漏失堵漏效果差。 图3-2 复合颗粒在裂缝中架桥示意图 3、稠化堵漏技术 裂 缝 裂缝端口 堵漏原理:”阻流” 大幅度提高流体粘度,增加流动阻力。 同类堵漏技术有：剪切稠化堵漏；柴油-水泥-膨润土堵漏；双液法堵漏;吸水膨胀堵漏;稠泥浆堵漏等。 3、稠化堵漏技术优缺点 裂缝端口 优点: （1）密度低，交联后粘度高； （2）交联前粘度低，渗透能力强，可封堵微孔缝洞。 缺点： （1）高分子化学材料价格贵； （2）强度低、承压能力差; （3）耐温抗盐性能差 。 泥岩 渗透性差 砂砾岩，高渗透 细砂岩， 渗透一般、易渗漏 裂缝性地层 漏失压力低，裂缝性失返漏失 粗砂岩 高渗透、易渗漏 4.无机凝胶堵漏技术 堵漏原理：“隔断” 地层被压裂、封堵示意图 主要以水泥及稠化物为主，固结后形成水泥石，将漏失通道隔开，达到堵漏的目的。 另外还有MTC技术、石灰乳堵漏技术等. 4.无机凝胶堵漏技术 水泥堵漏优缺点: 地层被压裂、封堵示意图 (1)优点: 固化物承压能力高. (2)缺点: 1).施工风险大; 2).水泥浆密度高,扩散速度快; 3).裂缝上侧易形成窜流层,堵漏成功率低. 二、阳离子化学堵漏原理 堵漏原理： “阻流”+”隔断” 裂 缝 阳离子化学堵漏理论依据 （1）地层特点： 地层是由不同矿物构成，表面带负电荷，易于阳离子物质发生吸附、置换反应，与地层表面带负电的页岩形成复合体 。 阳离子化学堵漏理论依据 （2）漏失通道流体特点： 流提成分：钻井液或水、油、气。 常规钻井液表现为负电性，易于阳离子物助发生化学反应。 反应物特征：粘度急剧升高，胶体稳定性变差，流动阻力大。 阳离子化学堵漏理论依据 （3）离子固化反应： 正电性堵漏交联剂加入堵漏基浆中，与钻井液粘土悬浮颗粒形成“复合体” ，并发生离子化学固化反应。 3、 阳离子化学稠化固结堵漏 剂 化学固结剂作用原理 一是在催化剂的作用下，诱发化学活性堵漏剂发生交联反应，改善对大型溶洞、裂缝的封堵能力； 二是在反应过程中，能大量释放热量和吸水膨胀。反应速度的升高，加快化学交联及活性基团间的固结反应，达到快速堵漏的目的。 4、阳离子化学堵漏机理 封 得 严 固 得 牢 停 得 住 进 得 去 化学堵漏剂进入漏失通道，在地层温度、压力作用下，各组分之间发生物理化学反应，形成了最佳协同效应，使各组分在漏失通道中首先与钻井液作用发生滞流，随流动速度的降低，迅速发生交联、固结反应，达到封堵漏失通道的效果。 随封固段的延长，承压能力提高(15MPa/m）。 化学堵漏剂具备的性能： 进得去、停得住、固得