自修复固井前置液实验研究

的一 系列 破坏 因素 是客 观存 在 的和不 可 避 免 的 ，其 影 响是 动 态 和持 续 的 ， 固井 水 泥环 本 身质 量 再好 也 不 能保 证 不受 损 伤 。为解 决 因油气 井 固井 水 泥 环损 伤 而 产 生 的 层 问 封 隔 质 量 和 耐 久 性 不 好 的 技 术 难 题 ，提 出 的技 术 思 路 是 ：在 固井 前 置 液 中 加 入 对 固井 水 泥 环微 间 隙 和微 裂缝 有 自修 复 能力 的 自修 复 剂 ，使前 置液 在发 挥 常 规 固井 前置 液 基本 功 能 的 同
３ ％ 膨 润 土浆 ＋ ０ ． ３ ％Ｃ ＭＣ ＋
０ ． ０ ５ ＋ ０ ． １ ％Ｐ ＡＣ ＋ ５ ％原 油＋
帮助 ，为 提高 固井 封 固质量 提供 一个 新 的途 径 。
基金项 目 ： 国家 自然科 学基金项 目 “ 油气 井固井水 泥环损伤 自修 复机 理与方法研 究”（ ５ １ １ ７ ４ １ ６ ６）和陕西省教 育厅专项 科研 计划项 目 “油气井固井水 泥环 损伤 自修 复机理研究”（ １ １ Ｊ Ｋ０ ７ ８ ６ ）资助 。 第一作者简介 ： 杨振 杰 ，教授级高级 工程师 ，１ ９ ５ ８年 生，１ ９ ８ ２年毕业 于西南石油学 院钻 井工 程专业 ，现在从事科研教 学工作。地址 ：陕西省 西安市电子二路东段 １ ８号 ； 邮政编码 ７ １ ０ ０ ６ ５；电话 （ ０ ２ ９）８ ８ ３ ８ ３ ０ １ ３； Ｅ — ｍａ ｉ ｌ ： ｄ ｒ ｙ ｚ ｊ ２ ０ ０ ０ ＠１ ６ ３ ． ｃ ｏ ｍ。
态 自修 复 ，对 固井 水 泥环 的完 整性 和 耐久 性 有很 大
实验 所用 钻井 液 配方 如下 。 聚 合 物 钻 井 液 ３ ％膨 润 土 ＋ ０ ． ３ ％ＣＭＣ． Ｌ Ｖ＋
０ ． ０ ５ ％ Ｋ— Ｐ ＡＭ ＋０． １ ％Ｊ Ｔ－ ８ ８８
混 油聚合 物 钻井 液
０ ． ４％ ＯＰ． 】 ０
关键词 自修复 （自愈合 ） ； 固井前置液 ； 水泥环 ； 渗透结 晶 ；固井
中图分 类号 ：Ｔ Ｅ ２ ５ ６ ． ６ 文献标识码 ：Ａ 文章编 号 ：１ ０ ０ １ — ５ ６ ２ ０（ ２ ０ １ ３）０ ２ — ０ ０ ５ ５ ０ ４
在油 气 井 的开 发 过程 中对 固井 水 泥环 造 成损 坏
行 自修 复的性能 。使 用钻井液浸 泡钢 管 （ 模拟 套管 ）和 冲击造缝 ２种 方法模 拟 因固井水泥环损 伤而形成 的微 间 隙
和微裂缝 ，在 ＸＡ Ｎ． Ｒ Ｃ封堵实验流程 上进 行 了 自修复模 拟实验。 实验结 果表 明， 自修 复固井前置液具备前 置液的
基本性 能，能够 吸附在 冲洗过 的钢 管表面提高 界面胶结 强度 。处于 自修 复 固井前 置液养护环境 中的水泥环具 有较 高的早期和 长期抗 窜强度 。 自修复 固井前置液通过 渗透结 晶和 多次水化 反应机理对水 泥环 的微裂缝 和微 间隙进行 修复 ，抗 窜强度 的恢 复能力 明显高于清水 的养 护环境。 自修 复 固井前 置液能够 实现对 固井水 泥环损伤 的动态持 续 自修复 ，为保持水泥环 的完整 性和 耐久性提供 了一个新的手段。
１ 实验 部 分
１ ． １ 实验 材料 及实验 浆体 的配制 Ｇ Ｓ Ｎ 自修复 剂 ，为 渗透结 晶型水泥基 自修复
剂 ，粉 状产 品 ； ＮＭＦ Ｓ Ｊ自修 复 剂 ， 为 渗透 结 晶 型纳 米 自修 复 剂 ，液 体产 品 ，西 安 石油 大 学 提供 。嘉 华
Ｇ级 油 井 水 泥 ； Ｋ Ｚ矿 渣 ，粒径 为 ０ ． ０ ４ ３ ｍｍ，新 疆
固井的耐久性和可靠性 ［ １ － ５ ］ ｏ 由于 环 空 水 泥 环 顶 部 存在 自修 复 固井 前置 液 ， 只要水 泥 环 出现窜 气通 道 ， 自修 复 前 置液 能 够及 时 渗透 到 孔道 中 ，通 过 特定 的 自修 复 机理 实 现 对 固井水 泥 环 微裂 缝 或微 间隙 的动
八一 钢 铁产 品 ； Ｆ ＭＨ． ２为 二级 粉煤 灰 ，西安 粉 煤灰 有 限公 司 ； 油 井水 泥 膨胀 剂 Ｓ Ｎ Ｐ，油 井水 泥 分散 剂 Ｓ ＸＹ － ２ ，新 疆 油 田采 油 工 艺 研 究 院 ； 微 硅 ＷＧ，样
品取 自西 安霖 源 微 硅 粉 有 限 公 司 ； Ｃ ＭＣ、Ｋ． Ｐ ＡＭ 、
５ ６
钻 井 液 与 完 井 液
（ １ ． 西安石油大学石油工程学 院 ，西 安 ； ２ ． 新 疆油 田分公司采油工艺研究 院 ，新疆克拉玛依 ） 杨振杰 等 ． 自修 复固井前置液实验研究 ［ Ｊ ］ ． 钻 井液 与完井液 ，２ ０ １ ３ ，３ ０（ ２ ） ： ５ ５ ５ ８ ．
摘要
用渗透 结 晶 自修 复剂配制 固井前置液 ，使其 在具备冲 洗隔离功 能的 同时具有对 固井水泥环 窜气通道进
第３ ０卷 第 ２期
２０１ ３生 ３月
钻
井
液
与
完
井
液
Ｖｏ ｌ ＿ ３０ Ｎｏ ． ２
Ｍａ ｒ ．２０１ ３
ＤＲＩ ＬＬＩ ＮＧ ＦＬＵＩ Ｄ ＆ Ｃ０Ｍ ＰＬＥＴ１ ０Ｎ ＦＬＵＩ Ｄ
【 理论研究与应用技术 】
自修 复 固井前 置 液 实验 研 究
杨振 杰 ， 马成 云 ， 朱 海涛 ， 邓伟 兵 ， 王容 军 ， 刘江 华
Ｊ Ｔ － ８ ８ ８； 原 油样 品。
时具备 以下功能 ： ① 自修复固井前置液冲洗过 的井
眼 和套 管 表 面 ，能 够涂 覆 自修 复 剂 的活 性 成分 ，改 善界 面 胶 结质 量 ； ② 能 够 自动 修复 固井 施 工 后 和开
发过 程 中固井 水 泥环 产 生 的微 间 隙和 微 裂缝 ，保 证