油水井破损套管堵漏修复技术

油水井破损套管堵漏修复技术

任松江

（胜利油田中利石油工程技术有限公司）

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前言

胜利油田由于特殊复杂的地质条件，加上长期的注水开发，特别是增压注水，油水井破损现象十分普遍，井况恶化问题日益突出，特别是一些老井，由于油层套管使用年限过长，固井水泥又没有完全封固油层套管，在套管自由段和封固段因腐蚀造成穿孔，再加上套管变形、破损等现象造成了地层出泥浆、出水，严重影响油水井的正常生产。

套损井的出砂、出水、漏失，严重影响了油水井的正常生产，制约了部分采油工艺的应用，加大了措施难度和投入，降低了油田开发水平及经济效益。

目前，解决油水井因腐蚀和其它原因造成的套管破漏穿孔问题主要采用常规无机胶凝材料堵漏和热固性树脂堵漏方法，以及部分换套大修工艺和内衬小直径套管等工艺技术。但这些技术常常由于受到使用效果、使用有效期和施工费用限制，许多油水井的漏失问题不能得到有效及时的解决，制约了油气生产。

以最常用的无机胶凝材料堵漏技术（如水泥般土堵漏技术）和热固性树脂堵漏技术（如尿醛树脂堵漏技术）为例，对于油水井的化学堵漏修复而言，主要存在下列问题：

1、堵剂不能有效地驻留在封堵层位，堵剂替至目的层后未凝固前就已漏失掉，造成堵浆注入量大，施工时间长。

2、堵剂形成的固化体脆性大，易收缩，不能与周围介质形成牢固的界面胶结，在注采压力的作用下使封堵失效，缩短了施工有效期。

3、堵剂适应性和安全可靠性差，现场施工风险大。施工设备一旦出现问题造成时间延误时，往往使施工无法进行，甚至发生事故。

为了克服上述工艺的技术缺陷，更好地解决胜利油田油水井破损套管的修复问题，降低油水井生产作业成本，提高油气开发经济效益，我们重点针对套管破损穿孔漏失等问题，开展了油水井化学堵漏技术的研究，研制开发出了能在漏失位臵有效驻留，并能形成界面胶结强度高、有效期长的封固层的新型高强度微膨胀化学堵剂YLD-1,先后在文33-107井等10 口井推广应用，新型油水井化学堵漏技术取得重大突破，显示出良好的应用前景。

一、主要研究内容

（一）堵剂材料的选择及其功能

1 、结构形成剂，主要功能是快速形成互穿网络结构。

2 、胶凝固化剂，主要功能是使化学堵剂形成高强度的固化体。

3 、膨胀型活性填充剂，主要功能是强化堵剂固化体的界面胶结强度。

4 、活性微晶增强剂，主要功能是使固化体结构致密，强化固化体本体强度和界面胶结强度。

5 、活性增韧剂，主要功能是提高堵剂固化体的韧性，提高界面胶结强度。

6 、施工性能调节剂，主要调节堵剂的初终凝时间。

（二）油水井破损套管化学堵漏技术对化学堵剂的性能要求

根据油水井破损套管化学堵漏技术施工的特殊要求，所研究的化学堵剂必须

达到下列性能：

1、化学堵剂进入封堵层后，能够通过特殊的机制，快速形成互穿网络结构，有效地滞留在封堵层内。

2、在井下温度和压力的养护条件下，通过有机和无机材料的协同效应和化学反应，能够在封堵层位形成抗压强度高、韧性好、微胀涨和有效期长的固化体。

3、在各种油水井破损套管化学堵漏技术工况下，都能将周围介质胶结成一

个牢固的整体，与所胶结的界面具有较高的胶结强度，从而大大提高施工有效期。

4、配制的堵浆流动性和稳定性好，挤注压力低，固化时间易于调整。

5、堵剂固化体的本体强度优于油井水泥。

6、现场施工验收指标为：油井15MPa 30min压降〈0.5MPa;水井25MPq30min 压降〈0.5MPa=

（三）油水井破损套管化学堵漏剂的性能研究

1、驻留性和胶结强度研究

现场实践表明油水井封堵层的失效往往不是封堵层本身的强度不够，而是与周围界面不能形成良好的胶结，即胶结强度不够。因此，在保证封堵层本体强度的基础上（达到或超过水泥），通过强化封堵层与封堵界面的胶结强度和封堵层自身的韧性和致密性，是提高油水井化学堵漏有效期的技术关键。

表1固化体胶结强度试验

从表1可以看出，所研究的化学堵剂与水泥相比具有截然不同的性能。水泥浆进入漏层后不能形成具有一定承压能力的互穿网络结构，而且击穿压力很低，说明是由于水泥与外界的胶结界面存在一个结构薄弱的过渡层，还有水化反应后的收缩效应的影响。而我们研究的化学堵剂YLD-1,由于引入了结构形成剂和多种活性材料，堵剂进入岩心后能够在很短时间内形成具有一定承压能力的互穿网络结构，有利于堵浆在漏失层内的驻留；而且由于活性材料与胶结固化材料形成的水化反应，使界面过渡层硬度和强度大大提高，再加上堵剂的微膨胀作用，强化了界面胶结强度。

表2封堵层的形成速度和强度试验

从表2的数据可以进一步看出，化学堵剂进入漏失层后能快速形成封堵层， 不会从漏失层中全部漏失掉，有较强的驻留性。并且封堵层的形成速度越快，其 强度越高。两种水泥浆在漏失层中都没有驻留性。

2、施工性能研究

上述研究表明化学堵剂进入漏失层后能快速形成互穿网络结构， 从试验中还 可以看出化学堵剂YLD-1性能的另一个特点，即堵剂只要不进入漏失层，不产生 失水，就不会很快起反应，反而具有很温和的性能，能长时间保持良好的流动性， 这对现场施工十分有利。 表3化学堵剂YLD-1施工性能研究

编号 表观粘度 mPa.s 塑性粘度 mPa.s 动切力 Pa 初切/终切 Pa 初凝/终凝 h

1

15.5 15.0 0.5 2.5/5.0 15/17.4 2 27.5 25.0 2.5 2.8/5.5 12/13.5 3 54.0 43.0 11.0 3.0/6.0 9/10.5

通过室内试验我们看出，用化学堵剂 YLD-1配制的堵浆，配制容易，流动性

好，悬浮稳定性强，可泵性好易于施工。而且只要不进漏失层，堵浆在套管内能 长时间保持流动性，初终凝时间容易调整，根本不会出现闪凝现象，大大地保证 了施工安全。

3、抗温性能研究

使用ZLS 智能HTHP 寸堵模拟实验仪研究了温度对所研究的化学堵剂的影响， 试验结果见图1。

图1 温度与胶结强度的关系

由试验可以看出化学堵剂YLD-1在高温下反而有较高的胶结强度，可用于高 温深井（30-150C ）

4、抗盐性能研究

评价条件：Ca ++=1500mg∕L, Mg ++=1000mg∕L, Cl -

= 150000 mg∕L,总矿化度

=200000mg∕L° 温度与胶结强度之关系

图