油水井破损套管修复

胡7-186井 186井
完钻井深 ：2200m 水泥返高：1413.5m 套漏井段为1262.71-1416.30m 漏失量430m3/d×13MPa 试挤压力：5挡，0-4MPa，停泵后降 至0
胡7-186井 186井
施工情况 堵剂配制：考虑到该井套管破损漏失严 重，因此配制了新型化学堵剂：配浆水 =1.3:1的 =1.3:1 高浓度堵浆 施工压力：堵浆未进破损井段—负压抽 吸，堵浆进入破损井段后—4 MPa，施工 完成—12MPa稳压不降。 试压情况：48h后试压20MPa不降合格
新型化学堵剂的性能特点
新型化学堵剂能够实现找漏堵漏施工一 体化
–由于新型化学堵剂在进入封堵目标层后能快
速形成网状封堵层，使施工压力明显升高 （上升幅度3-15MPa），从而能够在堵漏修 复施工时及时发现漏层，实现找漏堵漏施工 一体化，使该堵剂能用于无法确定漏层位置 的井[3]。而普通堵剂无法在封堵目标层快速 形成封堵层，因而无法找漏
温度℃
温 度与 胶结 强 度之 关 系
室内试验
固化体微观结构研究 油井水泥固化体微观结构 新型化学堵剂固化体微观结构
室内试验（静态养护） 室内试验（静态养护） -油井水泥固化体内部微观结构
室内试验（动态养护） 室内试验（动态养护） -油井水泥固化体内部微观结构
室内试验（动态养护） 室内试验（动态养护） -油井水泥固化体内部微观结构
实验仪器
封堵结构模拟试验仪 主要用于测定堵剂在漏失层内形成 封堵层的速度 抗压强度和应变试验仪 主要用于测定封堵层的结构强度
实验仪器
采用XRD、SEM、TGA等微观结 构测试方法观察封固材料浆体试 样固化体内部和界面微观结构 ， 研究作用机理
新型化学堵剂的基本成份
结构形成剂 胶凝固化剂A和B 膨胀型活性填充剂 活性微晶增强剂 活性增韧剂 施工性能调节剂
胶 结 强 度 MPa
10 9 8 7 6
1 0
0 10 0 0
时 间 min
常规无机堵剂强度随时间 的变化（ 30min） 的变化（0-30min）
0.5
胶 结 强 度 MPa
0.45 0.4 0.35 0.3 0. 5 0. 0. 5 0. 0.05 0
0 0 0 30
时 间 min
新型堵剂胶结强度随时间的 变化关系(0 (0变化关系(0-24h) 40
侧10-56井 10-56井
该井于2000年9月侧钻投产 1726.5~2415m为4″小套管 因2103.5~2408.4m固井质量不合格窜槽 射孔层位S3中9-10(2269.1-2352.8)附近井段 2162.8-2366.2及2399.8-2409.7各有 36.7m/27n的水淹层和5.4m/2n的高压水层 一投产含水即高达100%
室内试验（动态养护） 室内试验（动态养护） -新型化学堵剂固化体界胶结界面微观结构
室内试验（动态养护） 室内试验（动态养护） -新型化学堵剂固化体界胶结界面微观结构
油井水泥堵剂胶结界面微观结 构模型（静态养护）
钢管
固化体本体
油井水泥堵剂胶结界面微观结 构模型（动态养护）
钢管
固化体本体
新型化Hale Waihona Puke Baidu堵剂胶结界面微观结 构模型（静态养护）
文33-107井
套损 1500m 2268m 套损 2300m 出水层 2762-2880m 3300m
文33-107井第一次施工示意图
11
850m 套漏段
压力 MPa
1500m
水泥返高 2268m
2 0 施工演示示意图
50
780
900
井 深 1500
施工压力变化示意图
文33-107井第三次施工示意图
– 通过重点解决堵浆的悬浮稳定性和初终凝时间控制
的可靠性问题，新型化学堵剂作到了停留在井筒内 的堵浆在预定的较长时间内能够保证良好的流动性， 不会沉淀和凝固，而堵浆一旦进入漏失地层就能够 快速形成结构和强度，提高了施工的安全性和可靠 性 – 新型化学堵剂正是由于这一特点，在现场能够长时 间间断挤堵施工，以建立起必要的承压能力。而常 规堵剂必须在极短的时间内完成施工，否则会发生 重大施工事故。
侧10-56井施工的技术难点 10-56井
对施工工艺要求高：必须严格控制施工 压力，确保悬挂器的安全性能，同时又 要保证有足够的泵入压力以满足封堵窜 漏的需要 用常规的堵剂进行挤堵施工很难完成如 此复杂的高难度措施井，以至该井从发 现问题后长期未上作业
侧10-56井施工过程 10-56井
本次封窜正是应用了新型化学堵剂进入 地层后具有较好的驻留性能，通过先进 的控制工艺确保封堵效果和井筒内不留 塞，即施工达到预定控压指标后即可卸 井口，下放管柱冲洗井筒至人工井底
室内试验（静态养护） 室内试验（静态养护） -水泥般土堵剂固化体胶结界面微观结构
室内试验（动态养护） 室内试验（动态养护） -水泥般土堵剂固化体胶结界面微观结构
室内试验（动态养护） 室内试验（动态养护） -水泥般土堵剂固化体胶结界面微观结构
室内试验（静态养护） 室内试验（静态养护） -新型化学堵剂固化体内部微观结构
实验仪器
HTHP封堵模拟实验仪 封堵模拟实验仪 模拟井下流体渗流的动态养护过程 模拟实际的化堵工况 主要用于界面胶结强度研究
项目的试验装置
XAN-JMD高温高 压界面胶结强度实 验流程 Ø25×80mm 实验压力80MPa 分辩率0.01ml 主要用于测定热采 井封窜堵漏剂界面 胶结强度和抗窜强 度
新型化学堵漏修复技术研究 能够解决的具体问题
堵剂的驻留问题，减少堵剂用量，保护 储层 解决油水井堵漏效率问题，保证多压力 系统长井段井一次施工成功 强采强注条件下提高措施井施工有效期 的问题 施工安全性问题
新型化学堵漏修复技术 的研究内容
模拟井下高温高压条件下化学堵漏工况 的实验手段及方法的研究 新型化学堵漏修复机理研究 驻留性强、界面胶结强度高、施工性能 好的新型化学堵剂的研究 现场施工工艺的研究
和封固段套管变形破裂造成的漏失 严重，且漏失点多，具体位置不清， 多次上大修无法修复，准备报废
文33-107井 33-107井
施工工艺 应用找漏堵漏一体化工艺，进行自 由段破漏套管的化学堵漏修复 S2下2，4，52762.6-2880米的挤堵封层 应用找漏堵漏一体化工艺，封固段 变形破裂段套管严重窜漏的堵漏修 复
施工工艺
根据施工井的具体情况，制定配浆方案， 使之适应不同套管破损程度、不同井温 和不同漏失特征的施工井 根据施工难度和深度，选择空井筒全井 平推、下管柱挤堵和下管柱下封隔器挤 堵等施工方法 在现场施工过程中动态调整各项施工参 数
文33-107井 33-107井
完钻井深：3300M 水泥返高：2268M 投产日期：1984年4月 存在问题：自由段套管腐蚀穿孔漏失
侧10-56井施工的技术难点 10-56井
挤堵后井筒内不能留塞，一但出现桥塞或沉降 固化体需要钻塞时,既要等配套的小套管工具， 钻塞时又容易造成悬挂器及上下套管转弯部位 的偏磨损坏,严重时使油井报废 对堵漏剂的要求：既要保证悬浮稳定性绝对可 靠，又必须具备在进入漏失地层后快速失水形 成具有一定抗压强度的高质量封堵层
20
胶 结 强 度
10 15
MPa
5
0
0 2 10 12 1 1 1 20 22 2
时间 h
驻留性和胶结强度 实验（大排量） 实验（大排量）
20
胶 结 强 度
10 15
MPa
5
0
0 2 10 12 1 1 1 20 22 2
时间 h
封堵层的形成速度 和强度试验
样品号 封堵层形成 时间 （s） ） 67 45 28 无封堵层形 成 无封堵层形 成 封堵层 厚度 （mm） 28 30 32 0 封堵层 粘接强 度
新型化学堵剂的性能特点
新型化学堵剂能够快速形成具有一定强度的整 体网架结构，从而解决了堵浆的驻留性问题 对于套管破损位置在自由段或高渗透的大孔道 地层，新型化学堵剂能在封堵目标层快速 （30s左右）形成具有一定承压能力（4MPa左 右）的网状封堵层[3]，使化学堵剂能有效地驻 留在目标层，不会流失，从而大幅度提高了封 堵成功率
新型化学堵剂的性能特点
新型化学堵剂具有较高的界面胶结强度
–新型化学堵剂采用多种功能性活性材料，从
改善堵剂固化体界面微观结构入手，优化水 化产物的化学组分，消除了在井下温度、压 力和流体的动态冲蚀条件下使封堵失效的各 种内在隐患。
新型化学堵剂的性能特点
新型化学堵剂能够从根本上提高堵漏施工的安 全性，给各种高难度复杂井的施工创造有利条 件
（KPa） ）
备注
1#配方 配方 2#配方 配方 3#配方 配方 油井水 泥 超细水 泥
32．66 ． 41．16 ． 50．39 ． 0 全部穿过 模拟漏层 全部穿过 模拟漏层
0
0
新型化学堵剂施工性能实验
堵剂:水 (g/g) 表观粘 度 (mPa.s) 15.5 塑性粘 度 (mPa.s) 15.0 动切 力 (Pa) 0.5 初切/ 终切 (Pa) 2.5/5.0 初凝 /终 凝(h)
0.8:1.0
15/17.4
1.0:1.0
27.5
25.0
2.5
2.8/5.5
12/13.5
1.2:1.0
54.0
43.0
11.0
3.0/6.0
9/10.5
室内试验室内试验-性能评价实验
温度与胶结强度的关系
40 30
胶 强 MPa 结 度
20 10 0
30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140
钢管
固化体本体
新型化学堵剂胶结界面微观结 构模型（动态养护）
钢管
固化体本体
机理分析
新型化学堵剂进入封堵层后，能够通过特殊的 机制，快速形成网架结构，有效地滞留在封堵 层内 通过各种材料的协同增效作用，在胶结界面形 成高强度、耐高压水流冲蚀的水化产物 微膨胀和活性微细材料的填充作用 多相复合材料，多次水化反应，再愈合机理
网状结构形成 后的承压能力 （MPa） ）
突破压力 （Mpa） ） 6．0 ． 7．5 ． 8．5 ． 3．8 ． 4．5 ．
击穿压力 （Mpa） ） 12．0 ． 16．0 ． 24．0 ． 7．5 ． 8．2 ．
2．5 ． 3．5 ． 4．0 ． 0
0
堵剂强度随时间的变化关系 (0(0-30min)
胶 结 强 度 MPa
30 20 0 0
0 2 4 0 2 时间 h 4 20 22 24
20
常规无机堵剂强度随时间 的变化（ 24h） 的变化（0-24h）
胶 结 强 度
10 15
MPa
5 0
0 2 10 12 1 1 1 20 22 2
时间 h
超细水泥强度随时间 的变化（ 24h） 的变化（0-24h）
侧10-56井施工过程 10-56井
该井施工前试挤压力仅为5MPa 根据封窜井段和平衡压力下的注入量设 计新型化学堵剂用量6t 施工中堵剂进入窜漏井段0.5m3后注入压 力开始平稳上升，达到20MPa后通过间断 变更注入排量确保悬挂器的安全和堵剂 有效地进入窜漏层 施工结束时压力23MPa，稳压15min不降
新型化学堵剂基本性能 的评价实验
堵剂的驻留性和胶结强度 封堵层结构形成速度 堵剂的抗冲蚀性能 堵剂的施工性能 堵剂的抗温性能
驻留性和胶结强度实验
样品号 1#配方 配方 2#配方 配方 3#配方 配方 油井水 泥 超细水 泥 网状结构形 成时间 （s） ） 45 34 20 无网架结构 形成 无网架结构 形成
新型化学堵漏修复技术的 研究与运用
编写人：杨振杰 西安石油大学石油工程学院
新型化学堵漏修复技术 的运用领域
封堵大孔道，调层增产的油气井； 封堵水层和高压盐水层； 挤堵炮眼。 因固井质量差，造成层间窜和水淹油层， 无法正常生产的油水井； 因自由段套管和封固段套管腐蚀破损造 成漏失，影响正常生产的油水井
压力 MPa 31
1400m
套 漏 段
水泥返高 2268m
2300m
12 1400 2200m
井 深 2300
施工演示示意图
施工压力变化示意图
文33-107井 33-107井
施工效果
试压情况：套管自由段15MPa ，封固段 25MPa，挤堵封层段35MPa 投产情况：日产原油8-13t,经注水见效后， 产量稳到30t/d 施工成本：三次施工总费用25万元
室内试验（动态养护） 室内试验（动态养护） -新型化学堵剂固化体内部微观结构
室内试验（动态养护） 室内试验（动态养护） -新型化学堵剂固化体内部微观结构
室内试验（静态养护） 室内试验（静态养护） -新型化学堵剂固化体界胶结界面微观结构
室内试验（动态养护） 室内试验（动态养护） -新型化学堵剂固化体界胶结界面微观结构