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1、胜采工艺研究所,封堵工艺技术简介,套管漏失,封堵炮眼,由于油水井老化、腐蚀以及压力等因素的影响，油水井套管会出现不同程度的损坏而导致油水井无法正常生产,由于层系调整、改层等措施，使采油生产管柱复杂，增加了维修难度且不能保证生产管柱的正常生产,封堵是以一定的排量将测量好密度的水泥浆挤压到封堵点，通过地层温度、水泥浆滤失凝固在封堵点形成坚实、致密的水泥环，达到炮眼、漏失点堵死不漏失的目的。,工作原理：,封堵工艺发展历程,98 99 2000 2001 2003-2005,优点：封堵强度最高 缺点：材料成本较高 适用于低渗油层炮眼和管外窜封堵,超细水泥,低滤失炮眼封堵剂,降失水剂JS-1是通过化学合
2、成反应,在水溶性高分子聚合物上引入磺甲基(-CONHCH2SO3Na)基团而成的。磺甲基(-CONHCH2SO3Na)基团在水泥浆中成为阴离子吸附在带正电荷的水泥颗粒表面，一个聚合物大分子可以吸附很多水泥颗粒，阻止水泥颗粒聚结，保持水泥颗粒大小的适当分布，形成的滤饼致密、坚韧、失水量降低，-CONHCH2SO3Na越多，吸附的水泥颗粒越多，使水泥的级配好，更易形成致密的滤饼，阻止了水的流过，水泥浆的失水大大降低，降失水性能更好。,技术原理,JS-1对水泥石抗压强度的影响,触变性水泥堵剂介绍,当触变水泥浆进入漏失层后，其流速减慢，浆体网状结构迅速形成，随之水泥浆的流动阻力增大，能够控制水泥浆体向
3、高渗透或裂缝性孔洞地层的漏失速度，使得水泥限制在井筒周围，漏点得到较好的密封，这种网状结构的形成，可以大大提高堵漏的成功率。触变水泥可用于松散地层和易漏地层的注水泥作业、补挤水泥以及修补破裂或被腐蚀的套管漏洞等。,水泥浆的触变性是指搅拌后水泥浆变稀，静止后水泥浆变稠的特性。一经搅动或摇动,凝固的浆体又重新获得流动性,若再静止又重新凝固,这样可重复多次。,作用机理,触变水泥形成原理 水泥中加入触变剂配制成水泥浆后，触变剂首先水化，而后与铝酸三钙（C3A）反应生成硫代铝酸钙矿物，这种矿物也称为“钙铝钒”，其化学反应方程式如下：,技术原理,H2O 3触变剂+3CaOAl2O3-3CaOAl2O33G
4、aSO432H2O(钙铝钒),技术原理,钙铝钒以针状的、似六方的单轴晶体存在， 并沉积在水泥颗粒的表面。钙铝钒晶体的出现， 会促进水泥颗粒之间较大的自然结合，导致网 状结构的形成。当搅拌时，网状结构很容易破 坏，水泥浆又转变为流体状态。 该体系除具有触变性外，当水泥浆开始凝 固后，钙铝钒继续形成，结果在水泥基体内部 产生体积膨胀，使得该体系具有微膨胀性(线膨 胀率0.1-0.2%)。,30min后触变水泥的状态,30min后G级水泥的状态,性能特点,触变水泥浆的静切力随着时间的增加变化速率较快，在短时间内就可以 达到较大的静切力,空白水泥浆的静切力随着时间的增加变化速率较慢，静 切力也比较低。
5、,触变剂加量对水泥浆触变时间的影响,性能特点,随着触变剂加量的增加，触变时间逐渐 缩短，可根据不同井深进行调节。,触变性水泥抗压强度的影响,空白水泥和触变剂水泥随着时间变化抗压强度的差异不大，但加入早强剂后，早期抗压强度增长较快, 30小时后强度均提高了一倍,分别为1.8Mpa(30)和3.1Mpa(40),能够满足现场施工要求，且不影响体系的触变性,由此确定了最佳配方: 触变剂加量:310%; 早强剂加量:24%。,室内研究,初凝时间:34h,不钻塞炮眼封堵工艺技术,堵剂的封堵机理：主要是用悬浮液携带表面涂有树脂的颗粒小球注入油井射孔井段，悬浮液进入地层，涂树脂的颗粒小球由于直径较大不能进入
6、地层而过滤堆积在油井与地层连通的炮眼处，高压下形成致密滤饼，在地层温度和井筒与地层之间的高压差作用下，经压实固化作用，形成耐温耐压的坚硬栓塞，从而将炮眼有效封堵。（对漏失严重井可先用廉价预堵剂对油层进行预封堵，再用炮眼封堵剂封口）。 套管中的堵剂因无法将其中的液体滤失掉，形不成滤饼，不能压实固化，关井憋压候凝完成后，可用原封堵管柱冲洗井，将套管中的堵剂冲洗出来即可。,1、外观：灰黑色颗粒。 2、成分：树脂含量40%，固化剂，无机载体等; 3、密度：1.2g/ml。,树脂涂层,无机载体,室内实验数据 实验温度6080 实验压力0.25MPa 实验结果： 1、砂子接触处固结，固结强度与压差压力有很
7、大的关系。 2、压力越大，形成的滤饼越致密，固结强度越大。 3、温度50 150 条件下均能固结，温度越高，固结速度越 快，固结强度越大，影响程度相对较小。 4、完全固结时间：1018小时。 5、固结体抗压强度： 10MPa 突破压力：50MPa; 抗弯曲强度: 60MPa,高水膨胀水泥属于“特种水泥”的一种，其主要成分包括：铝矾土、石灰石、石膏及悬浮剂、缓凝剂等添加剂。,高水膨胀粉介绍,成岩硬化机理,成岩硬化机理,水化溶解期,胶结固化期,水泥颗粒溶解、水化，发生沉淀凝结反应，形成大量的钙钒石。,形成最佳针状结构状态的钙钒石，填充在已形成的钙钒石网状结构中，随着这种针状结构晶体的不断增加胶粒逐
8、渐缩小，直到最后大部分胶粒被结晶化，浆体就变成了强度较高的硬化体。,硬化体结构,注：O代表H2O，柱状单元可重复的距离为10.7nm 分子式为3CaO.Al2O3.3CaSO4.32H2O,不同温度下不同密度水泥浆初凝时间,GSY高水膨胀水泥技术性能特点,抗压强度,初凝时间：6h、可泵时间：6h,破型时间与恢复强度关系,重结晶能力：高水 材料硬化体断裂后，经过一段时间，断裂硬化体裂缝能够重新弥合而恢复强度。,其技术特点： 1、灰比、水化程度高，流动悬浮性好，具有良好的可泵性 2、具有较强的重结晶能力 3、堵剂可微膨胀、能与周围介质形成牢固的界面胶结 4、固结强度可调,堵漏剂用量的确定：,1、堵
9、剂进入地层的情况。 当漏点外是裸露的未压实的地层时,堵剂进入地层后,呈放射状扩散、圆形桶板状分布,则堵剂用量Q1为: 1 Q1= - L(2R2+r2) 3 Q1-堵漏液用量,m3; L-处理井段长度,m; R-处理地层半径,m; r-油层套管半径,m,2、堵剂进入油层套管和技术套管的环形空间。 若堵剂进入油层套管和技术套管的环形空间,达到二次固井的目的,则堵剂用量Q2为: Q2= L(R2-r2) L-二次固井处理井段长度,m; R-技术(表层)套管半径,m,现场配制设备,优点: 1、堵剂配置均匀 2、堵剂密度容易控制 缺点： 1、无法实现堵剂的连续注入 2、一旦管线或地面设备出现问题耽误配
10、制及注入时间，堵剂发生较强触变，可能引发井下事故。,封堵施工工序多、周期长,以填砂封堵上部射孔炮眼井为例：封堵工序流程如图，施工周期一般在10-15天，每道工序都是必不可少的，无论哪道工序出了问题都有可能导致封堵的失败。,探砂面,通井,下封堵管柱,油套管试压,填砂,打丢手,封堵施工,关井候凝,捞丢手,冲砂,磨铣,试压,钻塞,下完井管柱,探冲砂 为保证封堵工具能够准确下到位以及堵剂能够进入油层，必须保证油层下界至少10m没有砂面（小口袋井例外）。 1、监督冲砂到设计位置位并落实砂面位置。 2、监督出口，保证冲砂干净彻底。,工序监督点,通井 通井是为防止套变缩径而导致工具下不到位，监督人员必须监督
11、通井到设计位置。 1、通井规规格是否为设计规格。 2、通井位置是否达到设计深度。 3、若通井遇阻记录遇阻深度。 4、通井规提出后检查表面是否有划痕。,打丢手、填砂 封上采下时,生产层是需要保护的，若生产层离人工井底或鱼顶太远，靠填砂保护需砂量太大而且延长施工周期，因此我们在封堵井段与生产层之间打个丢手，再在丢手上填30米砂子保护。 1、丢手位置是否在设计位置。 2、填砂深度是否设计深度。,油套管试压,油套管的完好是封堵成败的关键条件，一旦油套管出问题，就会造成卡管柱的工程事故，严重的会导致油水井的报废，因此油套管试压监督人员一定按照设计严格监控，达不到设计要求不得进行下一步施工。 1、油套管试
12、压是否达到设计要求压力。 2、压力是否稳定不降。 3、封隔器是否下到设计位置。,下封堵管柱,若管柱下到油层以下，就会导致“插旗杆”事故，即油管被水泥固结在套管内，致使油管乃至整个油水井都报废，因此管柱的下入深度要严格按照设计执行。,封堵施工,封堵施工主要由设计单位负责组织施工和技术指导，监督的工作是清点用料，施工完毕与设计单位和作业单位核对。,候凝 堵剂进入地层后需一定的凝固时间才能达到生产要求的强度，因此候凝时间一定要按照设计执行，不能因赶作业进度而提前钻塞。 1、监督候凝时间是否达到设计时间。 2、憋压候凝的井监督井口不能放压。,钻塞、试压 封堵施工过程中为保证成功率，堵剂不会完全顶替到封
13、堵层里，会在套管里遗留一部分，这些堵剂凝固后就只能用钻头钻开。 1、钻前套管试压，试压达不到设计要求停止钻塞 2、钻开封堵层后进行全井套管试压，试压达到设计要求后方能进行下一步。 磨铣 由于钻塞后，套管壁会残留部分堵剂碎块，这些套管壁残留的堵剂有时会导致生产管柱下不到位，因此需要在钻塞段进行反复磨铣后才能进行下一步施工。,3-3-128油井封堵事故,1、油井基本情况：,1.冲砂 2. 通井 3.油套管试压 4. 填砂至2050m 5. 管柱为光管完深1896.0m，封堵施工 6.管柱被卡，解卡无效,2、施工目的：,封堵套漏点1912-1920米,3、施工工序：,1. 封堵管柱被卡分析为套管在1
14、700米左右有漏点，造成水泥浆从管柱底部1896米上升至油套环行空间，在1700米进入漏点时滤失堆积形成致密的水泥环，将管柱卡住。虽然降失水剂有缓凝作用（保证水泥浆初凝时间在3小时左右），但在进入上部漏点时高压滤失堆积形成致密的水泥环，仍可以将管柱卡住。 2.在封堵套漏施工时，泵压始终正常缓慢上升，没有发生压力突然下降现象，分析判断上部漏点是原来就有的。,4、事故原因分析：,1-3-83油井,1、油井基本情况：,2、施工目的：,封堵套漏点1960-1970米,3、施工工序：,1.冲砂 2. 通井 3.油套管试压 5. 管柱为带压裂封隔器，完深1920.0m，封堵施工 6.正挤20MPa，压力不降，反挤3MPa，压力不升,1.正挤压力20MPa说明1960-1970漏失段已经堵死，反挤压力3MPa不上升说明封隔器上部还有漏失点，由于有封隔器的保护，堵剂没有沿着环套空间进入上部漏点，从而也避免了一次重大的工程事故。 2.在封堵套漏施工时，泵压始终正常缓慢上升，没有发生压力突然下降现象，而且此次施工管柱有封隔器的保护，所以分析判断上部漏点是原来就有的。 3.再次验套，发现790-800处漏失，进行了二次封堵，造成了不必要的浪费。,4、原因分析：,
