特种凝胶钻井堵漏及其解堵研究

2012-11-08魏凤娟梁大川西南石油大学石油工程学院四川成都610500

长江大学学报(自科版) 2012年1期

关键词：石油大学特种钻井液

魏凤娟，梁大川 (西南石油大学石油工程学院，四川成都 610500)

侯德举 (中原油田钻井二公司，河南濮阳 457000)

特种凝胶钻井堵漏及其解堵研究

魏凤娟，梁大川 (西南石油大学石油工程学院，四川成都 610500)

侯德举 (中原油田钻井二公司，河南濮阳 457000)

井漏是钻井过程中普遍存在的而又十分严重的问题，它不仅大大影响了钻井速度，而且也造成了重大的直接经济损失。因此解决恶性漏失问题已经成为整个石油行业中最为急迫的问题。特种凝胶是一种粘性可变、体积可变和强度可变的堵漏材料。特种凝胶进入地层后，静止时产生强的内部结构，而且会随时间的增加而增强，欲使之恢复流动须附加更大的应力以克服此静切力。介绍了特种凝胶对钻井液性能的影响，温度变化时特种凝胶的粘度变化情况以及其破胶作用。

特种凝胶；井漏；堵漏；破胶

井漏是在钻井、固井、测井或修井的各种井下作业过程中，各种工作液(包括泥浆、水泥浆、完井液及其他液体)在正压差作用下，流进地层的一种井下复杂情况。严重的井漏会导致井内压力下降，影响正常钻井、引起井壁失稳、诱发地层流体涌入井筒并发生井喷事故。目前，国内外已就钻井堵漏问题提出很多可行的方案，而且也避免了复杂事故的发生，减少了投入成本。特种凝胶(ZND)就是在这种情况下应运而生，它的性能特征均符合堵漏材料的特性，是一种新型的堵漏材料。下面，笔者介绍了特种凝胶对钻井液性能的影响、温度变化时特种凝胶的粘度变化情况以及其破胶作用。

1 ZND对钻井液性能的影响

1.1ZND溶液中加入不同量的膨润土后粘度变化

1.5%凝胶ZND加膨润土0%，3%，5%时在不同温度下测得的切力见表1。从表1数据可知，加土之后，在同一浓度、低剪切速率下的剪切应力均比未加土时要低，而且土量越多，剪切应力越小。原因是土水化作用强，分散在凝胶溶液中会破坏凝胶中固有的结构，使得凝胶的剪切力下降。但是总体来说，加土之后特种凝胶的粘度还是足以能够压住地层，以实现堵漏的目的。从表1数据还可得出，温度越高，凝胶的粘度也就越小。所以配制凝胶溶液时，应该用水直接配，而不是用基浆来配制。

表1 凝胶中加入不同量的膨润土的流变性

1.2ZND溶液对钻井液性能的影响

在钻井过程中，为了堵漏，将凝胶压到井里之后势必会与钻井液相混合，影响凝胶的堵漏效果，也影响钻井液原有的性能。现在测试一下钻井液与凝胶混合之后的流变性与API失水及滤饼厚度与高温高压失水及滤饼厚度。所采用的钻井液体系的配方如下：5%搬土原浆+0.3%FA367+0.5%XY-27+0.5%PAC+3%SMP。

先测未加凝胶时钻井液的性能，之后加入一定量的1.5%ZND溶液，加热到50℃之后测定其性能，然后加以比较，看加入凝胶之后钻井液性能有何变化。钻井液中加入不同量的ZND溶液的性能参数如表2所示，由表2可以看出，ZND溶液混合钻井液之后，切应力变小。钻井液混合5%的ZND溶液之后的流变性变大，API失水、高温高压失水均变大；混合10%的ZND溶液流变性变小，失水没有多大变化；混合20%的ZND溶液流变性没多大变化，API失水变小，高温高压失水变大；混合30%的ZND溶液流变性变小，API失水及高温高压失水均变大。但是总起来说，没有太大的变化。

表2 钻井液中加入不同量的ZND溶液的性能参数

2 ZND溶液的粘温曲线

图1 不同浓度的ZND在不同温度下的粘度

因为井底温度在110℃左右，所以就要知道凝胶在高温下的粘度变化，下面是用型号为RS600高温高压流变仪测得浓度为1.2%的ZND和浓度为1.5%的ZND的粘温曲线，如图1所示。由图1可知，浓度为1.5%的ZND要比浓度为1.2%的ZND粘度大，而且他们都随着温度升高而明显的降低。从表2可看出，ZND在110℃高温之下的深井中均适用。

3 ZND溶液的破胶

凝胶堵漏完成之后需要解堵，也就是最好要破胶，以避免污染地层，提高石油采出率。使其粘度在一定时间内逐渐降低的重要途径之一就是高分子化合物断链、降解。因此破胶时需要加1%浓度的过硫酸铵，测定流变性，并放入80℃的烘箱中几个小时后拿出，测定粘度大小(见表3和表4)。由表3、表4可看出，恒温8h和16h之后，切力都下降很多,而且过硫酸铵加量越多，切力下降的越快。由此说明过硫酸铵的加入能使特种凝胶很好的破胶，使其可以及时的从地层孔喉处流出。