防漏失堵漏体系的研制及应用

陈德红，任晓旭，吕昊然

(1. 中国石化胜利油田分公司采油工艺研究院，山东东营 257000；2. 长江大学工程技术学院，湖北荆州 434020；3.长安大学电子与控制工程学院，西安 710021)

随着胜利油田气井的不断开发生产，由于天然气的流体性质以及储层特征等相关因素影响，气井普遍存在出水出砂等现象。为了延长气井的无水采气期，需要对出水出砂严重的地层实施化学封堵，射开其他层进行正常生产。对于孔隙度大于30%、渗透率大于5 μm2的高孔高渗层，常规的水泥封堵工艺措施存在漏失严重、大剂量注入、封堵有效期短等问题。

针对上述问题，根据纤维搭桥作用机制[1]和无渗透桥堵技术[2]原理，我们研制出防漏失堵漏体系(FLSN堵漏体系)；并在室内进行流动性、防漏失性、抗压性及岩心流动实验，对其性能进行评价，在胜利油田垦23-23气井现场进行应用实验。

1　堵漏机理

FLSN堵漏体系由防漏失体系和水泥体系组成。防漏失体系(FLS)组分有：聚合物干粉、纤维材料、惰性材料、表面活性剂、调凝剂，均为化学纯；水泥体系(SN)组分为G级油井水泥，工业品。

FLSN堵漏体系采用分段塞注入方式。前缘段塞防漏失体系注入地层后，由于地层的自选性，首先进入地层大孔道和裂缝中；体系中的聚合物吸附在岩石表面形成胶束，纤维通过积聚搭桥，二者与其他组分共同作用形成具有一定黏弹性的纤维网状结构，增大了流动阻力。后续段塞水泥体系注入后，随着注入压力增大，水泥颗粒逐渐填充到网状结构中，减慢了水泥浆体通过速率；随着部分滤液不断流失，在大孔道和裂缝周围形成致密的具有一定黏弹性的滤饼(见图1)，从而封堵漏失通道。

图1　FLSN堵漏体系滤饼扫描电镜照片

2　性能评价

2.1　流动性

流动性是FLSN堵漏体系能否正常注入的重要指标。测定了该体系溶液在不同温度下的表观黏度，结果见图2。

图2　不同温度下FLSN堵漏体系溶液表观黏度

随着温度升高，体系溶液的表观黏度随时间延长逐渐增大；在50 ℃时，体系溶液6 h内表观黏度小于100 mPa·s，表明该体系在6 h内具有较好的流动性，能够满足现场施工要求。

2.2　防漏失性

在高温高压滤失仪中加入适量粒径为0.45～0.9 mm洗净烘干的砂子，用水浸湿后铺平，先加入200 mL防漏失体系溶液，再加入450 mL水泥体系溶液，逐渐加压至5 MPa，在常温下分别测定水泥体系、常用防护体系和FLSN堵漏体系不同时间的漏失量。实验结果见表1。

表1　防漏失实验结果

从表1可以看出，在上述实验条件下，20 min内，常用防护体系漏失量为67 mL，而FLSN堵漏体系随着防漏失体系含量增加，漏失量从41 mL下降至29 mL；60 min 内，常用防护体系仍有漏失现象，而FLSN堵漏体系已不再漏失。因此，FLSN堵漏体系防漏失性能优于常用防护体系；FLSN堵漏体系中防漏失体系含量越大，防漏失效果越好；水泥体系漏失速率过快，不宜单独使用。

2.3　抗压性

防漏失性测定完成后，继续向高温高压容器中加压，测定堵漏砂体的破裂压力，实验结果见表2。当FLSN堵漏体系中的防漏失体系含量从5%增至8%时，堵漏砂体破裂压力从14.8 MPa上升至16.5 MPa，且其砂体破裂压力均高于常用防护体系形成的砂体破裂压力。这表明，随着FLSN堵漏体系中防漏失体系含量增大，堵漏砂体的抗压能力增强；FLSN堵漏体系形成的防漏失滤饼抗压性能高于常用防护体系形成滤饼的抗压性能。

表2　抗压实验结果

2.4　岩心流动实验

1#和2#岩心为填制的渗透率不同的岩心，3#为人造裂缝岩心(基质渗透率为80×10-3μm2)，进行岩心封堵实验[3]。将岩心抽真空饱和地层水后，测岩心孔隙体积和堵前水相渗透率。先注入防漏失体系溶液0.2 PV，随后注入水泥体系溶液0.5 PV，关闭岩心两端，在70 ℃条件下恒温24 h；清理岩心端面，继续进行正向水驱，测突破压力和堵后水相渗透率，然后测其反向突破压力，实验结果见表3。

表3　FLSN堵漏体系对岩心的封堵实验结果

FLSN堵漏体系对不同渗透率岩心的堵塞率均大于99.5%，具有很强的封堵能力。1#岩心驱替600 PV后，岩心堵塞率仍大于99.5%，耐冲刷能力强。

3　现场应用

垦23-23井系天然气开发井，生产层位为明化镇组，孔隙度46.5%，渗透率11 698×10-3μm2，其中，该井8#层出水出砂严重，影响正常生产，拟对8#层进行化学封堵处理，射开7#层，维持正常生产。采用FLSN堵漏体系分两个段塞注入方式，先注入防漏失体系，后注入水泥体系，施工结束后关井候凝48 h，试压10 MPa，10 min内压力保持稳定，上返射开7#层。开井正常生产后，该井出水出砂情况得到了明显改善，表明FLSN堵漏体系现场应用取得了良好效果。

4　结论

1)FLSN堵漏体系具有防漏失性能好、抗压强度高、易于泵送、耐水冲刷等特点，解决了封堵高孔高渗通道过程中水泥体系难以有效滞留的问题。

2)FLSN堵漏体系可用于同类型气井的化学封堵和封堵管外窜、裂缝、高渗透层及地层大孔道。

[1]华苏东，姚晓，诸华军，等.纤维水泥浆体系防漏性能评价及作用机制[J]. 中国石油大学学报，2012，36(1)：158-161.

[2]李祖光，翟应虎，史海民，等.无渗透桥堵技术在长岭深层气井完井中的应用[J].中国石油大学学报，2009，33(4)：81-84.

[3]梁涛，刘晓平，李海营，等，改性脲醛树脂FYC堵漏剂的研制[J].油田化学，2002，19(3)：227-229.