侧钻井破碎性地层钻井液封堵性研究

李建峰 郭良 李涛

摘要：文章主要是分析了国内外油田相关技术的现状，同时也讲解了侧钻井液封堵性能的相关要求，望能为有关人员提供到一定的参考和帮助。

关键词：侧钻井;油田;要求

1、 前言

近年来，我国侧钻井的数量不断上升，而侧钻井与常规井相比较的话更容易发生井漏事故。在侧钻井发生渗漏的情况时采用到随钻技术井下能够恢复正常钻进，而中大型的漏失情况才用到桥塞漏堵的方式也能有效降低的漏失的速率，但会造成侧钻井划眼开泵的困难，导致后期无法正常施工。

2、国内外油田相关技术现状

针对目前油田侧钻井复杂问题，对国内外聚合物液体凝胶技术进行调研。聚合物凝胶是指聚合物在交联剂、缓释剂等添加剂的作用下，形成具有一定强度的胶状物质。其在相应时间内成胶时间、破胶时间可控，能满足不同的施工情况。聚合物凝胶液体胶塞技术通过聚合物与交联剂交联形成具有空间网状结构的一种化学胶体，成胶前被泵入至井筒，成胶后在井筒中具备一定的强度，利用聚合物凝胶的黏性实现具备一定的承压能力，能够密封井筒油气，它在井筒中形成一段强度很高的胶段塞，并能保持静止，将上部钻井液或其他流体与待保护储层进行有效隔离，阻止上部流体进入地层，同时阻止地层中的流体向外溢出，以利于安全的起下钻，保护储层或者油气生产过程中的分段压裂等其他作业;在施工结束后冻胶阀可通过高温降解或者通过注入破胶液或钻头高压喷射实现破胶液化，从而实现残液的全部返排。破碎性地层特点：①由断面填充物和派生裂缝组成;②多属于裂缝-孔隙性漏失;③具有一定的漏失通道;④漏失程度一般为中型或失返性漏失。常规桥堵技术不易形成承压封堵带，难以提高地层承压能力。

3、侧钻井钻井液封堵性能要求

通过侧钻井破碎性复杂地层研究，要求侧钻井钻井液封堵性能必须具备以下几点要求：①堵剂粒径与漏失层孔径相匹配;②具有流动性的化学交联材料，而且能够在地层形成一定厚度的滞留层;③能承受一定的压力;④配方与井筒内钻井液配伍性好，易于返排。

3.1凝胶堵剂研究思路。借鉴凝胶在石油工程领域的应用启示，利用凝胶具有的成胶时间可控、成胶前堵剂可流动，成胶后能滞留、在成胶过程中具有可塑性，能嵌入地层孔缝中等特性;根据侧钻井井筒温度，井身结构以及注入可能需要的时间等，设计成胶时间;实验考察聚合物基液浓度、交联剂和催化剂加量、温度对成胶时间、成胶强度的影响规律;配加适量封堵材料（刚性粒子、柔性粒子/纤维聚合物等），筛选符合要求的凝胶堵漏剂体配方;通过封堵效果评价，确立凝胶堵漏体系配方。

3.2凝胶堵剂配制。（1）配制浓度为10%聚合物基液，粘度较大不方便注入，根据需要使用清水稀释到3%～4%（直接加水稀释搅拌）。（2）使用量筒量取0.5%～6%（质量分数）交联剂。（3）用天秤称量0～0.6%（质量分数）催化剂。（4）实验程中先用烧杯量取一定量的聚合物基液，按照不同交联比，依次加入交联剂，催化剂。搅拌均匀后，密封好放入烘箱或水浴锅中等待成胶，每15min打开观察一次。（5）成胶时间判断，实验过程中以倾斜烧杯，凝胶可从杯壁流出长舌状凝胶为标志的时间。

4、凝胶堵剂体系配方实验研究

4.1催化剂对成胶时间的影响规律。实验采用恒温水浴锅作为保温工具，按下表中的实验配方用时。可以看出，凝胶的成胶时间制备好的凝胶试样，分别配制在150ml试样瓶中，搅拌均匀后，受基液浓度的影响不大，但对凝胶强度有影响，在催化剂和交放置在恒温于50℃的水浴锅中，每隔15min拿出试样瓶，分别联剂的浓都相同情况下，凝胶弹性随着基液浓度的增加而增翻转观察，是否呈带舌长凝胶，记录观察时间，计算成胶用强。，由实验数据可以看出，凝胶的成胶时间受催化剂浓度的影响大，在温度、基液和交联剂浓度都相同的情况下，成胶时间随着催化剂加量的增加而缩短;不加催化剂，胶液在8h内未成胶。

4.2温度对成胶时间的影响规律。实验采用恒温水浴锅作为保温工具，按下表中的实验配方制备好的凝胶试样，分别配制在150ml试样瓶中，搅拌均匀后，分别放置在恒温于50℃、55℃、60℃、65℃、70℃的水浴锅中，每隔15min拿出试样瓶，分别翻转观察，是否呈带舌长凝胶，记录观察时间，计算成胶用时。由实验数据可以看出，凝胶的成胶时间受温度的影响大，在基液、催化剂、交联剂的浓度都相同情况下，成胶时间随着温度的升高而缩短。

4.3基液浓度对成胶时间及强度影响规律。浴锅作为保温工具，实验配凝胶试样，分别配制在150ml试样瓶中，搅拌均匀的水浴锅中，每隔15min拿出试样瓶，是否呈带舌长凝胶，记录观察时间，计算成胶用时。实验数据可以看出，凝胶的成胶时间的影响不大，但对凝胶强度有影响，在催化剂和交都相同情况下，凝胶弹性随着基液浓度的增加而增强。根据上述系列实验数据，以成胶时间1h～2h确定初步配方是：4%-5%基液+5%-6%交联剂+0.4%-0.6%催化剂+0.5%聚合物纤维+0.1%单封+0.1%般土+0.2%QS。

4.4凝胶堵剂成胶稳定性评价。实验将成胶后的凝胶放置常温中，观察放置10天、30天、60天、90天情况，分别翻转观察，是否呈舌长凝胶，判断其成胶稳定性。

4.5凝胶堵剂配伍性评价。实验评价凝胶堵剂与钻井液混合之后，测试钻井液前后的流变性能以及封堵性能。现场取样（侧马5-18A），测试样品性能，加入20%的凝胶堵剂，搅拌20min，观察现象，凝胶堵剂破胶。由实验数据可以看出，样品粘度有所上升，API滤失量降低，不会影响钻井施工及固井中钻井液顶替问题。

4.6凝胶堵剂封堵效果评价。實验采用PPT封堵仪进行凝胶堵漏剂封堵效果评价实验。（1）配制堵剂：按成胶时间1h～2h拟定的初步体系配方进行凝胶液配制。首先在200ml烧杯中配制4%聚合物基液100ml，用量筒量取相应比例的交联剂，用天秤称取相应比例的催化剂和聚合物纤维，依次倒入100ml基液中，用玻璃棒搅拌均匀。（2）将配制好的凝胶堵剂倒入PPT封堵仪的样品筒中，再倒入清水至样品刻度线位置（样品总体约350ml），在样品筒上端装上400mD砂盘（模拟漏层），安装上紧安全顶盖，连接好各种管线。（3）在配制凝胶堵剂的同时，打开PPT封堵仪上加热开关，设定加热温度是55℃，加热至55℃后，再进行装样、安装、候凝以及后续打压实验过程中温度均保持在55℃。

5、结束语

由上可知，在油田开发的后期勘探开发能有效降低到了其的投入成本，从而有效实现到了分层采油以及分层测试。通过内室封堵性能的评价得知，凝胶堵漏技术可以充分满足到对侧钻井破碎性地层承压封堵的需求。

参考文献：

[1]张顺.水平井水基钻井液性能分析及优化实验[J].清洗世界，2020.

[2]刘浩冰，赵素娟，陈长元，等.页岩水平段水基钻井液技术[J].辽宁化工，2020.

（作者单位：中石化胜利石油工程有限公司黄河钻井总公司）