一种可逆凝胶固结堵漏方法与流程

1.本发明涉及油气勘探领域，尤其是涉及一种可逆凝胶固结堵漏方法。


背景技术：

2.随着油气勘探开发的发展，勘探面向更深的地层，石油钻井作业深度越来越深，钻遇裂缝、溶洞、出水性地层经常出现恶性复杂井漏，严重时出现“只进不出”的现象或井口完全不返工作液，使得钻井作业无法继续。堵漏工作面临极大挑战。
3.顺北油田志留系地层堵漏面临着诸多技术难点，如地层埋藏深、温度高，地层存在高压水层，漏点多等复杂情况，导致堵漏难度大，常规堵漏材料和堵漏方法难以见效，堵漏时间长，严重制约了勘探开发的进度。
4.近年来，为适应钻井堵漏需求，堵漏材料和技术不断进步，由以前的桥塞堵漏、注水泥堵漏逐步发展到高失水固化、凝胶、凝胶水泥等堵漏方式。对于出水性地层复杂井漏问题，在水泥中引入各种凝胶作为添加剂，大大改善了水泥的抗水性能，有利于实现对出水性漏失地层的封堵。
5.专利cn105733534a(一种堵水用凝胶水泥浆及其制备方法)报道了一种堵水用凝胶水泥浆及其制备方法。该发明所述的堵水用凝胶水泥浆是从水泥浆角度出发，为提高水泥浆的抗水侵能力研发处的一种低密度、低强度的堵水堵漏专用凝胶水泥浆体系。堵水用凝胶水泥浆选择一种胶体保护剂使油井水泥、减轻材料及其它助剂所形成的凝胶体系具有很好的锁水性，在水中不易被水冲释；该水泥浆体系具有很好的抗水稀释能力，在水中不分散，可迅速固化，封堵地层。该专利未对现场应用方法进行进行说明。
6.专利cn101863643a(一种疏水凝胶复合水泥及其堵漏方法)报道了一种疏水凝胶复合水泥及其堵漏方法，该发明公开了一种疏水凝胶复合水泥，涉及石油钻井中水泥浆堵漏技术领域。同时还提供了该复合水泥的制备方法，本发明通过疏水凝胶引进水泥体系的方式，以改善水泥浆体系的拒水性能，提高了堵层强度，可有效地抑制地层水与水泥浆混合交替，保持在注入漏层后随时间逐渐增强的趋势，提高漏层的承压能力，解决失返型漏失井的漏失问题，提高了一次性堵漏成功率，使其超过50％。该专利未对现场应用方法进行进行说明。
7.文献(刘景丽.堵水堵漏用凝胶水泥的研究，钻采工艺2018.09)该文章通过在油井水泥中加入减轻剂、调节剂、调节助剂来改善传统油井水泥的抗水侵性能差的问题,研发了一种低密度、低强度的堵水堵漏专用的凝胶水泥体系。该体系具有很好的抗水稀释能力,在水中不易被水冲释,密度、稠化时间可根据施工需求进行调节,适用于存在大孔道的砂岩油藏堵水及地层中存在暗河、大缝洞的漏失堵漏,应用时能够起到锁水固砂效果,封堵水窜通道,有效封堵大缝洞,从而起到很好的堵水堵漏作用。该专利未对现场应用方法进行进行说明。
8.综上所述，现有报道的凝胶水泥类堵剂主要针对堵水堵漏效果进行评价。但对于出水性复杂漏失而言，凝胶和水泥复配后与纯水泥在性能上差别很大，要达到良好的施工
效果，需要对凝胶水泥应用前评价、现场配制要求及施工进行合理设计，否则凝胶水泥的应用难以满足现场应用需求。
9.目前，深井钻井钻遇高压水层，导致复杂井漏的情况越来越多，由于地层水活跃，常规堵漏方法难以堵住该类复杂漏失层，用普通水泥对其进行堵漏的成功率也不高。基于此凝胶水泥开始兴起，由于凝胶水泥综合了凝胶的抗水性和水泥的可固化封堵性，理论上对水层堵漏由很好的效果。但在解决在凝胶水泥现场应用方面，目前还缺乏一套较好的应用方法。本发明针对可缔合聚合物凝胶水泥在出水性地层中的堵漏应用，提出了一种现场应用方法。


技术实现要素：

10.本发明实施例提供了一种可逆凝胶固结堵漏方法方法。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。
11.本发明实施例提供了一种可逆凝胶固结堵漏方法方法，包括以下步骤：
12.s1：堵漏材料施工可行性评价：评价固结剂粒度是否符合要求，评价堵漏浆的流动度，评价堵漏浆高速剪切后结构保持能力；
13.s2：固结浆的现场制备：收集井漏地层深度、压力、温度、出水量，确定固结浆稠化时间，根据现场用水调节缓凝剂加量，将缓凝剂加入水罐中搅拌均匀，通过批混泵按照配方比例将固结剂与水吸入混合并打入批混罐，在批混罐中搅拌预设时间；
14.s3：堵漏工艺：按照设计量配制好固结浆，将钻具起至漏层以上的预设高度，将配制好的固结浆泵入井内，用泥浆将固结浆顶入地层并顶替出钻具，起钻至安全井段，根据情况进行间歇性憋挤，在稠化过程中使堵剂进一步深入漏层，关井候凝，开井循环，下探钻塞，测试封堵效果。
15.优选的，所述通过批混泵按照配方比例将固结剂与水吸入混合并打入批混罐，具体的水与固结剂重量比采用1：1.1的比例，所述固结剂为超细水泥，粒度中值0.02mm～0.03mm；所述的评价固结剂粒度，固结剂粒度中值小于0.05mm。
16.优选的，所述的评价堵漏浆的流动度，配制的固结堵漏浆通过流动度测试仪测量，流动度大于等于160mm，以满足泵入要求。
17.优选的，所述评价堵漏浆高速剪切后结构保持能力，配制的固结堵漏浆通过每秒50000剪切后，粘度保持率不低于剪切前粘度的80％，以保证固结浆通过钻头水眼后性能基本保持。
18.优选的，所述确定固结浆稠化时间，根据井深、钻具组合和井下复杂程度，确定现场施工需要的时间，再在施工时间的基础上附加安全时间，作为稠化时间。
19.优选的，所述缓凝剂为一种聚合物，即耐高温缓凝剂，耐温可达150℃～160℃，加量1.5％～4％；所述批混泵为能满足固结剂干粉和液体的比例吸入预混并输入批混罐。
20.优选的，所述批混罐的混合条件为，单个批混罐容积不低于8m3，具备双罐作业能力，批混罐为圆罐，以减少搅拌死角，搅拌时间30～40min。
21.优选的，所述起钻，起钻至漏层以上180m～220m，以留出足够的固结堵漏浆于井
筒，配合后面的憋挤作业，提高封固质量；所述泵入堵漏浆，使用水泥车浆固结堵漏浆泵入井内；所述顶替堵漏浆，使用泥浆泵用泥浆将钻具内的堵漏浆顶替出钻具，并顶入地层。
22.优选的，所述起钻至安全位置，根据井下复杂情况，将钻具提升至安全的裸眼井段或者套管鞋内。
23.优选的，所述间歇性憋挤，使用平衡堵漏原则，让堵剂自动进入漏层后，在稠化过程中，通过井口憋挤的方式使堵漏浆进入漏层，憋挤间隔时间30min～40min，憋挤压力不超过3mpa。
24.本发明实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
25.本发明提供的一种可逆凝胶固结堵漏方法，本发明以聚合物凝胶水泥为基础，发明了一种停钻固结专堵的现场施工技术方法。本发明使用的技术方法能更客观地根据凝胶水泥的特点，重点在施工前评价、混配注入环节进行优化设计，并且在堵漏环节提出平衡堵漏原则，为解决出水地层井漏问题提供较为可靠的方法依据。针对高温深井出水性复杂井漏堵，该技术将具有较大应用前景。
26.1、本发明提供的一种可逆凝胶固结堵漏方法，该技术从评价堵漏材料的现场施工特性入手，从流动性、稠化性能及相容性评价等方面考察停钻专堵施工的可行性，针对缔合聚合物凝胶水泥堵漏材料难以混拌和注入的难点，优选带搅拌罐的批混车进行混拌，保证了凝浆水泥的充分混合和成胶，同时凝胶水泥浆采用底部式上水，保证了上水的可靠性。在堵漏施工环节，使用平衡堵漏原则，并采用井筒预留大段固结浆(200米)，通过间歇性憋挤的方式使固结浆更多更好的进入漏层，保证施工效果。本发明通过施工前评价、确定堵漏配方、堵漏浆配制、堵漏施工四个环节的精心设计，以解决缔合聚合物凝胶水泥体系现场施工难的问题，并且通过平衡堵漏及间歇性憋挤等方法，提高封堵质量，为缔合聚合物凝胶水泥堵漏提供较为可靠的现场实施方案。
27.2、本发明提供的一种可逆凝胶固结堵漏方法，该技术从评价堵漏材料的现场施工特性入手，从流动性、稠化性能及相容性评价等方面考察停钻专堵施工的可行性，针对缔合聚合物凝胶水泥堵漏材料难以混拌和注入的难点，优选带搅拌罐的批混车进行混拌，保证了凝浆水泥的充分混合和成胶，同时凝胶水泥浆采用底部式上水，保证了上水的可靠性。在堵漏施工环节，使用平衡堵漏原则，并采用井筒预留大段固结浆(200米)，通过间歇性憋挤的方式使固结浆更多更好的进入漏层，保证施工效果。本发明通过施工前评价、确定堵漏配方、堵漏浆配制、堵漏施工四个环节的精心设计，以解决缔合聚合物凝胶水泥体系现场施工难的问题，并且通过平衡堵漏及间歇性憋挤等方法，提高封堵质量，为缔合聚合物凝胶水泥堵漏提供较为可靠的现场实施方案。
28.3、本发明提供的一种可逆凝胶固结堵漏方法，该技术从评价堵漏材料的现场施工特性入手，从流动性、稠化性能及相容性评价等方面考察停钻专堵施工的可行性，针对缔合聚合物凝胶水泥堵漏材料难以混拌和注入的难点，优选带搅拌罐的批混车进行混拌，保证了凝浆水泥的充分混合和成胶，同时凝胶水泥浆采用底部式上水，保证了上水的可靠性。在堵漏施工环节，使用平衡堵漏原则，并采用井筒预留大段固结浆(200米)，通过间歇性憋挤的方式使固结浆更多更好的进入漏层，保证施工效果。本发明通过施工前评价、确定堵漏配方、堵漏浆配制、堵漏施工四个环节的精心设计，以解决缔合聚合物凝胶水泥体系现场施工难的问题，并且通过平衡堵漏及间歇性憋挤等方法，提高封堵质量，为缔合聚合物凝胶水泥
堵漏提供较为可靠的现场实施方案。
29.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
30.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
31.图1是根据一示例性实施例示出的一种可逆凝胶固结堵漏方法流程图；
实施例
32.以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，各实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用于将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素。本文中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的结构、产品等而言，由于其与实施例公开的部分相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
33.应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。
34.需要说明的是，尽管在附图中以特定顺序描述了本公开中方法的各个步骤，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些步骤，或是必须执行全部所示的步骤才能实现期望的结果。附加的或备选的，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，以及/或者将一个步骤分解为多个步骤执行等。
35.下面结合附图及实施例对本发明做进一步描述：
36.如图1所示，一种可逆凝胶固结堵漏方法，包括以下步骤：
37.s1：堵漏材料施工可行性评价：评价固结剂粒度是否符合要求，评价堵漏浆的流动度，评价堵漏浆高速剪切后结构保持能力；
38.s2：固结浆的现场制备：收集井漏地层深度、压力、温度、出水量，确定固结浆稠化时间，根据现场用水调节缓凝剂加量，将缓凝剂加入水罐中搅拌均匀，通过批混泵按照配方比例，其中水与固结剂重量比可采用1：1.1的比例，将固结剂与水吸入混合并打入批混罐，在批混罐中搅拌预设时间，检测固结浆流动性能。
39.具体实施例中，具体的检测要求为：流动度不低于18cm，六速旋转粘度仪300转读
数不高于300。
40.s3：堵漏工艺：按照设计量配制好固结浆，将钻具起至漏层以上的预设高度，将配制好的固结浆泵入井内，用泥浆将固结浆顶入地层并顶替出钻具，起钻至安全井段，根据情况进行间歇性憋挤，在稠化过程中使堵剂进一步深入漏层，关井候凝，开井循环，下探钻塞，测试封堵效果。
41.具体实施例中，测试封堵效果即钻过漏层后循环不漏为堵漏成功，为达到封堵效果；若有承压需求，钻过漏层后根据承压大小，关井后按照承压大小要求进行试压，试压成功为达到封堵效果。
42.根据上述方案，进一步，所述固结剂为超细水泥，粒度中值0.02mm～0.03mm；所述的评价固结剂粒度，固结剂粒度中值小于0.05mm。
43.根据上述方案，进一步，，所述的评价堵漏浆的流动度，配制的固结堵漏浆通过流动度测试仪测量，流动度大于等于160mm，以满足泵入要求。
44.根据上述方案，进一步，所述评价堵漏浆高速剪切后结构保持能力，配制的固结堵漏浆通过每秒50000剪切后，粘度保持率不低于剪切前粘度的80％，以保证固结浆通过钻头水眼后性能基本保持。
45.根据上述方案，进一步，所述确定固结浆稠化时间，根据井深、钻具组合和井下复杂程度，确定现场施工需要的时间，再在施工时间的基础上附加安全时间，作为稠化时间。
46.根据上述方案，进一步，所述缓凝剂为一种聚合物，即耐高温缓凝剂，耐温可达150℃～160℃，加量1.5％～4％；所述的批混泵为能满足固结剂干粉和液体的比例吸入预混并输入批混罐。
47.根据上述方案，进一步，所述批混罐的混合条件，单个批混罐容积不低于8m3，具备双罐作业能力，批混罐为圆罐，以减少搅拌死角，搅拌时间30～40min。
48.根据上述方案，进一步，所述起钻，起钻至漏层以上180m～220m，以留出足够的固结堵漏浆于井筒，配合后面的憋挤作业，提高封固质量；所述泵入堵漏浆，使用水泥车浆固结堵漏浆泵入井内；所述顶替堵漏浆，使用泥浆泵用泥浆将钻具内的堵漏浆顶替出钻具，并顶入地层。
49.根据上述方案，进一步，所述起钻至安全位置，根据井下复杂情况，将钻具提升至安全的裸眼井段或者套管鞋内。
50.根据上述方案，进一步，所述间歇性憋挤，使用平衡堵漏原则，让堵剂自动进入漏层后，在稠化过程中，通过井口憋挤的方式使堵漏浆进入漏层，憋挤间隔时间30min～40min，憋挤压力不超过3mpa。
51.根据上述方案中的s1步骤中的堵漏材料施工可行性评价：评价固结剂粒度是否符合要求，评价堵漏浆的流动度，评价堵漏浆高速剪切后结构保持能力；具体可行性评价包括流动性评价，具体评价方法：流动性是浆体可泵入性的重要指标，包含两个方面，1、浆体旋转粘度仪六速性能评价：用六速旋转粘度仪测试浆体六速读数，要求浆体300转读数值小于300；2、浆体流动度评价，用水泥浆流动度测试仪测试浆体流动度，要求浆体流动度大于等于18cm。实验结果如表1表2所示。
52.表1凝胶水泥浆六速性能实验
53.测试方式φ600φ300φ200φ100φ6φ3
高
→
低＞300178126812520低
→
高＞300176124802519
54.表2凝胶水泥浆流动度实验
[0055][0056]
评价结果：配制的凝胶水泥浆六速旋转粘度仪300转读数小于300，流动度均不小于18，满足流动性要求。
[0057]
根据上述方案中的s1步骤中的堵漏材料施工可行性评价：评价固结剂粒度是否符合要求，评价堵漏浆的流动度，评价堵漏浆高速剪切后结构保持能力；具体可行性评价包括稠化性能评价，具体评价方法：采用高温高压稠化仪对改性水泥浆进行稠化实验，要求稠化时间可调。实验条件：实验温度140℃，实验压力85mpa，升温时间90min。通过改变缓凝加量，得到实验结果如表3所示。
[0058]
表3不同缓凝剂加量下的稠化时间
[0059][0060]
评价结果：改变缓凝剂加量，稠化时间233-452min，说明稠化时间可调。
[0061]
根据上述方案中的s1步骤中的堵漏材料施工可行性评价：评价固结剂粒度是否符合要求，评价堵漏浆的流动度，评价堵漏浆高速剪切后结构保持能力；具体可行性评价包括相容性评价，具体评价方法：将凝胶水泥浆与顺北5-15井泥浆按照一定比例混合，测试混合后的流动性能及稠化时间，与纯凝胶水泥浆进行对比，评价凝胶水泥与泥浆的相容性。实验结果如表4、表5、表6。
[0062]
表4评价的凝胶水泥浆配方及性能数据
[0063]
水泥/g凝胶/g水/g缓凝剂/g消泡剂/g密度g/cm3流动度/cm稠化时间4407.740017.160.91.5520328min
[0064]
表5相容性试验流变性能数据
[0065][0066]
表6相容性稠化性能数据
[0067]
混浆比例水泥浆/ml泥浆/ml初稠/bc稠化时间备注9:15406024.8305min/80bc稠化，已有强度8:248012019317min/80bc稠化，已有强度7:342018020.7386min/8bc未稠，流动性良好6:436024015.8392min/8bc未稠，流动性良好
[0068]
评价结果：混浆中，泥浆含量越高，混浆越稀，浆体稠化时间越长；混浆中，泥浆含量越低，混浆稠度越接近水泥浆稠度；“污染”最严重的比例为9:1，其稠化时间达到设计时间(300～360)下限，比纯水泥浆稠化时间短20～30min；稠化时间满足现场施工安全要求。
[0069]
进一步，固结浆的现场制备具体为：假设漏层深度6000米，温度140度，压力85mpa，确定凝胶水泥浆稠化时间为330min，根据现场用水调接缓凝剂加量为3.9％，通过西南固井公司固井设备进行凝胶水泥浆的现场制备。将缓凝剂与其它辅剂加入水罐中搅拌均匀，通过批混泵按照一定比例将凝水你与配浆水吸入混合并打入批混罐；在批混罐中搅拌30min，进行泵吸及泵排试验。
[0070]
试验结果：批混车混合较为充分，未发现结块现象，搅拌圆罐搅拌效率较高，搅拌过程中没有死角，凝胶水泥浆的混合充分均匀。水泥车吸入和泵出凝胶水泥浆顺利，泵排量1-2m3/min,出口压力0，说明现场制备的凝胶水泥浆满足泵入性要求。
[0071]
本发明涉及一种可逆凝胶固结堵漏方法，属于油气田开发技术领域。随着油气勘探开发的发展，钻井向高温深井发展，遇到的复杂井漏问题越来越多，在高温深井出水性复杂井漏堵是制约勘探发展进度的一大难题，针对此情况，本发明以聚合物凝胶水泥为基础，发明了一种停钻固结专堵的现场施工技术方法。本发明使用的技术方法能更客观地根据凝胶水泥的特点，重点在施工前评价、混配注入环节进行优化设计，并且在堵漏环节提出平衡堵漏原则，为解决出水地层井漏问题提供较为可靠的方法依据。针对高温深井出水性复杂井漏堵，该技术将具有较大应用前景。
[0072]
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的流程及结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。