可控膨胀堵漏剂包覆工艺技术研究

研究了可控膨胀堵漏剂研制过程中的包覆技术,改进了包覆设备,优选了包覆材料和包覆方法,优化了包覆工艺参数,并用改进的包覆设备和优选的包覆材料、包覆方法,在最优的包覆工艺参数下(喷枪高度为10 cm、转速为45 r/min、空气流量为60 L/min),进行了可控膨胀堵漏剂的研制,并对可控膨胀堵漏剂进行了性能评价。结果表明,选用树脂800、树脂900和石蜡作包覆材料进行包覆效果较好,经包覆的高分子吸水膨胀树脂吸水速率明显降低、吸水量减少,包覆起到了抑制高分子吸水膨胀树脂吸水速度的作用。

膨胀堵漏材料及堵漏工艺研究进展

在新一轮战略找矿行动中,为了更好地完成大量的钻探工作,减少冲洗液的漏失,降低钻探施工成本,应加强膨胀堵漏材料的研究和应用。本文综述了吸水膨胀材料、吸油膨胀材料、形状记忆形变堵漏材料的合成方法;为适应钻孔堵漏的需求,提高膨胀材料的强度、抗盐性以及延迟膨胀技术;采用膨胀堵漏材料进行堵漏时的施工工艺。为膨胀堵漏材料的推广应用提供指导。

新型吸水膨胀堵漏剂的研发与评价

针对目前膨胀堵漏剂普遍存在包覆材料环保性差、强度低、成本高等问题,研发了一种新型膨胀堵漏剂。该堵漏剂由丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)、膨润土、惰性材料(核桃壳、云母、聚丙烯纤维)、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸钾和亚硫酸氢钠等通过溶液自由基聚合法合成,合成后采用绿色环保的植物胶囊包覆。对堵漏剂的常规性能和堵漏性能进行了综合评价,结果表明,使用15%钠膨润土时,堵漏剂吸水倍数为113、弹性模量达44.6 kPa、抗温达100℃、抗NaCl达15%、抗CaCl_2一般;绿色植物胶囊基本不含重金属成分、环境保护性强,包覆堵漏剂时,常温下8~30min破碎,70℃下5~17min破碎,可满足现场可控要求;堵漏剂单独使用可封堵1~2mm缝板,承压能力达3MPa;合成时添加20%粗粒径复合惰性材料,可封堵1~4 mm缝板,承压能力达4 MPa;添加20%细粒径复合惰性材料,当堵漏剂加量较大(达4%)时,仍难以封堵1~2 mm缝板;合成后添加惰性材料可极大地提高堵漏剂承压能力(大于5 MPa),同时减少堵漏剂加量(0.3%~0.5%),可封堵1~4 mm缝板;相比国内常规堵漏剂,新型堵漏剂每吨节约成本2 000~4 000元,应用前景良好。

适用于鄂尔多斯盆地天环塌陷西翼的体膨胀堵漏工艺

长庆油田鄂尔多斯盆地天环塌陷西翼主要漏失层为洛河层及刘家沟组地层,漏层缝隙发育良好,地层水活跃,漏失速率为20~100 m^3/h,堵漏难度大。传统堵漏方法成功率低,难以有效封堵。针对大型漏失井,通过筛选堵漏材料,优选出体膨胀承压堵漏剂HSW-1,以此作为先导浆,在漏失层形成结构承压体,避免漏失点动水冲刷,后注入水泥塞达到堵漏目的。体膨胀承压堵漏剂遇水膨胀可达500~800倍,7 MPa压力下承压能力达11 MPa,耐温120℃,固化时间为2~6min。因HSW-1遇水膨胀和固化时间短的特征,研发出一种定点投送工具,以达到定点投送和定位候凝的目的,提高堵漏成功率。

粘结性高分子膨胀堵漏剂的研制及应用

四川盆地复杂地层堵漏作业过程中,常规堵漏剂虽然能封堵裂缝,但是形成的封堵层不能与地层粘结,反向承压能力低,在压力波动时易使得堵漏封堵层移动失效,或是负压差时易反排,本文针对此技术难点,研发出了粘结性高分子膨胀堵漏剂。该堵漏剂通过同粘土表面硅羟基缩合形成化学链接,与吸水膨胀作用协同配合达到提高胶结性、形成致堵塞的,从而提高堵漏段塞的承压和反向承压的目的。实验表明,堵漏剂含有粘结性单位,最高膨胀可达原材料的40倍,抗反向承压达2 MPa。通过江沙XHF应用,该堵漏剂能够显著提高地层承压能力,不易反吐,具有较好的市场前景,建议推广应用。

水化膨胀复合堵漏工艺技术

长庆西峰油田侏罗系洛河组地层埋深为700~1100m,垂直和水平裂缝发育,钻探过程中井漏发生频繁,用常规桥塞堵漏、注水泥浆堵漏效果差,耗时耗物,严重影响施工进度。为此研究出了水化膨胀复合堵漏技术。该技术首先根据材料的特性和作用优选桥接堵漏材料;并引入水化膨胀材料和刚性纤维材料,以强化桥塞强度;然后使用DLM-01型堵漏模拟装置对各种材料的粒度分布和混配比例进行优化,优选配方能够封堵住架桥粒子粒径1.5~2倍尺寸的裂缝。以此为基础提出了两步法堵漏工艺,有效解决了因漏失通道开口尺寸判断不清而导致的堵漏成功率低的问题。该项技术在白马北区水源3井1次堵漏成功,显示出优良的堵漏效果,为处理严重漏失提供了新的技术途径。

膨胀型油基防漏堵漏钻井液体系

针对油基防漏堵漏钻井液技术准题,研究出一种具有三维网络交联结构或者微孔结构的膨胀型堵漏剂,其可选择性地吸收油水混合体系中的油,具有温度敏感延时膨张特性,并具有一定的抗压以及成性能力,在90℃的1 h吸油率大于120%,体积影张率大于40%,同时优选出了可传体系热滚后破乳电压升高昀乳化剂G326,可使体系高温高压滤失量降低至4 mL以下的降滤失剂G328,优选出G327和G338封堵剂以及颗粒较粗的GFD-M和GFD-C,构建了膨胀型油基防漏堵漏体系,分别形成了堵漏和防漏钻井液配方其中堵漏配方1~5 mm缝板实验承压可达7.0MPa,防渗漏配方API砂床传入深度降低率大于95%,该体系在四川页岩气水平井现场应用结果显示:堵漏配方现场堵漏作业一坎戎功率大于60%,防漏配方在试验井段2.10~2.45 g/cm^3高密度条件下,油基钻井液总渗漏量控制在10 m^3以内,封堵防漏效果良好。

低密度膨胀型堵漏技术在塔深1井的应用

塔深1井设计井深为8000m,在同一裸眼井段中存在多套压力系统,易发生井漏、井涌;而且地层特殊,存在地下水,纵向及横向裂缝交错,大小溶洞直径差别大,非均质性严重,漏失通道存在着进口小、出口大的裂缝形态,增加了堵漏施工难度。采用低密度膨胀型堵漏浆在塔深1井6237~6650m井段进行了堵漏,并分为两段进行。第一段为潜在漏失段(6650~6350m),采用低稠化度堵漏浆。第二段为确定的严重漏失段(6350~6235m),采取中稠化度堵漏浆,其配方为:5m3井浆+25m3井场水+(0.5%~2%)密度调节剂SD-D+(2%~3%)低密度油层保护剂SD-A+(1%~2%)流型调节剂SD-R+(1%~2%)低密度提粘剂SD-V+(1%~2%)高效提粘剂SD-HV+(1%~2%)填充加固剂MF-1+(5%~6%)填充加固剂MF-2+(60%~80%)悬浮稳定剂SF-1+(1%~2%)棉子皮+(2%~3%)锯末+(3%~4%)云母。该堵漏技术取得了理想的堵漏效果,实现了一次固井。

深厚透水坝基隐蔽大裂隙膨胀型堵漏浆研发及施工技术

深厚覆盖层坝基在固结和帷幕灌浆时常遇到隐蔽裂(缝)隙,浆液集中渗漏量大、处理难度大的问题。通过研究,采用含砂聚丙烯酸钠交连聚合物颗粒作为添加材料,并根据具体工程配置膨胀型堵漏浆。含砂聚丙烯酸钠交连聚合物颗粒遇水体积能膨胀100倍以上,能快速封堵坝基隐蔽大裂(缝)隙。在此基础上研究了堵漏浆的施工工艺,并在实际工程中得到应用,堵漏效果明显。此堵漏浆及其施工技术的研发可为已建和在建工程的渗漏治理提供经济有效的处理方案。

遇水快速膨胀胶凝堵漏技术在长宁页岩气区块的应用

长宁页岩气区块地表为喀斯特地貌,地下溶洞暗河发育,在表层钻进过程中地层出水严重且常发生失返性漏失。针对表层出水漏失难题,先后采用桥浆、高失水堵漏材料、水泥浆、智能凝胶等系列堵漏材料,但堵漏效果差且容易出现复漏。为此室内研发出一种遇水快速膨胀胶凝的堵漏材料,堵漏机理为"膨胀+交联+充填",堵漏材料遇到地层水后可以与其混合发生交联反应,同时发生膨胀反应,释放CO-_2气体促使堵漏材料快速膨胀数倍体积,形成不透水的无毒弹性胶状体;借助CO_2气体压力可将未固化的弹性胶状体进一步压入并充填漏层的孔隙,起到膨胀与弹性堵水的效果。通过配方优化形成遇水快速膨胀胶凝堵漏浆,性能评价表明,堵漏浆胶凝时间在15～70 min范围内可控,膨胀率为250%～350%,可以锁住3倍体积的蒸馏水和5倍体积水基钻井液;在CDL-Ⅱ型高温高压堵漏试验仪中对4～3 mm、5～4 mm模拟漏失通道承压分别达到3.8、1.7 MPa,复合桥浆堵漏后承压能力提高至6.25、5.2 MPa。现场应用一次性封堵出水漏层,提高承压能力5.8 MPa,解决表层出水漏失难题并保障了安全钻进。

准噶尔南缘油基膨胀型随钻防漏堵漏技术

新疆油田准噶尔南缘地区应用油基钻井液过程中,井漏问题突出。自主研发出油基膨胀型堵漏剂DHF系列,其在三类基础油中具有良好的膨胀性能,膨胀率52%~72%,具有良好的抗压强度和回弹效果,抗压30 MPa、回弹率12.2%~15.5%,具有抗160℃高温能力。选择刚性颗粒WNDK、油基膨胀型DHF、细纤维TP-2和软化沥青SOLTEX复配的防漏堵漏技术思路,根据不同漏速,形成1~5#油基防漏堵漏配方。室内实验表明,复配的堵漏材料与油基钻井液具有良好的配伍性能,1#防漏配方具有较好的封堵性能,侵入深度减少率95.2%。2~5#堵漏配方对其相应缝板的堵漏效果较好,7 MPa下的总滤失量30~45 ml。形成油基膨胀型随钻防漏堵漏工艺,并在乐探1井成功应用,井漏复杂得到有效控制,一次堵漏成功率达70%,低压层的承压能力提高至1.98~2.02。建议油基膨胀型随钻防漏堵漏技术在新疆油田准噶尔盆地南缘地区低压地层、断层裂缝发育等复杂地层中继续推广应用。

新型高强度堵漏技术在沙南3井中的应用

沙南3井是位于塔里木盆地北部坳陷沙南构造带沙南3号构造高点的一口重点预探井,古近系库姆格列木群组发育多套复和膏盐岩层,由于盐层以上的地层存在多套低阻砂岩层(漏失压力系数不大于1.4),为保证下部盐膏层安全施工,需大幅度提高盐层以上大段低压层承压能力。通过室内实验优选出以"超强滞留颗粒"和"水化膨胀系列复合堵漏剂"为核心的新型堵漏材料,并优化出适合不同尺寸漏失通道堵漏浆配方,承压能力均达到15 MPa以上,抗返排能力超过5MPa。现场配合多级及多阶承压堵漏工艺,逐步将钻井液密度从1.40 g/cm^3提高到了1.75 g/cm^3,提高承压能力到19 MPa,保证了本井套管顺利下入。

基坑围护结构渗漏的堵漏技术

通过实践认识,对基坑围护结构渗漏类型进行了划分。按照基坑渗漏深度位置划分为开挖面以上渗漏(俗称"明漏")和开挖面以下渗漏(俗称"暗漏")两种;根据围护结构所使用的材料划分为钢筋混凝土缝隙渗漏和水泥土缝隙渗漏两种。结合工程实例,介绍了疏堵结合、先疏后堵的堵漏技巧,以及三种简易有效的堵漏措施,以供现场施工参考。

耐温承压堵漏剂的研究进展

将堵漏剂按桥接类堵漏剂、高失水堵漏剂、暂堵型堵漏剂、膨胀类堵漏剂、可固化型堵漏剂和复合材料堵漏剂进行分类,通过对这6类堵漏剂进行比较,评述不同类型堵漏剂承压性、封堵性、耐温性等性质,并对耐温承压性堵漏剂今后的研究提出建议。

基坑围护结构渗漏的堵漏措施

基坑开挖后,围护结构出现渗漏,必须及时封堵,否则容易出现流沙、流泥,甚至管涌,影响后续工程施工和基坑、环境安全。结合工程实例介绍几种简易有效的堵漏措施。

川渝页岩气井油膨胀随钻防漏治漏技术及应用

川渝地区页岩气水平井使用油基钻井液过程中,井漏问题突出,急需完善现用油基钻井液堵漏技术。为此,自主研发出油膨胀堵漏剂WNPDL系列,并采用“刚性颗粒+油膨胀颗粒+薄片+纤维+沥青”的技术思路,根据不同漏速,形成了1~5#油基防漏治漏配方。室内实验结果表明:①油膨胀堵漏剂WNPDL系列可以抗150℃高温能力,抗压35 MPa、回弹率10.0%~12.2%,在三类基础油中具有好的吸油膨胀能力,膨胀率52%~71%;②防漏治漏配方与油基钻井液具有好的配伍性能,1#随钻防漏配方具有好的防漏性能,侵入深度减少率95.0%。2~5#治漏配方对其相应缝板的治漏效果好,7 MPa条件下的总滤失量在28~44 mL。形成的油膨胀随钻防漏治漏工艺,在自201H2-5井的应用效果良好,一次堵漏成功率83%。结论认为:油膨胀堵漏剂WNPDL具有温度敏感延时吸油膨胀性,室温下的吸油膨胀率低,随着温度的增加,吸油膨胀率升高,非常适合地面调配具有流动性的堵漏浆,现场施工操作简便,堵漏浆被泵入到漏层后,随着地温的不断升高,逐步吸油膨胀,增强对漏层的封堵能力。

基坑围护结构渗漏的堵漏技术

将基坑围护结构渗漏类型按照基坑渗漏深度位置划分为:开挖面以上渗漏(俗称"明漏")和开挖面以下渗漏(俗称"暗漏")两种;根据围护结构所使用的材料划分为:钢筋混凝土缝隙渗漏和水泥土缝隙渗漏两种。采用疏堵结合,先疏后堵的堵漏技巧,针对不同情况,以瞬凝混凝土、膨胀及单管双液注浆三种简易有效的堵漏措施,效果良好。

新型FM超级凝胶复合堵漏技术

为提高复杂漏失地层的堵漏成功率,研究了抗温达140℃的新型FM超级凝胶的堵漏性能和堵漏机理。FM超级凝胶以吸水膨胀性聚合物为主体,复合刚性骨架材料,利用其吸水变形特性和自膨胀物理堵塞作用,提供较高的膨胀堵塞强度。使用0.3~2.0 mm的石英砂、4.3~7.8 mm的钢珠及1.0~5.0 mm的缝隙板模拟高渗透、大孔道和裂缝性漏失地层,测得总漏失量分别为86~113、204~381和22~64 m L,均堵住,承压达7.0 MPa。与刚性颗粒、弹性颗粒材料、纤维材料、可变形充填材料复配使用后,在钢珠床及缝隙板的总漏失量分别降为63~95和15~43 m L,承压提高到9.0 MPa,进一步提高了FM超级凝胶的承压能力和适应性。该技术在南堡13-1170和大吉4-9向4井堵漏中进行了应用,堵漏均一次成功,满足了后续施工的要求。表明FM超级凝胶能够适应不同孔隙、裂缝性漏失地层的堵漏。

伊拉克Halfaya油田双分支井堵漏技术

伊拉克Halfaya油田双分支井打完第1个主井眼筛管完井后,需要进行酸化增产措施,酸化后并下裂缝孔洞大量发育,几乎没有任何承压能力.由于第2个井眼钻进过程中,主井眼与分支井眼处于连通状态,因此必须进行承压堵漏作业,保证分支井眼的顺利钻进.针对Halfaya油田地层特点及漏失情况,研究形成了水化膨胀复合堵漏剂BZ-STA和承压堵漏剂BZ-PRC.模拟实验表明,2种处理剂能够分别有效封堵4～5 mm和1～2 mm裂缝;现场以2种新型堵漏材料为主,辅以常规堵漏剂,开展了3口双分支井酸化后堵漏,均成功实现了循环钻井液密度为1.23 g/cm3、排量为0.9 m3/min条件下井下无漏失,保证了后续分支井眼的顺利钻进;相对于常规堵漏剂.水化膨胀堵漏剂和承压堵漏剂,具有更好的适应性和更高的堵漏强度,能够明显提高井下堵漏的成功率.

塔里木山前构造复杂地质条件下的钻井液技术在大古一井的应用

塔里木盆地山前构造带是国内钻探难度较大,难题较集中的地区之一。该地区地质条件极为复杂,上部为高陡地层,下部为多套高压盐水层、复合盐层、漏失层、坍塌层及高压气层,地层压力系数高。由于地应力大,裂缝发育,采用高密度钻井液钻遇盐岩、盐膏层、易塌页岩、大倾角易破碎地层时,极易发生井漏和井下出盐水,造成漏、塌、斜、涌、卡钻等复杂情况,严重时解卡无效只能被迫采用侧钻,严重制约了钻井生产速度的提高。介绍了天山南构造带超深井大古一井钻井过程中,针对多套高压盐水层,采用乳化石蜡封堵防塌、非渗透成膜钻井液提高地层承压能力、膨胀型堵漏三道新工艺技术,成功地解决了井塌、井漏、钻井液污染等复杂问题,使山前构造带超深井钻井液技术迈上了一个新台阶。