论文部分内容阅读
【摘 要】负压捞砂工艺是一项新工艺技术，它是在钻柱全掏空状态下，利用环空液柱压力与钻柱之间的压差做动力，以液体流动携砂原理来实现捞砂，尤其对于超深井、漏失井冲砂十分有效。
【关键词】负压捞砂工艺；漏失井
胡庆油田有些井出砂油层具有高孔隙度、高渗透性的特点，修井过程中冲砂作业频繁，因地层裂缝或亏空，常常导致油层漏失，使冲砂施工无法进行，特别是油田开发进入中后期，地层亏空更加严重，层间矛盾更加突出，油井漏失现象尤为严重，冲砂施工时冲砂液漏失，冲砂液携砂能力下降，地层砂无法冲出，导致无效施工。严重时，将造井喷、卡钻等事故发生。
一、井漏产生的条件
油水井地层漏失是作业施工中常见的井下复杂情况之一，井漏的产生必须具备三个必要条件：1、对地层存在着正压差，井筒工作液的压力大于地层孔隙、裂缝或溶洞中液体的压力（即地层孔隙压力），这样才有可能把工作液压入漏失通道；2、地层中存在着漏失通道及较大的足够容纳液体的空间。若地层中不存在任何可以流入外来液体的各种通道如孔隙、裂缝等，那么外来工作液就无法流入地层中。只有当地层中有足够大的容纳液体的空间时，才有可能构成一定数量的漏失。3、通道的开口尺寸应大于外来工作液中固相的粒经。
二、漏失井冲砂施工的技术措施
1、选择冲砂液 对于漏失较为严重的地层，如何选择恰当比重的冲砂液，能保证地层不喷不漏，是漏失井冲砂施工中的难点，因此针对冲砂施工过程中的工艺特点应：①根据地层漏失情况确定地层压力；②根据地层压力确定冲砂液比重；③运用屏蔽暂堵技术达到减少入井液的漏失量，保证冲砂施工的正常进行。
选择适当的冲砂液比重，即使冲砂液在井筒中的重量来制止井喷，要求冲砂液柱形成的井底压力，至少与地层的静压力平衡，P油层= P液柱+ P井口，在冲砂过程中 P井口=0，因此P液柱=P油层=r液H/10，在考虑平衡不稳定的安全系数K时，r液=10KP油层/H
P油层—油层静压 公斤/厘米2
P液柱—井内液柱压力 公斤/厘米2
P井口—井口压力表压力 公斤/厘米2
r液—压井液密度 公斤/厘米2
H—井深 米
K—考虑平衡不稳定的安全系数 一般在1.05-1.1
1、暂堵剂的使用。要阻止入井液进入地层，可以采取近平衡压井的方法，调整入井液的密度，从而达到“压而不死，活而不喷”，但是对于一些特殊的井下施工如冲砂、钻塞等，以及井筒内存在多个压力层系的油水井就无法阻止入井液进入地层，此时就只能采取暂堵油层的方法。施工前预先向油层挤入暂堵剂，暂堵剂中的较硬的刚性材料作为架桥粒子，在地层岩石的孔隙喉道处架桥，暂堵剂中的较软的材料在压力、温度作用下软化变形，充填于由刚性材料构架成的网状孔隙内，由此对地层产生物理堵塞，从而形成一条具有一定厚度的，较高强度和较低渗透率的暂堵带，在井筒内液柱压力大于地层压力情况下，井内液体就被阻挡在井内。作业完成后暂堵剂在地层液的反向冲刷下可排出一部分暂堵剂颗粒，而且原油和地层水可以缓慢溶解暂堵剂，这样就可以逐渐恢复地层的渗透率，从而达到暂堵剂在油层内自行解堵，保护油层的目的。
蜡球暂堵剂：蜡球暂堵剂软化点为160℃，颗粒为不规则体，粒度60-200目的颗粒为90%，不溶于水，但能很好地分散在水中。蜡球暂堵剂作用的主要机理可归纳为：①对于砂砾岩漏失层，由于蜡球颗粒在软化点以下有一定強度，小于漏失通道尺寸的颗粒可进入漏失通道，在喉道上形成桥接骨架，进而形成垫层，起到充填和桥堵的作用。②对泥岩等裂缝性漏层，由于蜡球颗粒具有一定的可塑性，固而在压差下，能被挤入小于颗粒尺寸的裂缝，起到堵塞漏层的作用。③当井下温度接近软化点时，颗粒变形可起到涂敷漏层井壁的作用。
特点：具有充填桥堵塞堵及涂敷漏层的作用。软化点达160℃可用于深井，其粒度可根据渗漏特点而定。蜡球溶于原油具有保护油层的作用。
缺点：①易在井壁处“封门”，在漏失通道中形不成架桥，使堵漏失败。应用实例：C126-5-12井
D-1修井冲砂暂堵剂
①选材：粒径合适、保护油气层、修井液流动性好、配制成本低、选择高分子材料A、B及冻胶等作为基液。
②评价方法：选取40-60目、30-40目、大于20目之间的砂子，分别按照60%、25%、15%的比例混合均匀，加入试验仪器中，厚度2厘米，砂垫孔隙度30%。将仪器下针型阀拧紧，然后加入配置好的ND-1修井冲砂暂堵液至刻度线，封紧上盖。打开气瓶，将减压阀压力调至1.5兆帕，打开仪器下针型阀四分之一圈，开始记时，并记录漏失情况。关闭气瓶、下针型阀，打开放气阀，将仪器内气体放干净，打开上盖，观察暂堵层形成情况并记录。
③单项试验及室内评价：
基液选择：
高分子基液选择：-0.5%A+0.5%B 冻胶基液选择：天然聚合物：0.5%、PH值调节剂:0.2%、络合剂：0.07%
暂堵剂加量及评价试验：
高分子胶液为基液的试验：根据以上所优选的基液，选择不同的暂堵剂进行加量及评价试验，基液配方为：0.5%A+0.5B
通过大量的室内试验，我们研究出适合于不同井型、不同漏失类型的ND-1携砂暂堵液，ND-1携砂暂堵液能够在施工过程中迅速形成薄而致密的暂堵层，并且能够承受较大的正向液柱压力，从而建立循环，将井内砂粒携带干净，完成冲砂作业。可节约冲砂施工费用和工期可保护油气层，提高单井产量，延长冲砂作业周期，节约成本。
三、结论
1、井筒内存在正压差、地层中存在漏失通道是油水井漏失的主要原因；
2、地层漏失易导致油层损害、无效施工以及井喷、卡钻等事故；
3、对于漏失不严重的地层可根据地层压力调整冲砂液的密度，从而达到“压而不死，活而不喷”的目的；
4、D-1型修井冲砂液暂堵剂是目前冲砂施工较为理想的工作液。使用ND-1修井冲砂暂堵液能有效地将井眼内的沉砂完全清洗、携带干净，从而间接地延长作业周期，节约了因需要冲砂作业造成的成本增加。使用ND-1修井冲砂暂堵液进行冲砂,可明显降低井筒内砂柱形成速度。
【关键词】负压捞砂工艺；漏失井
胡庆油田有些井出砂油层具有高孔隙度、高渗透性的特点，修井过程中冲砂作业频繁，因地层裂缝或亏空，常常导致油层漏失，使冲砂施工无法进行，特别是油田开发进入中后期，地层亏空更加严重，层间矛盾更加突出，油井漏失现象尤为严重，冲砂施工时冲砂液漏失，冲砂液携砂能力下降，地层砂无法冲出，导致无效施工。严重时，将造井喷、卡钻等事故发生。
一、井漏产生的条件
油水井地层漏失是作业施工中常见的井下复杂情况之一，井漏的产生必须具备三个必要条件：1、对地层存在着正压差，井筒工作液的压力大于地层孔隙、裂缝或溶洞中液体的压力（即地层孔隙压力），这样才有可能把工作液压入漏失通道；2、地层中存在着漏失通道及较大的足够容纳液体的空间。若地层中不存在任何可以流入外来液体的各种通道如孔隙、裂缝等，那么外来工作液就无法流入地层中。只有当地层中有足够大的容纳液体的空间时，才有可能构成一定数量的漏失。3、通道的开口尺寸应大于外来工作液中固相的粒经。
二、漏失井冲砂施工的技术措施
1、选择冲砂液 对于漏失较为严重的地层，如何选择恰当比重的冲砂液，能保证地层不喷不漏，是漏失井冲砂施工中的难点，因此针对冲砂施工过程中的工艺特点应：①根据地层漏失情况确定地层压力；②根据地层压力确定冲砂液比重；③运用屏蔽暂堵技术达到减少入井液的漏失量，保证冲砂施工的正常进行。
选择适当的冲砂液比重，即使冲砂液在井筒中的重量来制止井喷，要求冲砂液柱形成的井底压力，至少与地层的静压力平衡，P油层= P液柱+ P井口，在冲砂过程中 P井口=0，因此P液柱=P油层=r液H/10，在考虑平衡不稳定的安全系数K时，r液=10KP油层/H
P油层—油层静压 公斤/厘米2
P液柱—井内液柱压力 公斤/厘米2
P井口—井口压力表压力 公斤/厘米2
r液—压井液密度 公斤/厘米2
H—井深 米
K—考虑平衡不稳定的安全系数 一般在1.05-1.1
1、暂堵剂的使用。要阻止入井液进入地层，可以采取近平衡压井的方法，调整入井液的密度，从而达到“压而不死，活而不喷”，但是对于一些特殊的井下施工如冲砂、钻塞等，以及井筒内存在多个压力层系的油水井就无法阻止入井液进入地层，此时就只能采取暂堵油层的方法。施工前预先向油层挤入暂堵剂，暂堵剂中的较硬的刚性材料作为架桥粒子，在地层岩石的孔隙喉道处架桥，暂堵剂中的较软的材料在压力、温度作用下软化变形，充填于由刚性材料构架成的网状孔隙内，由此对地层产生物理堵塞，从而形成一条具有一定厚度的，较高强度和较低渗透率的暂堵带，在井筒内液柱压力大于地层压力情况下，井内液体就被阻挡在井内。作业完成后暂堵剂在地层液的反向冲刷下可排出一部分暂堵剂颗粒，而且原油和地层水可以缓慢溶解暂堵剂，这样就可以逐渐恢复地层的渗透率，从而达到暂堵剂在油层内自行解堵，保护油层的目的。
蜡球暂堵剂：蜡球暂堵剂软化点为160℃，颗粒为不规则体，粒度60-200目的颗粒为90%，不溶于水，但能很好地分散在水中。蜡球暂堵剂作用的主要机理可归纳为：①对于砂砾岩漏失层，由于蜡球颗粒在软化点以下有一定強度，小于漏失通道尺寸的颗粒可进入漏失通道，在喉道上形成桥接骨架，进而形成垫层，起到充填和桥堵的作用。②对泥岩等裂缝性漏层，由于蜡球颗粒具有一定的可塑性，固而在压差下，能被挤入小于颗粒尺寸的裂缝，起到堵塞漏层的作用。③当井下温度接近软化点时，颗粒变形可起到涂敷漏层井壁的作用。
特点：具有充填桥堵塞堵及涂敷漏层的作用。软化点达160℃可用于深井，其粒度可根据渗漏特点而定。蜡球溶于原油具有保护油层的作用。
缺点：①易在井壁处“封门”，在漏失通道中形不成架桥，使堵漏失败。应用实例：C126-5-12井
D-1修井冲砂暂堵剂
①选材：粒径合适、保护油气层、修井液流动性好、配制成本低、选择高分子材料A、B及冻胶等作为基液。
②评价方法：选取40-60目、30-40目、大于20目之间的砂子，分别按照60%、25%、15%的比例混合均匀，加入试验仪器中，厚度2厘米，砂垫孔隙度30%。将仪器下针型阀拧紧，然后加入配置好的ND-1修井冲砂暂堵液至刻度线，封紧上盖。打开气瓶，将减压阀压力调至1.5兆帕，打开仪器下针型阀四分之一圈，开始记时，并记录漏失情况。关闭气瓶、下针型阀，打开放气阀，将仪器内气体放干净，打开上盖，观察暂堵层形成情况并记录。
③单项试验及室内评价：
基液选择：
高分子基液选择：-0.5%A+0.5%B 冻胶基液选择：天然聚合物：0.5%、PH值调节剂:0.2%、络合剂：0.07%
暂堵剂加量及评价试验：
高分子胶液为基液的试验：根据以上所优选的基液，选择不同的暂堵剂进行加量及评价试验，基液配方为：0.5%A+0.5B
通过大量的室内试验，我们研究出适合于不同井型、不同漏失类型的ND-1携砂暂堵液，ND-1携砂暂堵液能够在施工过程中迅速形成薄而致密的暂堵层，并且能够承受较大的正向液柱压力，从而建立循环，将井内砂粒携带干净，完成冲砂作业。可节约冲砂施工费用和工期可保护油气层，提高单井产量，延长冲砂作业周期，节约成本。
三、结论
1、井筒内存在正压差、地层中存在漏失通道是油水井漏失的主要原因；
2、地层漏失易导致油层损害、无效施工以及井喷、卡钻等事故；
3、对于漏失不严重的地层可根据地层压力调整冲砂液的密度，从而达到“压而不死，活而不喷”的目的；
4、D-1型修井冲砂液暂堵剂是目前冲砂施工较为理想的工作液。使用ND-1修井冲砂暂堵液能有效地将井眼内的沉砂完全清洗、携带干净，从而间接地延长作业周期，节约了因需要冲砂作业造成的成本增加。使用ND-1修井冲砂暂堵液进行冲砂,可明显降低井筒内砂柱形成速度。