堵漏技术智能凝胶
一、智能凝胶堵漏对象
智能凝胶堵漏主要对付大漏、失返、返出量太小(漏速几十方以上/小时)的裂缝性、溶洞性、破碎性地层;用桥塞堵漏、随钻堵漏等方法无法解决的漏失问题。
二、智能凝胶堵漏剂特点
工作液中,智能凝胶堵漏剂分子在低剪切速率(约7s-1)或静止状态下,能形成分子间连接(一种物理交联),其粘度达几万(1-3万)Mpa.s,高速梯度下(约1100s-1)能剪切变稀,仍具有较高的粘度,粘度可达100-50Mpa.s。智能凝胶堵漏剂工作液具有剪切稀释能力,具有静止和低剪切下的高强度、发育的空间网状结构、高切力、高粘度和高弹性。
三、智能凝胶堵漏优势和原理
1、可对付漏失位置不好确定(确定不准);
2、可对付大漏、失返、返出量太小(漏速几十方以上/小时)的裂缝性、溶洞性、破碎性地层;
3、该堵剂的堵漏工作液不易与地层水相混,能进入漏层排挤地层水,占据水空间。其它堵剂要与地层水混合(相溶)变稀,易流走;
4、可停钻堵漏;
5、该堵剂工作液是无固含流体,不存在固体颗粒堵漏工作液对漏失层孔隙或裂缝大小、形状的匹配问题。能自动根据漏失层压差大小,依次进入相应漏失层,因而可一次作业完成对多套漏层的封堵;
7、停钻、利用漏失压差或人为轻蹩压挤堵漏,
有意让堵漏液向漏失层漏失,排挤地层水,同时向地层深处继续走一段距离,随着这过程的进行,漏速慢慢降低,工作液中堵漏剂分子间物理交联形成的网状结构逐渐发育,堵漏液粘度、强度、切力和弹性急剧增大,反过来又导致堵漏液流动更慢。3-5小时后,该堵漏液楦塞在漏失层粘度大(几万Mpa.s)、切力、弹性和静结构足够大,足以抵抗外来力(漏失压差)的破坏,最终成功堵住漏层。其它堵剂易与地层水混合(相溶)变稀,有可能能停下来,但结构弱、粘度小、强度低,因此,它易流走;
8、只要设计合理(进入漏层的堵液楦塞长度足够),该堵漏液停下来后(即堵住后),其粘度、结构力、强度等足以抵抗循环压力和其它外来力的破坏。
9、当推动力超过智能凝胶堵漏液静切力、结构力,能破坏其强度时,堵漏液就会继续深入漏失层,并重新在更深的地层建立平衡形成楦塞
四、注意事项
1、能用桥塞堵漏、随钻堵漏等方法解决的漏失问题,不用此法堵漏;
2、它不完全属于静止堵漏;
3、堵液用水。水的总矿化度小于3000mg/L,其中,Ca2+、Mg2+等高价离子总矿化度小于100mg/L; 6、堵液本身性能按产品使用说明书核定、复查,现场堵液性能及使用量视现场具体情况,由室内研究结果和现场要求而定; 7、配制堵液以静切力30-45格/1min(3转稳定值),高速梯度下(约1100s-1)达100-50MPa.s,低速梯度下(约7s-1)达1-3万MPa.s为基准。
五、漏失压差求法
1、准确知道地层压力和漏失后原液面高度,反过来也知;
2、准确知道泥浆密度、循环压耗;
3、准确求出漏失压差:泥浆柱静压力+循环压耗—地层压力=漏失压差
准确求出了漏失压差(泥浆柱静压力+循环压耗-地层压力)后,为确定漏失量、堵液量、井内堵液高度和灌原泥浆量提供依据。
六、堵液量计算算例
如漏失层位置在3000米,泥浆密度1.40g/cm3,钻头直径81/2”,若按第1种堵液来算,设堵液密度为 1.00g/cm3,那么堵液量大约为35-40方,此时,堵液高度大约1000米;若打入50方堵液,此时,堵液高度大约1500米,其余类推,剩余上部井段用原泥浆灌满。
七、智能凝胶堵漏剂类型(实际上3大配方)
1、浅井、温度低(50℃以内)、压力小、强度不大等情况下的智能凝胶堵漏剂ZND-2
配方:0.5-1.2%ZND-2+H2O,条件:浅井、温度低(50℃以内)、压力(差)小、强度不大,但粘度高。一般情况下, ZND-2加量为0.8%就可以了,视现场情况而定。还可用于表层砾石层堵漏。
原理:在井下一定温度(50℃以内)和高PH下, ZND-2遇水后水解成—COOH,与Ca2+反应,生成交联物,此交联物具有较强结构、强度、切力、和高粘度。
2、高温(50℃以上) 、深井、高压差、高强度情况下的智能凝胶堵漏剂ZND-1
配方: 0.8-1.0%(ZND-1+辅剂)+H2O, ZND-1主剂加量最高不超过0.8%,辅剂加量按产品使用说明书确定,但要能保证泵送。
3、ZND-2水泥浆智能凝胶堵漏剂
配方: 0.5-0.8%ZND-2+水泥+H2O,其中水灰比按本油田常规比例,西南石油学院室内研究结果推荐的水灰比为0.45,初凝时间为2-3小时。
配制:在0.5-0.8%ZND-2+H2O中,直接加水泥。先让ZND-2在水中溶涨完后,再按水灰比0.45,计算好水泥量,直接加入配好的ZND-2凝胶体系中,搅拌均匀后,测得其初凝时间为2-3小时。
按此配方配成所需的堵液量(水泥浆),与第1种相比,只是堵液密度不同,要注入的堵液量和灌的原泥浆量多少不同而已。另外,确定好并注入完堵液量(水泥浆)后,将光钻杆提起来,让其漏失、按前述原理堵漏,留在井内的水泥浆侯凝,堵住后,钻开水泥塞。