20
胶 结 强 度
10 15
MPa
5
0
0 2 10 12 1 1 1 20 22 2
时间 h
驻留性和胶结强度 实验（大排量） 实验（大排量）
20
胶 结 强 度
10 15
MPa
5
0
0 2 10 12 1 1 1 20 22 2
时间 h
封堵层的形成速度 和强度试验
样品号 封堵层形成 时间 （s） ） 67 45 28 无封堵层形 成 无封堵层形 成 封堵层 厚度 （mm） 28 30 32 0 封堵层 粘接强 度
侧10-56井施工过程 10-56井
该井施工前试挤压力仅为5MPa 根据封窜井段和平衡压力下的注入量设 计新型化学堵剂用量6t 施工中堵剂进入窜漏井段0.5m3后注入压 力开始平稳上升，达到20MPa后通过间断 变更注入排量确保悬挂器的安全和堵剂 有效地进入窜漏层 施工结束时压力23MPa，稳压15min不降
新型化学堵剂的性能特点
新型化学堵剂能够实现找漏堵漏施工一 体化
–由于新型化学堵剂在进入封堵目标层后能快
速形成网状封堵层，使施工压力明显升高 （上升幅度3-15MPa），从而能够在堵漏修 复施工时及时发现漏层，实现找漏堵漏施工 一体化，使该堵剂能用于无法确定漏层位置 的井[3]。而普通堵剂无法在封堵目标层快速 形成封堵层，因而无法找漏
胶 结 强 度 MPa
10 9 8 7 6
1 0
0 10 0 0
时 间 min
常规无机堵剂强度随时间 的变化（ 30min） 的变化（0-30min）
0.5
胶 结 强 度 MPa
0.45 0.4 0.35 0.3 0. 5 0. 0. 5 0. 0.05 0
0 0 0 30
时 间 min
新型堵剂胶结强度随时间的 变化关系(0 (0变化关系(0-24h) 40
新型化学堵剂的性能特点
新型化学堵剂具有较高的界面胶结强度
–新型化学堵剂采用多种功能性活性材料，从
改善堵剂固化体界面微观结构入手，优化水 化产物的化学组分，消除了在井下温度、压 力和流体的动态冲蚀条件下使封堵失效的各 种内在隐患。
新型化学堵剂的性能特点
新型化学堵剂能够从根本上提高堵漏施工的安 全性，给各种高难度复杂井的施工创造有利条 件
新型化学堵剂基本性能 的评价实验
堵剂的驻留性和胶结强度 封堵层结构形成速度 堵剂的抗冲蚀性能 堵剂的施工性能 堵剂的抗温性能
驻留性和胶结强度实验
样品号 1#配方 配方 2#配方 配方 3#配方 配方 油井水 泥 超细水 泥 网状结构形 成时间 （s） ） 45 34 20 无网架结构 形成 无网架结构 形成
网状结构形成 后的承压能力 （MPa） ）
突破压力 （Mpa） ） 6．0 ． 7．5 ． 8．5 ． 3．8 ． 4．5 ．
击穿压力 （Mpa） ） 12．0 ． 16．0 ． 24．0 ． 7．5 ． 8．2 ．
2．5 ． 3．5 ． 4．0 ． 0
0
堵剂强度随时间的变化关系 (0(0-30min)
温度℃
温 度与 胶结 强 度之 关 系
室内试验
固化体微观结构研究 油井水泥固化体微观结构 新型化学堵剂固化体微观结构
室内试验（静态养护） 室内试验（静态养护） -油井水泥固化体内部微观结构
室内试验（动态养护） 室内试验（动态养护） -油井水泥固化体内部微观结构
室内试验（动态养护） 室内试验（动态养护） -油井水泥固化体内部微观结构
新型化学堵漏修复技术的 研究与运用
编写人：杨振杰 西安石油大学石油工程学院
新型化学堵漏修复技术 的运用领域
封堵大孔道，调层增产的油气井； 封堵水层和高压盐水层； 挤堵炮眼。 因固井质量差，造成层间窜和水淹油层， 无法正常生产的油水井； 因自由段套管和封固段套管腐蚀破损造 成漏失，影响正常生产的油水井
0.8:1.0
15/17.4
1.0:1.0
27.5
25.0
2.5
2.8/5.5
12/13.5
1.2:1.0
54.0
43.0
11.0
3.0/6.0
9/10.5
室内试验室内试验-性能评价实验
温度与胶结强度的关系
40 30
胶 强 MPa 结 度
20 10 0
30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140
和封固段套管变形破裂造成的漏失 严重，且漏失点多，具体位置不清， 多次上大修无法修复，准备报废
文33-107井 33-107井
施工工艺 应用找漏堵漏一体化工艺，进行自 由段破漏套管的化学堵漏修复 S2下2，4，52762.6-2880米的挤堵封层 应用找漏堵漏一体化工艺，封固段 变形破裂段套管严重窜漏的堵漏修 复
胶 结 强 度 MPa
30 20 0 0
0 2 4 0 2 时间 h 4 20 22 24
20
常规无机堵剂强度随时间 的变化（ 24h） 的变化（0-24h）
胶 结 强 度
10 15
MPa
5 0
0 2 10 12 1 1 1 20 22 2
时间 h
超细水泥强度随时间 的变化（ 24h） 的变化（0-24h）
新型化学堵剂的性能特点
新型化学堵剂能够快速形成具有一定强度的整 体网架结构，从而解决了堵浆的驻留性问题 对于套管破损位置在自由段或高渗透的大孔道 地层，新型化学堵剂能在封堵目标层快速 （30s左右）形成具有一定承压能力（4MPa左 右）的网状封堵层[3]，使化学堵剂能有效地驻 留在目标层，不会流失，从而大幅度提高了封 堵成功率
室内试验（动态养护） 室内试验（动态养护） -新型化学堵剂固化体界胶结界面微观结构
室内试验（动态养护） 室内试验（动态养护） -新型化学堵剂固化体界胶结界面微观结构
油井水泥堵剂胶结界面微观结 构模型（静态养护）
钢管
固化体本体
油井水泥堵剂胶结界面微观结 构模型（动态养护）
钢管
固化体本体
新型化学堵剂胶结界面微观结 构模型（静态养护）
压力 MPa 31
1400m
套 漏 段
水泥返高 2268m
2300m
12 1400 2200m
井 深 2300
施工演示示意图
施工压力变化示意图
文33-107井 33-107井
施工效果
试压情况：套管自由段15MPa ，封固段 25MPa，挤堵封层段35MPa 投产情况：日产原油8-13t,经注水见效后， 产量稳到30t/d 施工成本：三次施工总费用25万元
施工工艺
根据施工井的具体情况，制定配浆方案， 使之适应不同套管破损程度、不同井温 和不同漏失特征的施工井 根据施工难度和深度，选择空井筒全井 平推、下管柱挤堵和下管柱下封隔器挤 堵等施工方法 在现场施工过程中动态调整各项施工参 数
文33-107井 33-107井
完钻井深：3300M 水泥返高：2268M 投产日期：1984年4月 存在问题：自由段套管腐蚀穿孔漏失
（KPa） ）
备注
1#配方 配方 2#配方 配方 3#配方 配方 油井水 泥 超细水 泥
32．66 ． 41．16 ． 50．39 ． 0 全部穿过 模拟漏层 全部穿过 模拟漏层
0
0
新型化学堵剂施工性能实验
堵剂:水 (g/g) 表观粘 度 (mPa.s) 15.5 塑性粘 度 (mPa.s) 15.0 动切 力 (Pa) 0.5 初切/ 终切 (Pa) 2.5/5.0 初凝 /终 凝(h)
实验仪器
封堵结构模拟试验仪 主要用于测定堵剂在漏失层内形成 封堵层的速度 抗压强度和应变试验仪 主要用于测定封堵层的结构强度
实验仪器
采用XRD、SEM、TGA等微观结 构测试方法观察封固材料浆体试 样固化体内部和界面微观结构 ， 研究作用机理
新型化学堵剂的基本成份
结构形成剂 胶凝固化剂A和B 膨胀型活性填充剂 活性微晶增强剂 活性增韧剂 施工性能调节剂
室内试验（动态养护） 室内试验（动态养护） -新型化学堵剂固化体内部微观结构
室内试验（动态养护） 室内试验（动态养护） -新型化学堵剂固化体内部微观结构
室内试验（静态养护） 室内试验（静态养护） -新型化学堵剂固化体界胶结界面微观结构
室内试验（动态养护） 室内试验（动态养护） -新型化学堵剂固化体界胶结界面微观结构
文33-107井
套损 1500m 2268m 套损 2300m 出水层 2762-2880m 3300m
文33-107井第一次施工示意图
11
850m 套漏段
压力 MPaຫໍສະໝຸດ 1500m水泥返高 2268m
2 0 施工演示示意图
50
780
900
井 深 1500
施工压力变化示意图
文33-107井第三次施工示意图
新型化学堵漏修复技术研究 能够解决的具体问题
堵剂的驻留问题，减少堵剂用量，保护 储层 解决油水井堵漏效率问题，保证多压力 系统长井段井一次施工成功 强采强注条件下提高措施井施工有效期 的问题 施工安全性问题
新型化学堵漏修复技术 的研究内容
模拟井下高温高压条件下化学堵漏工况 的实验手段及方法的研究 新型化学堵漏修复机理研究 驻留性强、界面胶结强度高、施工性能 好的新型化学堵剂的研究 现场施工工艺的研究
钢管
固化体本体
新型化学堵剂胶结界面微观结 构模型（动态养护）
钢管
固化体本体
机理分析
新型化学堵剂进入封堵层后，能够通过特殊的 机制，快速形成网架结构，有效地滞留在封堵 层内 通过各种材料的协同增效作用，在胶结界面形 成高强度、耐高压水流冲蚀的水化产物 微膨胀和活性微细材料的填充作用 多相复合材料，多次水化反应，再愈合机理