(1)堵漏机理
①架桥封堵,降低封堵层渗透率:弹性孔网堵漏材料可在井底压差作用下挤入裂缝,适应不同开度地层裂缝(自适应性),在裂缝处形成一个过滤网,同时起到骨架支撑的作用,变缝为孔,降低裂缝封堵层渗透性,降低漏失速率;;
②捕集作用:弹性孔网材料易于捕获其他类型堵漏材料,形成三维立体封堵隔墙(层),提高堵漏材料在裂缝中的滞留能力,提高堵漏成功率;
③提高封堵层承压能力:填充材料在过滤网中不断堆积,封堵域较长,大量弹性孔网堵漏材料封堵隔墙协同作用,承担外部载荷,提高了封堵层的致密承压能力。
(2)堵漏剂配方
基于新研选的弹性孔网堵漏材料,协同其他不同类型刚性颗粒、弹性颗粒、纤维类堵漏材料等不同类型防漏堵漏材料,借助长裂缝封堵模拟实验装置,室内开展长裂缝封堵评价实验,优化形成不同开度裂缝的堵漏剂配方。
开度2×1mm楔形长裂缝的堵漏剂配方,具体配方为:4%GDJ-2 + 1%RDJ-2 + 3%GDJ-3 + 1%RDJ-3 + 3%GDJ-4 + 1%RDJ-4 + 2%GDJ-5 + 0.2% RDJ+0.08%EMM。
表1 楔形长裂缝复合封堵实验配方(2×1mm)
表2 楔形长裂缝复合封堵实验结果(2×1mm)
(3)现场应用
高弹性孔网式堵漏剂采用具有抗高温、易变形的高弹性孔网材料作为骨架材料,能有效进入漏层内部形成架桥。
填充材料选择强吸附性材料,可对网格孔隙进行有效填充。
该堵漏剂全部采用惰性材料配制而成,可在漏点快速形成堵层封堵漏失,适应深部地层漏失的堵漏。
2019年研制成功并生产高弹性孔网式堵漏剂20吨,在四川元坝701井、威页35-4HF井、威页35-7HF和双34-55H2井成功进行了现场堵漏试验。
试验的成功表明该堵漏剂产品对裂缝性漏失切实可行并具有独特的技术优势。
元坝701井于2019.5.4下午16:30钻至自流井组东岳庙段2834.76米,发现漏失,漏速24m³/h;期间共漏失钻井液72方,20:30泵入高弹性孔网堵漏浆20方;起钻10柱正常循环,未见漏失,一次性堵漏成功。
对比临井元坝7井发生过10余次井漏,多次堵漏,漏失泥浆几百方,该堵漏剂产品对裂缝性漏失切实可行。
威页35-4HF井在4900m-5500m层段多次发生漏失,在5100m 处进行了承压堵漏。
利用高弹性孔网堵漏剂配制堵漏浆24m3,后关井憋压承压堵漏,套压稳定在4.7MPa,井底当量密度2.27g/cm3,节流循环排后循环提密度至2.1 g/cm3,排量提至28sl/s,未见漏失起钻下套管,承压堵漏一次成功。
该井于2019年7月23日三开钻进至井深5237.01m发生井漏,漏失1.9 m3,计算漏速11.59 m3/h,地层:龙马溪组,钻井液密度2.26g/c m3,粘度73s,泵冲79冲,泵压30MPa,排量1.42 m3/min,开始静止堵漏。
第一次配制堵漏浆20 m3(2%高弹快速堵漏剂+0.1%弹性孔网颗粒+10%复合堵漏剂+3%核桃壳(4-6mm)+3%刚性堵漏剂(1-3mm)),期间开泵环空憋压挤堵漏浆9.8 m3观察。
开泵循环,发生漏失4.97 m3,漏速4.97 m3/h。
第二次配制堵漏浆20 m3(10%高弹快速堵漏剂+0.2%弹性孔网颗粒+2%复合堵漏剂+3%核桃壳(4-6mm)+3%刚性堵漏剂(1-3mm)),期间开泵环空憋压挤堵漏浆10.5 m3观察。
开泵循环(无漏失,承压堵漏成功。
双34-55H2井位于陕北鄂尔多斯盆地伊陕斜坡构造带,该井于2019年11月6日钻进至井深2058m发生井漏,漏失15m3,计算漏速20m3/h,地层:刘家沟组-石千峰组交界面,钻井液密度1.18g/cm3,粘度37s,开始静止堵漏。
配制堵漏浆25m3(10%高弹快速堵漏剂+2%随钻堵漏剂+0.2%XC+0.2%KPAM+2%土粉),期间开泵注入堵漏浆15m3观察,顶替
泥浆16方,起钻两柱。
静置观察3h,下钻开泵钻进,无漏失,承压堵漏成功。