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胜采工艺研究所封堵工艺技术简介套管漏失封堵炮眼由于油水井老化、腐蚀以及压力等因素的影响，油水井套管会出现不同程度的损坏而导致油水井无法正常生产由于层系调整、改层等措施，使采油生产管柱复杂，增加了维修难度且不能保证生产管柱的正常生产封堵是以一定的排量将测量好密度的水泥浆挤压到封堵点，通过地层温度、水泥浆滤失凝固在封堵点形成坚实、致密的水泥环，达到炮眼、漏失点堵死不漏失的目的。封堵施工管柱图封堵点笔尖砂面1896工作原理：封堵工艺发展历程超细水泥高水膨胀粉G级油井水泥不钻塞工艺低滤失水泥触变水泥触变水泥9899200020012003-2005优点：封堵强度最高缺点：材料成本较高适用于低渗油层炮眼和管外窜封堵优点：材料成本便宜，封堵强度高缺点：滤失量大、施工安全差，封堵层数多时，成功率较低。适用于中、高渗油层炮眼封堵，G级油井水泥优点：滤失量小，缓凝时间长，提高封堵效果以及施工安全性。适宜于多层封堵低滤失水泥优点：不钻塞缺点：炮眼封堵剂为树脂材料，封堵强度较低，易老化，有效期1年封堵材料成本高。适用单层封堵套管存在问题井。不钻塞工艺适用于浅层套管堵漏以及严重漏失井的封堵炮眼。适用单层封堵。触变水泥超细水泥初凝时间和固结强度可调，微膨性，流动悬浮性好，具有良好的可泵性，易钻塞，适用于浅层套管堵漏、严重漏失井的封堵井。适用多层封堵。高水膨胀粉低滤失炮眼封堵剂降失水剂JS-1是通过化学合成反应,在水溶性高分子聚合物上引入磺甲基(-CONHCH2SO3Na)基团而成的。磺甲基(-CONHCH2SO3Na)基团在水泥浆中成为阴离子吸附在带正电荷的水泥颗粒表面，一个聚合物大分子可以吸附很多水泥颗粒，阻止水泥颗粒聚结，保持水泥颗粒大小的适当分布，形成的滤饼致密、坚韧、失水量降低，-CONHCH2SO3Na越多，吸附的水泥颗粒越多，使水泥的级配好，更易形成致密的滤饼，阻止了水的流过，水泥浆的失水大大降低，降失水性能更好。技术原理不同水泥随时间抗压强度01234024487296120时间（h)抗压强度（MPa）空白水泥低滤失堵剂JS-1对水泥石抗压强度的影响触变性水泥堵剂介绍当触变水泥浆进入漏失层后，其流速减慢，浆体网状结构迅速形成，随之水泥浆的流动阻力增大，能够控制水泥浆体向高渗透或裂缝性孔洞地层的漏失速度，使得水泥限制在井筒周围，漏点得到较好的密封，这种网状结构的形成，可以大大提高堵漏的成功率。触变水泥可用于松散地层和易漏地层的注水泥作业、补挤水泥以及修补破裂或被腐蚀的套管漏洞等。水泥浆的触变性是指搅拌后水泥浆变稀，静止后水泥浆变稠的特性。一经搅动或摇动,凝固的浆体又重新获得流动性,若再静止又重新凝固,这样可重复多次。作用机理触变水泥形成原理水泥中加入触变剂配制成水泥浆后，触变剂首先水化，而后与铝酸三钙（C3A）反应生成硫代铝酸钙矿物，这种矿物也称为“钙铝钒”，其化学反应方程式如下：技术原理H2O3触变剂+3CaOAl2O3-----3CaOAl2O33GaSO432H2O(钙铝钒)技术原理钙铝钒以针状的、似六方的单轴晶体存在，并沉积在水泥颗粒的表面。钙铝钒晶体的出现，会促进水泥颗粒之间较大的自然结合，导致网状结构的形成。当搅拌时，网状结构很容易破坏，水泥浆又转变为流体状态。该体系除具有触变性外，当水泥浆开始凝固后，钙铝钒继续形成，结果在水泥基体内部产生体积膨胀，使得该体系具有微膨胀性(线膨胀率0.1-0.2%)。30min后的触变水泥状态30min后的G级水泥状态触变水泥浆静止不同时间静切力随静止时间变化情况00.050.10.150.20.250.35203550658095110125140155170185时间（min)压力（MPa)空白水泥触变水泥30min后触变水泥的状态30min后G级水泥的状态性能特点触变水泥浆的静切力随着时间的增加变化速率较快，在短时间内就可以达到较大的静切力,空白水泥浆的静切力随着时间的增加变化速率较慢，静切力也比较低。触变剂加量对水泥浆触变时间的影响010203040506070809001235710TC-1加量(%)触变时间（min）性能特点随着触变剂加量的增加，触变时间逐渐缩短，可根据不同井深进行调节。触变性水泥抗压强度的影响不同水泥随时间抗压强度曲线（30℃）012310203040506070时间（h）抗压强度（MPa）空白3%触变剂3%触变剂+早强剂不同水泥随时间抗压强度曲线（40℃）02410203040506070时间（h）抗压强度（MPa）空白3%触变剂3%触变剂+早强剂空白水泥和触变剂水泥随着时间变化抗压强度的差异不大，但加入早强剂后，早期抗压强度增长较快,30小时后强度均提高了一倍,分别为1.8Mpa(30℃)和3.1Mpa(40℃),能够满足现场施工要求，且不影响体系的触变性,由此确定了最佳配方:触变剂加量:3∽10%;早强剂加量:2∽4%。室内研究初凝时间:3∽4h不钻塞炮眼封堵工艺技术堵剂的封堵机理：主要是用悬浮液携带表面涂有树脂的颗粒小球注入油井射孔井段，悬浮液进入地层，涂树脂的颗粒小球由于直径较大不能进入地层而过滤堆积在油井与地层连通的炮眼处，高压下形成致密滤饼，在地层温度和井筒与地层之间的高压差作用下，经压实固化作用，形成耐温耐压的坚硬栓塞，从而将炮眼有效封堵。（对漏失严重井可先用廉价预堵剂对油层进行预封堵，再用炮眼封堵剂封口）。套管中的堵剂因无法将其中的液体滤失掉，形不成滤饼，不能压实固化，关井憋压候凝完成后，可用原封堵管柱冲洗井，将套管中的堵剂冲洗出来即可。封堵机理ND系列炮眼封堵剂介绍1、外观：灰黑色颗粒。2、成分：树脂含量40%，固化剂，无机载体等;3、密度：1.2g/ml。树脂涂层无机载体室内实验数据实验温度60~80℃实验压力0.2~5MPa实验结果：1、砂子接触处固结，固结强度与压差压力有很大的关系。2、压力越大，形成的滤饼越致密，固结强度越大。3、温度50~150℃条件下均能固结，温度越高，固结速度越快，固结强度越大，影响程度相对较小。4、完全固结时间：10~18小时。5、固结体抗压强度：≥10MPa突破压力：50MPa;抗弯曲强度:≥60MPa高水膨胀水泥属于“特种水泥”的一种，其主要成分包括：铝矾土、石灰石、石膏及悬浮剂、缓凝剂等添加剂。高水膨胀粉介绍成岩硬化机理成岩硬化机理水化溶解期胶结固化期水泥颗粒溶解、水化，发生沉淀凝结反应，形成大量的钙钒石。形成最佳针状结构状态的钙钒石，填充在已形成的钙钒石网状结构中，随着这种针状结构晶体的不断增加胶粒逐渐缩小，直到最后大部分胶粒被结晶化，浆体就变成了强度较高的硬化体。A1OHOHOHCaCaCaOHOHOHA1OHOHOHCaCaOHOHOHA1Ca硬化体结构注：O代表H2O，柱状单元可重复的距离为10.7nm分子式为3CaO.Al2O3.3CaSO4.32H2O25℃初凝时间1.51.71.81.65678910111.41.51.61.71.81.9密度（g/mL)时间（h)初凝时间不同温度下不同密度水泥浆初凝时间GSY高水膨胀水泥技术性能特点45℃初凝时间1.51.61.71.822.533.544.555.566.51.41.51.61.71.81.9密度（g/mL)时间（h)初凝时间65℃初凝时间1.51.61.71.85070901101301501701902101.41.51.61.71.81.9密度(g/mL)初凝时间（min)初凝时间抗压强度抗压强度与时间关系01234562h24h7d28d时间抗压强度固结时间2h24h7d28d抗压强度0.82.54.55初凝时间：6h、可泵时间：6h01234561d3d7d14d28d强度MPa1d3d7d破型时间与恢复强度关系重结晶能力：高水材料硬化体断裂后，经过一段时间，断裂硬化体裂缝能够重新弥合而恢复强度。其技术特点：1、灰比、水化程度高，流动悬浮性好，具有良好的可泵性2、具有较强的重结晶能力3、堵剂可微膨胀、能与周围介质形成牢固的界面胶结4、固结强度可调堵漏剂用量的确定：1、堵剂进入地层的情况。当漏点外是裸露的未压实的地层时,堵剂进入地层后,呈放射状扩散、圆形桶板状分布,则堵剂用量Q1为:1Q1=-πL(2R2+r2)3Q1-堵漏液用量,m3;L-处理井段长度,m;R-处理地层半径,m;r-油层套管半径,m2、堵剂进入油层套管和技术套管的环形空间。若堵剂进入油层套管和技术套管的环形空间,达到二次固井的目的,则堵剂用量Q2为:Q2=πL(R2-r2)L-二次固井处理井段长度,m;R-技术(表层)套管半径,m现场配制设备进水口出浆口液压马达，接通井机放水口优点:1、堵剂配置均匀2、堵剂密度容易控制缺点：1、无法实现堵剂的连续注入2、一旦管线或地面设备出现问题耽误配制及注入时间，堵剂发生较强触变，可能引发井下事故。封堵施工工序多、周期长以填砂封堵上部射孔炮眼井为例：封堵工序流程如图，施工周期一般在10-15天，每道工序都是必不可少的，无论哪道工序出了问题都有可能导致封堵的失败。探砂面通井下封堵管柱油套管试压填砂打丢手封堵施工关井候凝捞丢手冲砂磨铣试压钻塞下完井管柱探冲砂为保证封堵工具能够准确下到位以及堵剂能够进入油层，必须保证油层下界至少10m没有砂面（小口袋井例外）。1、监督冲砂到设计位置位并落实砂面位置。2、监督出口，保证冲砂干净彻底。工序监督点通井通井是为防止套变缩径而导致工具下不到位，监督人员必须监督通井到设计位置。1、通井规规格是否为设计规格。2、通井位置是否达到设计深度。3、若通井遇阻记录遇阻深度。4、通井规提出后检查表面是否有划痕。打丢手、填砂封上采下时,生产层是需要保护的，若生产层离人工井底或鱼顶太远，靠填砂保护需砂量太大而且延长施工周期，因此我们在封堵井段与生产层之间打个丢手，再在丢手上填30米砂子保护。1、丢手位置是否在设计位置。2、填砂深度是否设计深度。油套管试压油套管的完好是封堵成败的关键条件，一旦油套管出问题，就会造成卡管柱的工程事故，严重的会导致油水井的报废，因此油套管试压监督人员一定按照设计严格监控，达不到设计要求不得进行下一步施工。1、油套管试压是否达到设计要求压力。2、压力是否稳定不降。3、封隔器是否下到设计位置。下封堵管柱若管柱下到油层以下，就会导致“插旗杆”事故，即油管被水泥固结在套管内，致使油管乃至整个油水井都报废，因此管柱的下入深度要严格按照设计执行。封堵层笔尖砂面封堵管柱示意图封堵施工封堵施工主要由设计单位负责组织施工和技术指导，监督的工作是清点用料，施工完毕与设计单位和作业单位核对。候凝堵剂进入地层后需一定的凝固时间才能达到生产要求的强度，因此候凝时间一定要按照设计执行，不能因赶作业进度而提前钻塞。1、监督候凝时间是否达到设计时间。2、憋压候凝的井监督井口不能放压。钻塞、试压封堵施工过程中为保证成功率，堵剂不会完全顶替到封堵层里，会在套管里遗留一部分，这些堵剂凝固后就只能用钻头钻开。1、钻前套管试压，试压达不到设计要求停止钻塞2、钻开封堵层后进行全井套管试压，试压达到设计要求后方能进行下一步。磨铣由于钻塞后，套管壁会残留部分堵剂碎块，这些套管壁残留的堵剂有时会导致生产管柱下不到位，因此需要在钻塞段进行反复磨铣后才能进行下一步施工。井例人工井底2257.46m防顶位置1699.67m水泥返高915.4m套管尺寸Φ140mm套管下深2281.96m套管壁厚7.72mm最小内径124.3mm油补距2.36m投产日期1974.9.30射开层位沙二83-91油层井段m2105.2-2171.0厚度/层数37m/厚度m53.2实射厚度m2105.2-2171.0厚度m373-3-128油井封堵事故1、油井基本情况：1.冲砂2.通井3.油套管试压4.填砂至2050m5.管柱为光管完深1896.0m，封堵施工6.管柱被卡，解卡无效2、施工目的：封堵套漏点1912-1920米3、施工工序：封堵施工管柱图套漏点19121920套漏点1700笔尖砂面20501896封堵施工管柱图套漏点19121920套