封窜堵漏技术(丁连民)

河南油田分公司工程院二0一一年四月化学堵漏与管外封窜技术主讲人：丁连民目录一．前言二.套漏和管外窜主要原因三.堵漏封窜主要化学用剂四.堵漏封窜施工工艺五.堵漏封窜效果评价六.堵漏封窜特色技术目录一．前言二.套漏和管外窜主要原因三.堵漏封窜主要化学用剂四.堵漏封窜施工工艺五.堵漏封窜效果评价六.堵漏封窜特色技术1.套漏与化学堵漏

套漏：是指井下套管存在漏点或错断导致注入水注入非目的层或地层水窜入油井的现象。

化学堵漏：就是采用化学的方法封堵套管漏点或错断部位，修复套管。

2.管外窜与化学封窜

管外窜：是指套管外一二界面水泥环存在通道或缝隙，导致注入水在非目的层或地层水在油井生产层间窜流的现象。

化学封窜：就是采用化学封窜剂封堵套管外一二界面水泥环存在通道或缝隙。油井方向：1）地层水沿漏点进入井筒，导致油井高含水。3.化学堵漏封窜的意义

生产层地层水地层水漏点油井方向：1）地层水沿漏点进入井筒，导致油井高含水。2）地层水沿管外窜槽进入生产层，导致油井高含水。3.化学堵漏封窜的意义

地层水管外窜槽生产层通过化学堵漏封窜措施，实现控水稳油。注水井方向：1）防止注入水沿漏点注入非目的层；

3.化学堵漏封窜的意义

非目的层漏点注水层注水井方向：1）防止注入水沿漏点注入非目的层；2）防止注入水沿管外窜槽注入非目的层。3.化学堵漏封窜的意义

非目的层通过堵漏封窜，减少无效循环，提高注水效率。注水层管外窜槽

套漏和管外窜，是油田开发过程中常见的井下故障，而且，随着油田开发的深入和井下环境的恶化，套漏井和管外窜井呈逐年上升趋势，严重影响油田生产。3.化学堵漏封窜的意义

3.化学堵漏封窜的意义

如河南油田稀油老区437Ⅱ1-2单元共有13口注水井，其中12口套损，难以实施单层精细开发，影响油藏开发效果。2211-X2212对应油井情况统计表井下故障造成有采无注B2211与X2212井陆续发生套管错断和管外窜事故，致使该区域有采无注，开发效果急剧恶化3.化学堵漏封窜的意义

3.化学堵漏封窜的意义

河南油田稠油热采区块随着热采吞吐周期的提高，井筒状况逐年变差，每年新增套损井100口以上，2008-2010年新增套损井330口，套损率6.3%，累计影响产量5.23万吨。三年来通过加强治理，自然递减由2008年的3.9%下降到2010年的2.0%，但依然较高。年份套损类型错断漏失缩径合计200839313410420095740241212010602718105总计1569876330目录一．前言二.套漏和管外窜主要原因三.堵漏封窜主要化学用剂四.堵漏封窜施工工艺五.堵漏封窜效果评价六.堵漏封窜特色技术1.套漏的主要原因腐蚀穿孔二氧化碳腐蚀挤压破漏套漏原因硫化氢腐蚀SBR腐蚀1.套漏的主要原因1-2挤压破漏※外挤压破漏外挤压破漏点

由于受地层压力作用形成的外挤力所造成的破漏，如管外地层或煤层遇水膨胀挤压套管造成错断和套漏等。其特点是向内错断破漏。1.套漏的主要原因1-2挤压破漏※内挤压破漏内挤压破漏点

由于受压裂事故或作业保护措施不当，产生内挤压力作用造成的套管错断和破漏。其特点是向外错断破漏，内挤压力越高错断和破漏越严重。2.管外窜的主要原因2-1固井质量不合格

曾统计对比宝浪油田12口窜槽井，一界面差-较差的4口，二界面差4口，共8口井占66.7%。另外，未采取过措施但证实由于固井质量差而窜槽的有6口，说明固井质量差是管外窜的主要原因。未实施任何措施的窜槽井固井质量统计表井号窜槽情况描述1303UCT测井证实一、二界面窜13321333TH3023174米以下固井质量不合格X2-5吸水剖面测试管外窜至煤层H41308米水泥环窜2.管外窜的主要原因2-2压裂酸化等措施引起管外窜

在压裂酸化施工过程中，由于施工压力高，造成施工进液层段上、下隔层及一、二界面承受的压差大，如果超过固井质量条件下一、二界面所能承受的最大压差，从而导致管外窜槽。此外，高压注水也是引起管外窜槽的原因之一。BCPPA目录一．前言二.套漏和管外窜主要原因三.堵漏封窜主要化学用剂四.堵漏封窜施工工艺五.堵漏封窜效果评价六.堵漏封窜特色技术堵漏封窜剂普通油井水泥超细油井水泥纳米堵漏封窜剂树脂类堵水剂三.堵漏封窜主要化学用剂1.普通油井水泥

普通油井水泥如G级油井水泥是油田主要固井材料，也是常用的堵漏封窜材料，其强度较低，价格便宜，适用漏点较大或管外窜通量较大井的堵漏和封窜。但颗粒较粗（平均粒径100-150μm），存在微孔隙。对于漏失量或窜通量较小的井，挤注难度大，成功率低。三.堵漏封窜主要化学用剂2.超细油井水泥三.堵漏封窜主要化学用剂比表面积大于700m2/kg平均粒径2-7μm目数大于2000目（美国标准）普通G级油井水泥与超细油井水泥颗粒细度对比3.树脂类堵水剂包括酚醛树脂、尿醛树脂、糠醛树脂、环氧树脂等。其在固化剂和催化剂作用下形成坚硬的固体，堵塞漏点和管外窜槽。优点是强度高、注入性好，尤其在漏失量或窜通量小井的堵漏和封窜。缺点是成本高、安全性差。现场应用较少。三.堵漏封窜主要化学用剂4.纳米材料三.堵漏封窜主要化学用剂目录一．前言二.套漏和管外窜主要原因三.堵漏封窜主要化学用剂四.堵漏封窜施工工艺五.堵漏封窜效果评价六.堵漏封窜特色技术常用找漏方法单封找漏法双封找漏法1.化学堵漏封窜工艺—套管找漏1）单封找漏法单封找漏管柱示意图图

1.套管反打压，判断封隔器以上套管是否存在漏点。2.油管正打压，判断封隔器以下套管是否存在漏点。3.如果存在漏点，上下移动封隔器座封位置，进一步判断漏点位置。1.化学堵漏封窜工艺—套管找漏1）双封找漏法双封找漏管柱示意图图

1.座封上、下封隔器。2.油管正打压，判断两封隔器间套管是否存在漏点。3.如果存在漏点，上下移动封隔器座封位置，进一步判断漏点位置。1.化学堵漏封窜工艺—套管找漏常用验窜方法同位素验窜法工程孔验窜法2.化学堵漏封窜工艺—管外验窜1）同位素验窜法

1.冲砂、洗井、通井。2.测放射性基线Ⅰ。3.试压、试挤，配制同位素溶液。4.正替同位素溶液到预测油层上部约10m.5.关井扩压，反洗出井内同位素溶液。6.测放射性基线Ⅱ。7.对比解释结果，确定管外窜通情况。2.化学堵漏封窜工艺—管外验窜2）工程孔验窜法

1.冲砂、洗井、通井；2.开工程孔；3.组下封隔器，将生产层与工程孔隔开。4.座封合格后，开套管阀门，从生产层正挤清水，观测压力变化及管外窜通情况。油层2816.1m2826.5m2799.0m2807.9m工程孔地层水管外窜槽2.化学堵漏封窜工艺—管外验窜◆漏点在油层上部

油层在下封窜管柱示意图油层填砂+封隔器保护堵漏

5.化学堵漏封窜工艺—施工管柱漏点◆漏点在油层中部

油层在下封窜管柱示意图油层填砂+封隔器保护堵漏

油层5.化学堵漏封窜工艺—施工管柱漏点◆漏点在油层下部

油层在下封窜管柱示意图油层填砂+可钻挤注桥塞堵漏

5.化学堵漏封窜工艺—施工管柱漏点◆窜槽在油层上部

油层在下封窜管柱示意图油层工程孔+填砂+封隔器保护封窜

工程孔5.化学堵漏封窜工艺—施工管柱◆窜槽在油层中部

油层在下封窜管柱示意图油层工程孔+填砂+封隔器保护封窜

油层工程孔5.化学堵漏封窜工艺—施工管柱◆窜槽在油层下部

油层在下封窜管柱示意图油层工程孔+填砂+可钻挤注桥塞封窜

工程孔5.化学堵漏封窜工艺—施工管柱前置段塞+主体段塞

防止地层漏失保护油层封堵窜槽及工程孔6.化学堵漏封窜工艺—段塞组合目录一．前言二.套漏和管外窜主要原因三.堵漏封窜主要化学用剂四.堵漏封窜施工工艺五.堵漏封窜效果评价六.堵漏封窜特色技术及案例五.堵漏封窜井效果评价方法一：按堵后试压来评价堵漏封窜效果。油井一般试压12MPa/30min压降小于0.5MPa。注水井一般试压15MPa/30min压降小于0.5MPa。有效期半年以上。

方法二：根据SY/T5874-2003标准，按封堵前后油井平均日产油、日产液量、含水率变化来评价堵漏封窜效果。

目录一．前言二.套漏和管外窜主要原因三.堵漏封窜主要化学用剂四.堵漏封窜施工工艺五.堵漏封窜效果评价六.堵漏封窜特色技术

工程院自主研发、具有自主知识产权的一项新技术，其中高强度易溶解纳米堵水剂2007年获国家发明专利，专利号200410042581.1。六.堵漏封窜特色技术1.高强度易溶解纳米堵漏封窜技术——可解性堵漏封窜技术1.1.解决的主要问题1.普通油、水井的堵水、封窜和套管堵漏；2.高含水层堵后需打开重新动用油井的堵水；3.强吸水层堵后需打开重新动用注水井的封堵；4.多级分注、分采需简化管柱井的阶段性封堵；5.稠油热采亏空井、低温井的封堵；6.高温、高盐井、超深井、水平井等疑难井的封堵。油/水井的可解性堵漏和封窜1.突破压力：0.8-1.71MPa/cm2.封堵率：≥99.9%3.解堵率：≥96.5%4.有效期：1年以上1.2主要技术指标1.3纳米堵漏封窜剂主要特性

与原有高强度堵剂相比，具有如下特性

※

强度高，溶解率高，实现了高强度与高溶解率的统一

※

耐高温、高压和高盐，可泵时间长、施工风险小

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析水少、不收缩、微结构致密、封堵率高

※

高强度与高溶解率的统一纳米堵水剂突破压力与溶解率测试数据试验编号P突破(MPa/cm)溶解率/解堵率（%）备注2006112501#1.7096.5本体2006112502#1.7296.8平均值1.7196.61.3纳米堵漏封窜剂主要特性

注：T=70℃,t=48h

※

析水少、不收缩、微结构致密、封堵率高图胶凝材料水化反应64hr产物ESEM图图纳米堵剂水化反应64hr产物ESEM图纳米堵水剂与胶凝材料水化产物孔径分布项目纳米堵剂水化产物胶凝材料水化产物最大孔喉半径（μm）1.483736.92平均孔喉半径（μm）0.2071.8331.3纳米堵漏封窜剂主要特性

※

析水少、不收缩、微结构致密、封堵率高1.3纳米堵漏封窜剂主要特性纳米堵剂固化后封堵率高达99.9%,封堵效果好。注：K0—堵前渗透率，K1—堵后渗透率,T=70℃,t=48h试验编号K0（µm2）K1（µm2）封堵率（%）2006081101259.30.0022399.92006081102235.70.0022099.92006081801153.10.0025699.92006081802139.80.0025399.9200608250150.40.0038399.9200608250242.10.0039699.9纳米堵水剂封堵率测定试验数据表图高温高压稠化图-冀东油田水样(110℃/50MPa)1.3纳米堵漏封窜剂主要特性图高温高压稠化仪纳米堵剂高温、高压、高盐条件下稠化性能测试温度/压力100℃/40MPa110℃/40MPa130℃/40MPa140℃/50MPa150℃/50MPa稠化时间（h）9.58.87.36.86.0初始稠度（h）10.510.110.310.111.7图高温高压稠化图(150℃/50MPa)

※

耐高温、高盐和高压，可泵时间长，施工风险小图高温高压稠化图(150℃/50MPa)注：模拟塔河油田污水配浆，矿化度=23.6×104mg/l

※

纳米堵剂耐冲刷性好，有效期长1.3纳米堵漏封窜剂主要特性

关键技术

纳米材料三维网络结构微观结构密突破压力:1.71MPa/cm，封堵率:99.9%

流变性好析水少,不收缩注入时间3-12h可控溶解率96.6%以上1.3纳米堵漏封窜剂主要特性层位层号井段（m）射孔井段（m）砂厚（m）φ（%）渗透率（um2）电测解释H3Ⅴ21-21946.2-1953.67.410.290.021水层H3Ⅴ21-21954.4-1955.20.8干层H3Ⅵ111958.6-1960.41.811.50.023水层H3Ⅵ121961.0-1962.81.811.430.032油层H3Ⅵ131963.4-1965.21963.6-1965.01.89.860.012油层H3Ⅵ21-21968.2-1968.80.6干层H3Ⅵ21-21969.2-1974.25.012.030.026水层H5-18井油层射孔数据表2007年1月，江河区一口新投采油井，单采Ⅵ13小层，因1958.5-1974.6m井段管外窜，投产后一直高含水（99.5%）。生产层1963.4m1965.2m水层1958.6m1960.4m水层1974.2m1969.2m◆H5-181.5.典型井例—采油井管外封窜1.堵窜：从油层挤纳米堵剂6m3，试压15MPa合格。2.射孔解堵：解堵后日产油由0.2↗17.1t，含水99.5%↘0。阶段累计增油3107.7t，降水14438.5m3。H5-18井采油曲线图◆射孔解堵井例—H5-18生产层1963.4m1965.2m水层1958.6m1960.4m水层1974.2m1969.2m井楼油田一口热采井，吞吐9个周期，亏空严重，112.2m处套管错断，大修换套后112.2m仍套漏。井温18℃。暂堵层142.8m151.2m112.2m◆

L18221.6.典型井例—稠油热采亏空井封堵下返层260.0m272.4m51/2″套管漏点

1.堵漏：共注纳米堵剂2.5m3，试压合格，套漏修复。

2.堵亏空层：共注前置野45m3,纳米堵剂7.5m3，试压合格，成功下返生产。阶段累计1840.9t。高强度管外窜堵漏技术——永久性堵漏封窜技术技术指标合同要求实际达到突破压力（MPa/cm)≥1.01.5封窜剂析水率(%)≤51封窜剂封堵率(%)≥9099.8有效率(%)≥80100

高强度管外窜技术主要技术指标六.堵漏封窜特色技术1．堵漏封窜剂配方构成

结构形成剂调节剂活性超微颗粒

柔性网状纤维

触变剂

分散剂

缓速剂

高活性微晶材料◆突破压力高

封窜剂岩芯动态模拟试验数据表岩心编号KW（md）突破压力（MPa/cm）堵前堵后200605101260.030.1192.13200605102540.230.2312.172006051032803.00.7081.972006051043653.00.9872.062．堵漏封窜剂的主要特性

◆封堵率高

封窜剂岩芯动态模拟试验数据表岩心编号KW（md）封堵率（%）堵前堵后200605101260.030.11999.9200605102540.230.23199.92006051032803.00.70899.92006051043653.00.98799.92．堵漏封窜剂的主要特性

堵剂固化后封堵率高达99.9%,封堵效果好。◆

耐温性好图封窜剂耐温试验曲线2．堵漏封窜剂的主要特性

封窜剂固化后在300℃高温下养护10天，强度不但不损失，反而有增强趋势。稠油热采井封窜现场试验，封窜剂成功耐受330℃地下环境温度考验。矿化度对封窜剂性能影响试验数据表水样矿化度（104mg/l）水型初凝时间(h)清水4.7宝浪油田模拟盐水4.26CaCl24.4塔河油田模拟盐水20.03CaCl24.1双河油田地层水0.57NaHCO34.5下二门油田地层水0.23NaHCO34.5◆

耐盐性好2．堵漏封窜剂的主要特性

封窜剂触变性评价试验数据触变调节剂（%）初切值（10s,Pa）终切值（10min,Pa）044.80.24.210.60.34.513.80.44.814.30.55.015.0◆

触变性强2．堵漏封窜剂的主要特性

◆

耐酸蚀性好封窜剂酸溶蚀试验酸液类型试验现象土酸反应现象不明显，放置三天后，堵剂界面无明显变化低伤害酸反应现象不明显，放置三天后，堵剂界面无明显变化复合酸反应现象不明显，放置三天后，堵剂界面无明显变化2．堵漏封窜剂的主要特性

◆

界面胶结力强高强度封窜剂2．堵漏封窜剂的主要特性

GX封窜剂◆

稠化时间长,安全性好2．堵漏封窜剂的主要特性

图2高温高压稠化图(95℃/40MPa)图1高温高压稠化图(110℃/45MPa)2．堵漏封窜剂的主要特性

◆

稠化时间长,安全性好指标类别现场应用指标值堵层最大井深(m)5091堵层最高/最低井温(℃)20-118耐受最高井下环境温度(℃)330堵层水最高矿化度(mg/l)23×104堵层流体最高压力(MPa)53高强度管外封窜技术现场应用井情况统计表

现场试验证实，该技术适应性强，应用范围宽，适用于稀油田油水井、稠油热采井的管外封窜和堵漏，尤其在高温高压高矿化度井、低渗透井、超深井的管外封窜上具有明显技术优势。3．现场应用效果5089-5091m5060-5062m149.2mm×5511m(井底)7〞电桥5120m水层5051.5-5057.5m5122.5-5126m油水同层油气层5077-5085m典型井例高温高压高矿化度超深井管外封窜—TK-322井层号深度m厚度m孔隙度%解释结论备注95048.5-5051.5312-15油水同层105051.5-5057.5611-14水层工程孔5060-5062115077-5085816-18油气层125091.5-5094.533干层工程孔5089-5091135122.5-51263.515.5油水同层表TK322井油层射孔数据表图TK322井声幅测井曲线5089-5091m5060-5062m149.2mm×5511m(井底)7〞电桥5120m水层5051.5-5057.5m5122.5-5126m油水同层油气层5077-5085m◆封堵井段：5055.0-5090.0m◆高温：116-118℃◆

高压：地层流体压力52.35-53.01MPa

◆高矿化度：23.6万mg/L◆渗透性差：3md典型井例高温高压高矿化度超深井管外封窜—TK-32