川东北气体钻井反向承压封堵出水层技术研究(0702中期汇报)-1

科研生产项目内部资料中间检查报告注意保密川东北气体钻井反向承压封堵出水层技术研究中国石化石油勘探开发研究院二零零七年二月承担部门：中石化石油勘探开发研究院钻采所技术负责人：于培志项目负责人：苏长明报告编写人：于培志张进双研究起止年限：2006年10月至2007年9月目录一、主要研究内容、预期目标及阶段任务......................................1（一）项目主要研究内容............................................................1（二）预期的目标........................................................................1（三）阶段任务............................................................................2二、完成的主要研究内容及工作量..................................................2三、项目执行中存在的问题..............................................................6四、下一步工作安排..........................................................................71一、主要研究内容、预期目标及阶段任务（一）项目主要研究内容1．液体冻胶“封隔器”研究①液体冻胶“封隔器”组成及配方研究；②液体冻胶“封隔器”性能研究；③液体冻胶“封隔器”作用机理研究。2．反向承压堵水剂研究①高分子反向承压堵水剂研究②纳米－超微细反向承压堵水剂研究;③桥堵反向承压堵水剂研究;④反向承压堵水剂作用机理研究；3．反向承压封堵水层施工工艺技术研究①液体冻胶“封隔器”控制注入与放置技术研究；②反向承压堵水剂组合与注入工艺技术研究；③恢复气体钻井施工技术。（二）预期的目标①根据形成“封隔器”冻胶的性能，完成液体冻胶“封隔器”控制注入与放置技术研究。②完成反向承压堵水剂组合及其注入工艺技术研究；③通过模拟试验，完成封堵出水层后冻胶“封隔器”解封，恢复气体钻井施工的技术研究。2（三）阶段任务《川东北气体钻井反向承压封堵出水层技术研究》项目于2006年10月正式启动。表1阶段任务安排年份起止时间主要研究内容阶段成果200610～121、国内外技术调研2、室内实验方案设计1、现场调研、技术调研2、提交试验设计报告20071～31、封堵材料优选或研发2、提交室内研究成果报告1、材料优选或研发2、中试准备20073～61、材料中试生产2、体系配方研究1、生产合格材料2、完成体系及配方研究20077～9现场试验、提交现场施工报告现场试验1-2口井20079～11根据试验情况，改进完善体系配方、工艺，再次试验1、进一步完善试验方案，制定现场使用标准和施工工艺2、再次试验1-2口井200711～12进行技术总结提交研究成果报告，进行成果鉴定二、完成的主要研究内容及工作量1、液体冻胶“封隔器”室内研究该项研究主要包括开发或优选交联性强的特种聚合物；开发或优选交联体系，合理控制交联时间；开发或优选抗压添加剂，提高冻胶的抗压强度；开发聚合物破胶剂，优选其加量控制破胶条件；确定液体冻胶的注入量及稳定性。在室内优选了聚合物、交联剂、破胶剂，初步确定了暂堵剂的配方。在矿化度5000mg·L-1，温度分别为45℃、60℃、75℃条件下，采用乳液型聚合物，交联剂为有机铬交联剂YG107、无机铬交联剂YG101、无机缓交联剂YG102，破胶剂采用过硫酸铵，除氧稳定剂采3用硫脲。其中乳液型聚合物中加入0.001%OP-10，搅拌30min即可溶解。目标：堵剂成冻时间在4～12h左右，暂堵剂成冻时间在1～4h左右，稳定时间12h左右，以目视级别法中达到强度H的时间为成冻时间，以冻胶恢复流动性的时间作为稳定时间。其中暂堵剂通过改变破胶剂加量来控制成冻时间和破胶时间。60℃条件下改变体系中聚合物和交联剂质量百分数，希望使用同一种交联剂获得成冻时间从1～12h的系列冻胶配方。实验中YG101冻胶的聚合物质量百分数0.4%～0.6%，交联剂中高价铬盐质量百分数0.1%～0.5%，成冻时间很短，均在1～2h左右；YG102冻胶的聚合物质量百分数0.4%～0.6%，交联剂中高价铬盐质量百分数0.3%～0.5%，成冻时间太长，均在12h以上。最终优选YG107进行下面的实验，YG107冻胶成冻情况见下表。表1不同聚合物和交联剂质量百分数下YG107冻胶的成冻时间聚合物（%）交联剂（%）成冻时间（h）聚合物（%）交联剂（%）成冻时间（h）聚合物（%）交联剂（%）成冻时间（h）0.60.62.50.50.630.40.63.50.530.54.50.550.43.50.450.45.50.350.35.50.3100.25.50.280.2110.1110.1120.118在配方初选的基础上研究暂堵剂配方，改变破胶剂加量来调整成冻时间和破胶时间，实验发现随着破胶剂加量增加，成冻时间延长，稳定时间缩短。45℃、60℃、75℃暂堵剂实验数据见下表。4表245℃暂堵剂实验数据聚合物（%）YG107（%）破胶剂（%）成冻时间（h）稳定时间（h）0.70.60.023240.70.034120.60.0154240.60.034.510表360℃暂堵剂实验数据聚合物（%）YG107（%）破胶剂（%）成冻时间（h）稳定时间（h）0.60.60.011180.60.023120.60.04--0.50.012140.50.023.5100.40.01412表475℃暂堵剂实验数据聚合物（%）YG107（%）破胶剂（%）成冻时间（h）稳定时间（h）0.60.60.011110.60.50.0051.5100.60.40.0053.550.50.60.01450.50.60.005411表5暂堵剂在钢管中的突破压力梯度钢管长度（cm）钢管直径（cm）流量（mL/min）3h突破压力梯度（MPa/m）12h突破压力梯度（MPa/m）19.52.5106.662.7519.52.554.432.7519.52.543.752.2519.52.523.02.0560℃条件下将暂堵剂倒入钢管中，分别测定成冻时间后突破压力梯度和稳定时间后突破压力梯度。暂堵剂配方：0.6%聚合物+0.6%YG107+0.02%破胶剂，成冻时间3h，稳定时间12h，实验数据见表5。2、反向承压堵水剂研究该项研究主要包括开发或优选超微细材料交联体系，以保证冻胶挤入低渗透水层；开发或优选交联性强的聚合物、适宜的交联体系、抗压添加剂；确定液体冻胶的注入量及在地层条件下的稳定性。采用的超微细的手段：一是采用化学反应法，使堵水剂具有超微细体积；二是通过气流设备加工粉碎。堵水剂配方的确定：为了提高YG107冻胶的稳定性，加入除氧剂，除氧剂质量百分数0.02%，成冻时间基本不变，冻胶稳定性有所提高。物理模拟实验60℃条件下使用岩心流动装置测定堵剂封堵后的突破压力，堵剂注入量1VP，堵剂配方：0.6%聚合物+0.1%YG107，实验数据见下表。表6堵剂岩芯封堵实验数据岩心长度（cm）岩心直径（cm）岩心初始渗透率（m2）孔隙体积（mL）流量（mL/min）突破压力梯度（MPa/m）31.51.453.12110.833、封堵出水层施工工艺研究该项研究目前只是根据现场要求提出了一个大体的施工过程如下：6施工时，在停止注入气体而不起管柱的情况下，首先将暂堵用聚合物溶液复合体系由钻杆送至预定位置，聚合物溶液复合体系在一定条件下，由可流动性液体变成冻胶，该冻胶不仅具有较强的耐压能力，而且与井壁作用，形成无渗透性密封，使冻胶“封隔器”达到卡封作用；然后由钻杆注入堵水剂，同时，环空打平衡压力，以保护冻胶“封隔器”；堵水剂进入出水层并形成封堵，将出水层堵住；根据设计要求，在环空起封隔器作用的冻胶“封隔器”在一定时间内破坏，自动解封；通过往环空注气体，将解封后的聚合物溶液通过钻杆返至地面，使井筒始终充满气体，避免与水接触，有利于气体钻井连续进行。具体的井上施工工艺还需要和相关技术人员沟通，确定适宜的施工工艺，应用于现场。三、项目执行中存在的问题（1）现场资料的调研及收集工作、现场实验井的选择，必要时需要上级有关部门帮助做些协调工作。（2）合成和性能测试的工作量很大，而研究人员少，这在一定程度上会影响项目的进度。（3）在实验室的建设上，一些必备的试验仪器还没有配套，影响了一些测试工作的进行；（4）在原料购买上有一定困难，室内实验时化学试剂级的原料易购买，但工业品的原料有时不易购买。7四、下一步工作安排1、继续完善液体冻胶“封隔器”室内研究。2、进一步加快室内研究进程，选择适当井位进行现场试验。