GSY高水膨胀成岩粉配套封堵工艺在东辛的应用

陈庆华（中石化股份胜利油田分公司东辛采油厂 山东 东营 257000)

随着油田注水开发程度的不断深入，井况日益恶化，出现了越来越多的套漏井，严重制约了开发效果。针对目前封窜堵漏存在的问题，结合东辛油区套损套漏特点，开展了GSY高水膨胀成岩粉的研究与应用，进一步完善了封堵配套工艺技术。

一、GSY高水膨胀成岩粉的技术原理

GSY高水膨胀成岩粉是把石灰石、铝矾土及石膏等原料，先经过破碎、配料、粉磨等工艺制成生料，然后经过煅烧、与添加剂混合磨制成高水材料熟料，将其加水配制成浆液并混合均匀，经一定的物理化学反应，成为快速凝结固化的固体材料。成岩粉的水化硬化分为水化溶解和凝胶固化两个阶段，水化溶解发生絮凝作用，只水化，不硬化，形成大量的钙矾石；胶结固化期形成最佳针状结构的钙矾石，填充在钙矾石网状结构中，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。硬化体中钙矾石的基本结构单元为{Ca3[Al(OH)6]12H2O}3+，属三方晶体系。

GSY高水膨胀粉具有成浆悬浮性好，高流动性，易泵送；初凝时间可调，减少了在施工中因凝固时间难以控制带来的危险性，可根据油水井堵段的吸水指数，漏失程度，水灰比可在1.0～3.0较大范围内选择；高悬浮失水量小，硬化体膨胀固化强度增加，封堵效果高，而井筒内的硬化体比水泥硬化体钻塞容易得多。

① 当堵剂颗粒水化时，通过其中的膨胀组分的反应促进了钙矾石的早期形成，并伴随着水化的进程，钙矾石晶体不断长大，使灰浆硬化时体积膨胀。在井下有限空间和高压条件下，其线性膨胀率达0.2～0.3，其膨胀率为水泥的3倍。

所以其膨胀过程化学预应力作用增强了堵剂与套管、地层的界面胶结强度，要高于水泥与界面的胶结强度。

② 考察了GSY高水膨胀成岩粉浆体在60℃、1.6g/cm3养护条件下，硬化体抗压强度随时间变化的情况，见表1。

表1 抗压强度随时间变化情况

可以看出，GSY高水膨胀粉浆体在60℃、1.6g/cm3养护条件下凝固3天后，抗压强度达到了12MPa，其抗压强度满足了生产的需要。

③ GSY高水膨胀成岩粉和G级油井水泥相比，具有易钻塞的优点，将两种堵剂硬化体钻塞情况对比，见表2。

表2 硬化体钻塞难易程度对比

G级水泥70℃/固化48h/抗压10MPa螺杆钻/9.8KN 10 40-180

可以看出，GSY高水膨胀粉硬化体要比G级油井水泥钻塞容易的多。

因此与水泥相比较而言，高水膨胀成岩粉具有以下优点：①由于硬化过程中浆体具有膨胀性，使硬化体与地层胶结非常好；②具有一定的触变性能，浆体进入地层后，流速减慢，浆体结构迅速迅速形成，泥浆的流动阻力增大，减少了漏失量，增加了泥浆的滞留量；③易钻塞。

二、选井原则

该工艺主要用于套漏段位于水泥返高之上直井、斜井、侧钻井的封堵。其原因是：当漏失段位于水泥返高以上，由于浅层岩石成岩作用差，胶结疏松，地层高孔高渗，并且地层出砂造成近井地带出现空穴。因此造成封窜时水泥流失量大，滞留量小，不能在漏失处（地层和套管环空处）形成有效堆积，造成施工压力不高，试压压力达不到生产要求，封窜一次成功率低，往往需要2次以上封窜才能见效。针对浅层漏失段的特点，结合GSY高水膨胀粉的特点（初凝时间可调、微膨、漏失小、易钻塞），采用GSY高水膨胀成岩粉配套工艺封堵自由段套漏，不但提高了封堵的一次成功率，更重要的是降低了施工的风险。

三、施工工艺

针对水泥返高之上漏失段的封堵存在泥浆滞留量少，不能形成有效的封堵泥塞，一次封堵成功率比较低的特点，结合GSY高水膨胀粉的技术原理，开展了多段塞堵漏工艺、“前期隔板、后期封口”堵漏工艺的研究与应用。

（1）多段塞堵漏工艺：对于反洗井时井口返液很少（1/3～2/3）的浅层套漏井，采用成岩粉多段塞封堵工艺：首先注入高比重1.65的成岩粉泥浆，利用成岩粉的触变性、微膨性，对漏失地层的大孔道暂堵，有效防止后续泥浆的流失，然后注入比重1.45～1.55的成岩粉泥浆，提高泥浆体系的流动性，便于高效、快速的注入，最后注入比重1.85的G级油井水泥泥浆封口，提高固结体的抗压强度。

典型井例：DXX109-93由于高含水而上作业找漏封窜，窜点:303-477米，反洗井时返液仅为1/3,漏失严重，为了防止泥浆的漏失，设计了多段塞封堵工艺：首先注入比重1.65的成岩粉泥浆5方，然后注入比重1.55的成岩粉泥浆6方，最后注入比重1.85的G级油井水泥浆3方。侯凝3天试压合格，开井后工作制度44×3×4，日液19.3方，含水87.7%，日油2.37吨，已累增油992吨。

四、现场应用效果分析

根据GSY高水膨胀粉的性质及技术原理，针对不同的井况，采用相应的配套封窜堵漏工艺，2013年共有17井次使用GSY高水膨胀成岩粉配套堵漏工艺，一次成功率64.7%，封堵措施初期单井平均增油3.98吨 /天，累计增油356.5吨/井，总增油6060吨。虽然GSY高水膨胀粉配套封堵工艺用于浅层堵漏取的不错的效果，但是其在严重漏失地层的泥浆滞留量还是偏小，造成需要堵剂的量比较大（平均15吨/井），并且有5口井2-3次才堵住。因此有必要进一步开展浅层堵漏研究，提高浅层堵漏一次成功率。