Y区块低伤害防漏失水泥浆体系研究

吴 超, 高 斐

（长江大学 石油工程学院, 湖北 武汉 430100）

Y区块低伤害防漏失水泥浆体系研究

吴 超, 高 斐

（长江大学 石油工程学院, 湖北 武汉 430100）

在钻井领域中经常遇到的井底复杂情况是井漏，井漏的发生随时可能诱发卡钻、井塌等井底事故的发生。针对Y区块所遇到的井漏情况进行了室内一系列防漏失水泥浆体系的研究，研究表明在低伤害防漏水常规密度的水泥浆体系中加入0.3%～0.4%的纤维, 具有较好的堵漏效果, 值得在Y区块后续钻进中进一步的推广与应用。

钻井; 井漏; 防漏失; 研究

近些年，由于地层的漏失导致钻井事故的案列层出不穷，我国钻井工作人员也越来越重视地层漏失的问题。随着科研工作者及相关技术人员不断的加强研究与探索，我国在地层的漏失与堵漏机理的分析和研究上取得了不错的成就，我国也自主研发了多种新型堵漏评价仪器、堵漏材料等，并在油田现场取得了很好的运用效果，为油田现场解决了很大的麻烦[1]。

井漏是钻井常见的钻井复杂情况之一，其处理操作难度大[2]。稍有不当就会诱发卡钻、井塌等井底事故的发生，严重时导致人员的伤亡和井眼的报废[3,4]。特别是在深井、超深井的钻进中，井漏发生十分频繁，特别是地层裂缝发育和含有溶洞的碳酸盐时，井漏的情况更加严重[5]。

Y区块的部分地层区域处于低压、易漏失层，钻井过程中常常发生钻井液和水泥浆漏失的情况，严重的制约了钻进进度，延长了钻井周期，大大增加了钻井风险和钻井成本。如上所述情况，我们通过收集Y区块井底漏失情况分析其漏失原因后结合国内外文献调研的基础上，展开了一些列室内低伤害防漏失水泥浆体系研究，所研究的防漏水钻井液体系在Y区块各大井眼的后续钻井中取得了很好的效果，值得在该区块进一步的进行推广和运用。

1 低伤害防漏失水泥浆体系研究

目前国内用于漏失性地层固井的防漏水泥浆体系主要有3类：①各种低密度体系(使用硅藻土、膨润土、SNC、泡沫、陶粒及粉煤灰等材料)；②交联聚合物材料(含触变水泥体系)；③专用防漏水泥浆体系(由不同尺度、不同弹性模量的纤维群构成,可有效封堵各类地层裂缝)[6]。第一类水泥浆体系只具有减轻水泥浆密度，降低压力的作用但是其本身不具备堵漏作用；第二类水泥浆体系要求操作人员具备十分过硬的操作手段，在现场使用中十分受限；第三类防漏水水泥浆体系主要成分是特种纤维，防漏效果较好在现场得到了广泛的应用[7,8]。我们在室内实验时候选择常规密度的水泥浆体系中加入纤维材料，以期达到防漏堵漏效果。配方为：100% G级水泥+44%淡水+1%CG88S+1%分散剂+0.5% SATRO防水锁剂+纤维。

1.1 防漏失水泥浆体系的堵漏性能研究

通过以上分析，我们选择在常规密度的水泥浆体系中加入纤维材料，以提高防漏堵漏效果，实验仪器仍采用 JHQS-Ⅱ堵漏试验仪[9]。实验时，压力从1.0 MPa依次递增至7.0 MPa, 并在每个压差条件下承压2 min, 总承压时间是14 min, 记录每个压差下的漏失量,最后确定总漏失量。实验完成后测定总漏失体积以考察纤维水泥浆的堵漏能力漏失量越小,堵漏效果越好。表1和表2分别为不同纤维加量的水泥浆体系对10～20目石英砂床和0.5 mm裂缝板的堵漏效果。

表1 不同纤维加量的水泥浆体系对10～20目石英砂床的堵漏效果Table 1 The effect of cement slurry system with different fiber amount on 10～20 mesh plugging

表2 不同纤维加量的水泥浆体系对0.5 mm裂缝板的堵漏效果Table 2 The effect of cement slurry system with different fiber amount on 0.5 mm crack plate plugging

从表1-2可以看出，随着水泥浆体系中纤维含量的增加，漏失量逐渐减少，尤其是对0.5 mm裂缝，在不加纤维的情况下，基本上全漏失，而当纤维的加量达到0.3%后漏失量明显降低。综合考虑推荐纤维的加量为0.3%～0.4%。

1.2 防漏失水泥浆流变性能

由于在水泥浆体系中加入的纤维只有0.3%～0.4%，配方为：100% G级水泥+44%淡水+1%CG88S+分散剂+0.5%SATRO防水锁剂+0.3%纤维。其对水泥浆的流变性能影响很小。通常情况下，水泥浆的流变性能可以通过分散剂进行调节，表 3为分散剂加量对流变性的影响。

表3 分散剂加量对流变性的影响Table 3 The influence of dispersant adding amount on rheology

由表3可知，随着分散剂的加入，水泥浆的流变变好，考虑到体系的综合性能，加量为1%最佳。

1.3 防漏失水泥浆稳定性能

由上表4可知，水泥浆的稳定性较好，当养护温度达到90 ℃，静置5 h后，浆体上下密度差只有0.02 g/cm3。

表4 水泥浆的沉降稳定性Table 4 The settlement stability of the slurry

1.4 防漏失水泥浆滤失性能

常规密度水泥浆体系中选用的降滤失剂与低密度水泥浆体系相同，仍为CG88S聚合物降滤失剂[10]。表5为不同降滤失剂加量对滤失性能的影响。

表5 降滤失剂CG88S加量对滤失性能的影响Table 5 The effect of fluid loss agent CG88S quantity on filtration

由表5可以看出，水泥浆体系滤失性能较好，综合考虑，加量为1%较为合适。

1.5 防漏失水泥浆稠化性能

考察了不同温度下水泥浆体系的稠化性能，实验结果见表6：

表6 不同温度下水泥浆的稠化性能Table 6 Cement slurry thickening performance under different temperature

配方：100% G级水泥+44%淡水+1%CG88S+1%分散剂+0.5%SATRO防水锁剂+0.3%纤维。

如上表 6所示，同一配方在不同的温度以及对应的压力下的稠化时间变化情况，可以看出，在50～90 ℃之间，体系的稠化时间波动较小，性能稳定。

1.6 防漏失水泥浆体系强度性能

考察了不同温度对水泥石24 h强度的影响，实验结果见表7：

表7 温度对强度性能影响Table 7 The impact of the temperature on the strength

从表7可以看出，随着温度的增加，其24 h的抗压强度增加。

石油钻井的主要目的是钻开油气层，形成油气通道，建立良好的油气生产条件，获得尽可能高的石油产量，并且延长油气井寿命。任何阻碍油气流进入井筒的因素．都会损害油气层。实践证明，在钻井、完井工艺技术实施的过程中，都可能对油气层产生不同程度的损害，影响油井产量和油气资源的堪探开发效果。基于以上研究我们可以知道在低伤害防漏水常规密度的水泥浆体系中加入0.3%～0.4%的纤维对于大的渗透性漏失地层（10～20目石英砂床模拟）和小的裂缝性漏失地层（0.5 mm缝隙板模拟）的防漏堵漏效果较好。得到的低伤害防漏失水泥浆体系的配方为：100% G级水泥+44%淡水+1%CG88S+1%分散剂+0.5%SATRO防水锁剂+0.3%纤维。

2 结 语

作者主要分析了Y区块存在的漏失情况，主要针对Y区块所存在的地层易漏失的情况展开室内低伤害防漏失水泥浆体系的研究，通过对防漏失水泥浆体系的堵漏性能、防漏失水泥浆流变性能、防漏失水泥浆稳定性能以及防漏失水泥浆滤失性能等指标的评价，最终优选出低伤害防漏失水泥浆体系的配方为：100% G级水泥+44%淡水+1%CG88S+1%分散剂+0.5%SATRO防水锁剂+0.3%纤维，对于Y区块后续的钻进具有十分重要的意义，值得进一步推广与应用。

［1］肖检波.井底清水强钻处理恶性井漏的方法［J］. 钻采工艺, 2000, 23(4).

［2］李大奇，康毅力，刘修善，等. 基于漏失机理的碳酸盐岩地层漏失压力模［J］. 石油学报，2011，32（5）：900-905.

［3］蒋宏伟，石林，郭庆丰. 地层自然极小漏失压力研究[J]. 钻井液与完井液，2011，28（5）：9-11.

［4］江夏，张烨. 塔河油田缝洞型碳酸盐岩油藏深度改造技术研究与应用[J]. 油气地质与采收率，2010，17（6）：107-110.

［5］马光长. 川渝地区井漏现状及治理情况对策[J]. 钻采工艺, 2006，2 9（2）：25-28.

［6］王中华. 国内外钻井液技术进展及对钻井液的有关认识[J]. 中外能源, 2011，26（1）：48-60.

［7］甘秀娥. 利用测井资料评价钻井液漏失层［J］. 测井技术, 2002, 26 (6).

［8］孙传友, 王莉. 漏层位置的仪器测试法［J］. 石油仪器, 1999,13(4).

［9］刘坡, 柳平林. 聚合物胶囊增稠堵漏技术实验研究［J］. 断块油气田, 2000, 7(5).

［10］屈东升. 严重漏失无返型井漏的分析与治理［J］. 石油钻采工艺, 2001, 24(4).

Research on Leakproof Cement Slurry System With Low Damage for Y Block

WU Cha,GAO Fei

(School of Petroleum Engineering, Yangtze university, Hubei Wuhan 430100，China)

The circulation loss often happens in drilling field, which may cause some downhole accidents, such as drill pipe sticking, hole collapse and so on. Aiming at the circulation loss problem in Y block, leakproof cement slurry system was studied. The research shows that adding 0.3%～0.4% fiber into cement slurry system with conventional density and low damage can improve the sealing effect.

Drilling; Circulation loss; Leakproof; Research

TE 242

A

1671-0460（2017）04-0661-03

2016-09-19

吴超（1990-），男，硕士研究生，研究方向：岩石力学。