HQW-1堵漏纤维的承压堵漏实验研究

2019-04-22刘金龙

石油化工应用 2019年3期

刘金龙

（西安石油大学石油工程学院，陕西西安 710065）

井漏是指在钻井施工作业过程中，钻井液、完井液、压裂液等其他各种流体在压差作用下漏入地层的现象[1]。钻井过程中如若发生严重井漏，将影响钻井作业的安全，所以，研究高效的防漏和堵漏措施变得十分重要。研究发现堵漏纤维作为一种惰性物质加入到钻井液中，对地层的伤害低，又能增强钻井液的堵漏性能，可解决溶洞性、裂缝性漏失地层所面临的井漏问题，堵漏纤维已经逐渐成为钻井作业中不可或缺的重要堵漏材料[2-4]。通过研究发现，增加承压堵漏剂在漏失地层中的驻留性能，可以明显提高堵漏的成功率[5，6]。

本文针对从建筑废料中提取的HQW-1纤维在堵漏技术中的应用前景来开展研究，通过实验对HQW-1堵漏纤维的承压堵漏性能进行综合的研究，并与另外两种堵漏纤维进行对比分析，其结果可以为HQW-1堵漏纤维在钻井堵漏的应用提供一定的参考价值。

1 实验

1.1 主要实验材料

堵漏纤维HQW-1，成本低，分散性好。用于对比实验的堵漏纤维SMR是灰白色的天然矿物材料，在钻井液中混合搅拌后能分散形成有一定强度的网状结构；堵漏纤维XWR是深灰色的矿物材料，纤维较短，质量较重，在钻井液中混合搅拌后能迅速分散形成有一定强度的网状结构。

1.2 主要实验仪器

XAN-FD调堵剂封堵能力模拟试验仪，可以对大孔道漏失地层和裂缝性漏失地层进行模拟；ZNN-D6A型六速旋转式黏度计，可以测定钻井液中配方的流变性能；SD型多联失水测量仪，用于测量钻井液的API滤失量和二次滤失量；电子天平，用于称取各种制剂的质量；密度计，用于测量配方的密度；温度计，用于测钻井液的温度。

1.3 实验方法

按照实验方案把堵漏纤维在搅拌下加入到聚合物钻井液中（4%的钠般土基浆+0.3%CMC+0.1%KPAM+0.1%JT-888+0.2%PAC+3%-KZ（河南），混合均匀配成堵漏纤维钻井液体系，测量并评价堵漏纤维在聚合物钻井液中的流变性能、滤失性能以及堵漏性能。

承压堵漏实验：分别用10目～16目的粗砂和16目～30目的细砂模拟不同类别的漏失地层，分别用裂缝宽为0.5 mm～1.0 mm和1.0 mm～2.0 mm的割缝钢块模拟不同类别的裂缝性漏失地层。实验开始前先关闭出口阀门，将堵漏样品装入XAN-FD试验仪后，接着加3.5 MPa压力，持续5 min后关闭气源，然后打开出口阀门，直至无液滴流出时立即读取压力值（承压能力），量取漏失液体（漏失量），做好钻井液的承压强度和漏失量数据的记录。

2 实验研究

从表1的实验数据可得，对于小孔隙漏失性砂岩地层（16目～30目），三种实验堵漏纤维都表现出良好的堵漏作用：堵漏纤维的浓度不断增加，漏失量明显减少，承压强度逐步提高；相比而言，堵漏纤维HQW-1的承压堵漏效果介于另两者之间。

表1 模拟砂层下堵漏纤维的堵漏性能对比实验结果（16目～30目）

表2 模拟砂层下堵漏纤维的堵漏性能对比实验结果（10目～16目）

从表2可得，对于大孔隙严重漏失性砂岩地层（10目～16目），堵漏纤维HQW-1的堵漏效果接近表现最突出的堵漏纤维XWR，漏失量下降幅度大，承压能力高，而堵漏纤维SMR在大孔隙漏失地层失效，表明堵漏纤维HQW-1形成较好的空间网架结构，可以有效的封堵大孔隙漏失严重的地层。

表3 模拟裂缝下堵漏纤维的堵漏性能对比实验结果（0.5 mm～1.0 mm）

表4 HQW-1与其他堵漏纤维复配的堵漏性能对比实验结果

从表3的实验结果可得：堵漏纤维SMR对裂缝性漏失地层（0.5 mm～1.0 mm）无堵漏作用，堵漏纤维XWR在较高的浓度时才表现出比较一般的堵漏作用，但堵漏纤维HQW-1在加量为2.0%时就表现出最佳的堵漏效果和承压性能。实验结果还表明，在配制钻井液过程中，为了确保堵漏纤维能够充分分散和伸展，应合理选择堵漏纤维的加量，过大时产生的空间网架结构质量反而不高，不利于地层堵漏。

从表4的实验数据得，当堵漏纤维HQW-1与XWR复配后，对漏失地层的堵漏能力有了进一步的改善；相比之下，1.0%XWR和2.0%HQW-1的配伍性表现更好，形成的网架结构更加合理，所以漏失量控制在了10 mL以下，承压强度达到了2.5 MPa。