环空带压治理堵剂方法研究

卢志鹏 李琛 方涛

摘 要：随着海上平台服务年限的增长，各层油套管腐蚀严重，造成油气井环空带压隐患。国内外该问题普遍存在，简述该问题解决方式，介绍几种堵剂特性及其应用，比较几种材料，分析治理该问题有效工艺手段。

关键词：环空带压;方法研究;堵剂;封堵

目前国内外油气井环空带压问题普遍存在。美国矿物管理服务机构（MMS）对墨西哥湾OCS地区井进行了统计，在15500口井中，有6692口井约43%至少有一层套管环空带压。在加拿大，环空带压存在于不同类型的井中。美国外大陆架区域有8000多口井存在环空带压现象，挪威石油安全管理局统计了406口井，其中18%的井具有完整性失效问题。我国塔里木油田高压气井完整性失效产生的环空带压占29.8%。在我国重庆涪陵页岩气产能示范区，环空带压现象严重，远远超出正常气井带压的比例。同时，在我国海洋油气田中，环空带压问题也普遍存在，尤其一些老油田或气田，环空带压隐患井的治理也成了亟待解决的难题

国内外处理该问题有两种方式：一是利用修井作业解决套管带压问题，二是利用新型密封剂解决套管带压问题。相关技术手段包括：水泥堵漏、双封卡堵、回接套管、套管补贴等方法，但这些技术常常受到使用效果、使用有效期、施工风险高和施工费用限制，难以广泛推广。特殊情况如果难以修复，则采用弃井等非常手段，但所造成的经济损失也是巨大的。所以解决该类问题，优选合适的堵剂，对油田开发具有重要的意义。

当前国内采用的密封剂，包括水泥类、树脂类、纤维类等。其作用原理均是通过外部注入，在进入漏点之前处于液体状态，进入之后通过化学交联作用形成密封结构，对漏点进行有效封堵。下面介绍几种封堵剂的机理及其作用效果：

1 某水泥类堵剂封堵技术

该技术是用堵剂和水配制成一定浓度的堵浆，在堵浆进入漏层（漏点时）在压差作用下（大于0.7MPa），堵浆中组分协同增效，发生化学反应，这时，堵浆很快就能形成互穿网络结构，形成特殊的流态，堵浆中的其他组分，就能充填密实网络结构中的空隙之中，堵浆就具有耐冲刷能力，驻留在地层内。

应用该堵剂的管外窜及近井地带层间封窜技术，在冀东、青海、塔里木等地区应用近100余井次，一次封窜成功率在98%以上，有效率达100%。

应用该堵剂的堵漏堵水技术，在冀东、青海、河南、塔里木、胜利油田等地区应用近900余井次，一次封堵成功率在94%以上，有效率达100%。

2 某纳米堵劑封堵技术

该纳米堵剂进入漏点以后，由于受到地层的阻挡作用，浆体流动受到阻力刺激，流动速度快速下降，初期进入的浆体由快速流动相变为低速流动相（或静止相），体系快速发生触变而失水，粘度变大，流动性变差，产生驻留性，堵剂体系凝集成团，逐渐堆积充满漏层，通过不断地挤注，浆体堆积充实封堵住漏层;而没有进入漏层的浆体残留在井筒内，在一定时间内仍保持原来的稳定混合浆体状态，可以被冲洗出地面。利用其触变性能可以快速形成封堵层。纳米堵剂除具有常规堵剂的优点外，与现有水泥相比，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;析水少、不收缩、微结构致密、封堵率高;尤其具有耐高温、高压、高矿化度的特点，是解决高温、高压、高盐井化学封堵的一项新技术。

纳米材料化学活性高，可显著改善堵剂的理化性能，在油田化学封堵方面有广阔的应用前景。该技术现在河南油田各个区块全面应用，并推广应用到新疆宝浪和塔河油田，解决了大量油田封堵技术难题。

3 某无固相堵剂封堵技术

该堵剂是无固相液体，具有较好的流态，可穿透微米级孔隙，抗化学腐蚀及污染能力强，泵送时间可调，耐温130℃，固化后抗压高，具有良好的弹性，该类型堵剂与水泥复配使用效果更佳。该体系可以通过不同种类和剂量的添加剂，在设定时间和温度固化实现封堵，同时该体系可与水泥浆混合使用。主要应用于套管修补、封堵水泥失效后的微环空、弃井作业等其他作业。

主要特点包括：固化安全可控，根据封堵点温度和施工时间，调整组份比例，实现安全固化封堵;渗入能力较好：无固相液体，能够深入地层、水泥环、套管丝扣及微裂缝;粘结性能优良：固化体具有弹塑性，能与钢铁、地城紧密粘接，能承受套管膨胀、收缩二不开列;封堵能力超强：固化体力学性能远远超过传统堵漏材料及水泥;化学性能稳定：不和水、油、钻井液等混融;符合环保要求。

某油田环空压力增加技术套管固井完成后，有气窜，气体持续溢到地面。方案：堵剂+复配水泥。在射孔和安装封隔器后，按流体层级挤水泥作业：水+堵剂+水泥。堵剂全被地层吸收，在整个作业过程中，环空气窜下降，作业60h后开钻，无气窜。

该封堵技术在玉门油田、塔里木油田、新疆油田、华北油田等应用超过20井次，能封堵套管丝扣泄露、套管穿孔、阀门失效等多样的渗漏问题。

综上，对几种封堵剂进行比较后，他们均能对不同的环空带压问题有一定的解决效果。水泥类堵剂对一般的水泥失效造成的环空带压，代替水泥进行封堵有良好的效果。纳米类堵剂能作用于高温高盐等特殊地层的化学封堵。无固相封堵技术具有良好的兼容性且固化时间可控，几种堵剂作用效果都比较好。可通过对具体井况进行分析，可选择合适的堵剂，进行作业方案制定。

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