树脂封堵技术在弃置井治理中的应用

艾志鹏，李顺雨，杨盛，黄耀

(1.中国石油西南油气田公司，四川 成都 610051；2.中国石油西南油气田公司川西北气矿，四川 江油 621700；3.中国石油西南油气田公司工程技术研究院，四川 成都 610031)

0 引言

在弃置井封井治理过程中，通常采用单段或多段“段铣+注水泥”的方式封堵井筒及环空，消除环空异常带压。但在施工后发现部分井经过段铣+注水泥后B环空依旧微压、含气。分析认为其原因在于：一是常规水泥浆仅能作用于段铣套管后位置，形成“隔板”，封堵气窜，在气窜通道不确定的情况下，水泥封堵难以有效封堵多个气源。二是常规水泥浆流动性较差，难以进入微小缝隙封堵气窜通道，导致段铣封堵后气井依然存在环空带压隐患。三是常规水泥浆静胶凝时间较长，在水泥浆自然失重过程中可能发生气侵。

本文介绍了使用无固相树脂材料的树脂封堵技术，并对L002-10-X2井、BM7井封堵作业现场应用情况深入剖析，为在永久性封井过程中消除B环空异常带压、实现气井安全隐患有效治理提供技术支撑。

1 树脂封堵技术原理

高强度树脂封堵技术是一种由环氧树脂和化学固化剂组成的二元体系，在压差作用下易进微小孔隙地层，通过不同种类和剂量的添加剂，在设定“时间”和“温度”固化后实现封堵。与常规水泥浆体系相比，高强度树脂由于具有低黏注入和良好的流变性，具有高耐碱、耐酸、耐盐的特性，其抗压强度大有效周期长。其性能参数如表1所示。

表1 树脂堵剂固、液状态参数表

2 树脂堵剂技术特点

树脂堵剂具备固化安全可控、渗入能力较好、粘结性能优良、封堵能力超强、化学性能稳定、环保无污染六大特点，其性能参数与常规油井水泥对比如表2所示。

表2 树脂堵剂与常规水泥参数对比表

固化安全可控：可根据封堵点温度和所需施工时间，调整组分比例，实现安全直角稠化固化封堵。

渗入能力较好：该材料为无固相液体，能深入地层、水泥环、套管丝扣等裂缝及微裂缝。

粘结性能优良：固化体具有弹塑性，能与钢铁、地层紧密粘结。在带压状态下将凝固后的树脂开展位移实验，推力达到至32 000 磅(45.35 MPa)均未产生位移，证明树脂与地层粘结性良好。当推立达到36 000 磅(51 MPa)时，树脂出现异响，多次推动后产生位移。

封堵能力强：固化后抗压强度、弯曲强度等性能优于常规封堵水泥(树脂固化后受压时会变形但不开裂，压力消失后又恢复原状)。

化学性能稳定：不和水、油、钻井液等混融；当其余物质附加用量小于50%，不影响其性能。

环保无污染：通过实验室检测、化验，未检测出甲醛、苯等有害气体，符合相关环保检测要求。

3 弃置井封井治理应用情况

3.1 L002-10-X2井

L002-10-X2井是一口开发井，井深3 035 m，由于原产层开发潜力小且上覆地层不具挖潜潜力，故对该井进行永久性封井。

该井在1 838.5～1 871.4 m井段对177.8 mm套管进行段铣、扩眼、采用常规嘉华水泥体系注塞封闭后，B环空依然带压0.6 MPa。为有效解决B环空带压隐患，对694.5～699.5 m进行段铣、扩眼，尝试通过树脂堵剂封堵694.5～699.5 m段铣井段，治理B环空带压隐患。

3.1.1 施工过程

配置树脂堵剂1.2 m3，正循环泵入0.06 m3树脂堵剂，投第一个隔离球后，泵入剩余1.14 m3树脂堵剂，投入第二个隔离球，正循环顶替清水2.51 m3，泵压1～2 MPa，排量至 0.1～0.4 m3/min。

3.1.2 效果评价

本次施工将树脂堵剂泵入井筒1.2 m3，其中挤入B环空0.036 m3，树脂理论塞面为647 m，实探塞面645.22 m。

注树脂封堵施工前B环空压力最高涨至0.6 MPa。注树脂封堵施工后，自2021年1月8日18:00起连续观察64 h，B环空无压，治理效果明显。树脂封堵前后B环空压力情况如图1所示。

图1 L002-10-X2井施工前后B环空压力变化图

3.2 BM7井

BM7井是一口评价井，井深4 030 m。由于原产层开发潜力小且上覆地层不具挖潜潜力，故对该井进行永久性封闭。

该井在对Φ177.8 mm套管在698.58～729.08m、495～500.1 m井段段铣、扩眼并注塞后，B环空压力1.2 MPa，C 环空压力 1.3 MPa。对 494.91～500 m 井段进行加密穿孔后，关B、C环空24 n，观察发现B环空压力涨至1.14 MPa，C环空压力涨至1.24 MPa，验证B、C环空具有一定连通性。为有效解决环空带压隐患，尝试使用树脂堵剂封堵段铣、穿孔井段，以治理B、C环空带压隐患。

3.2.1 施工过程及效果评价

本井先后开展5次注树脂作业，累计注入树脂堵剂共计3.8 m3，其中挤入B环空0.036 m3，塞面425.64 m。

注树脂封堵施工前，B环空带压1.14 MPa，C环空压力1.24 MPa，地面明显气泡。封堵施工后，B环空压力降至0.1 MPa，C环空压力降至0.13 MPa，地面无气泡显示，B、C环空隐患治理效果较为明显。注树脂过程中B、C环空压力变化如图2所示。

图2 BM7井注树脂施工过程B、C环空压力变化图

4 结论及建议

(1)通过对现场施工情况进行分析，L002-10-X2井、BM7井树脂堵剂用量分别为1.2 m3、3.8 m3。与传统水泥浆等封堵材料相比，具有用量少、配置简单、施工方便的优点。

(2)树脂堵剂渗透能力优于常规水泥浆，能够深入微裂缝、孔隙中，解决部分环空带压的问题，现场使用效果明显。但还需进一步加强性能参数针对性调配、过程质量控制，以提高封堵效果。

(3)进一步探索采用“树脂堵剂+常规水泥”的方式，形成改性水泥浆体系，提升水泥浆防气窜的能力，改善水泥浆力学性能，加强水泥浆密实性，实现一般通道及微裂缝的双重封堵，有效消除环空异常带压问题。