在油氣鉆探行業(yè)，井漏是一個(gè)嚴(yán)重的問題，它會(huì)導(dǎo)致石油公司和服務(wù)公司損失數(shù)百萬美元的花費(fèi)和大量的NPT（非生產(chǎn)時(shí)間），如果井漏事件發(fā)生在儲(chǔ)層，會(huì)導(dǎo)致油井交付延遲和產(chǎn)量損失。本文討論的是一種創(chuàng)新的防漏系統(tǒng)，旨在封堵枯竭油藏中較大的大于5mm的裂縫。
該井漏防控系統(tǒng)為一袋式設(shè)計(jì)，便于混合、配置和使用。其具有的酸溶性在15%的鹽酸中溶解度大于95%，與隔離液結(jié)合使用，可用于水基泥漿體系和非水基泥漿體系。該系統(tǒng)憑借其寬泛的粒徑分布應(yīng)用，可適用多種場景下大裂縫的封堵作業(yè)，包括儲(chǔ)層中的大裂縫。
在一個(gè)500 ml的PPA（顆粒封堵裝置）的測試艙室中，SSAS（一袋式酸溶性溶劑）經(jīng)受了1mm至10mm不同規(guī)格槽盤的嚴(yán)苛測試，結(jié)果顯示封堵效果穩(wěn)定且能持續(xù)保持至少5分鐘。該產(chǎn)品通過顆粒封堵和橋接的雙重機(jī)制實(shí)現(xiàn)漏層的封堵效果，直到藥劑凝固達(dá)到約4000psi的最大壓力閾值。水基鉆井液與SSAS LCM（一袋式酸溶性堵漏材料）在漿液混合器中混合配置。這種SSAS LCM由于它的多功能性和寬泛的應(yīng)用范圍，在快速實(shí)現(xiàn)油井交付方面非常有用。如果需要，簡單的酸洗作業(yè)就能幫助去除或溶解，可作為一種后酸洗作業(yè)的沖洗液。
技術(shù)介紹
井筒中的鉆井液或完井液的漏失對井的安全和油氣開采構(gòu)成了重大挑戰(zhàn)。有效預(yù)防和管控鉆井液完井液的漏失是確保鉆井作業(yè)高效、安全和經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵。及時(shí)處治和緩解井漏事件的重要性在于它可能會(huì)導(dǎo)致大量的NPT、延遲交井時(shí)間以及與鉆井液完井液漏失相關(guān)的財(cái)務(wù)損失和相關(guān)的隱性成本。在鉆井過程中迅速控制鉆井液漏失對于實(shí)現(xiàn)快速、安全和具有成本效益的鉆井作業(yè)至關(guān)重要。
這里要強(qiáng)調(diào)的是，通過對LCM進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑u估和測試，選擇性能優(yōu)越的LCM產(chǎn)品用于漏層封堵，將井漏事件降低在可以接受的程度的重要性。井漏事件可能會(huì)發(fā)生在鉆探作業(yè)的各個(gè)階段，包括鉆井、下套管、測井和完井。這個(gè)問題是導(dǎo)致NPT的一個(gè)主要原因，因而導(dǎo)致油氣開發(fā)公司交井計(jì)劃延遲，還會(huì)造成堵漏劑注入井筒以及其他隱形成本對財(cái)務(wù)產(chǎn)生影響。這些可根據(jù)損失情況的嚴(yán)重程度分為三類。第一類是滲漏，第二類是鉆井液部分漏失，第三類是鉆井液嚴(yán)重或全部漏失。
在大多數(shù)情況下，可以通過向鉆井液中添加常規(guī)的LCM，如纖維、片狀或碎屑物和粗顆粒物等堵漏材料，以較高的鉆井液濃度來治愈滲漏和部分漏失，通常在50-150ppb（磅/每桶）的范圍，具體取決于當(dāng)時(shí)的井下情況，將堵漏劑泵送至漏層對其進(jìn)行封堵或?qū)α芽p進(jìn)行橋接。盡管這些常規(guī)的橋接材料在一定程度上可成功治愈滲漏和部分漏失，但在嚴(yán)重漏失和全部漏失的情況下卻無能為力。
提高傳統(tǒng)橋接材料的濃度來應(yīng)對嚴(yán)重漏失的想法受限于通過鉆具或井底鉆具組合的泵送過程，原因是泵送期間產(chǎn)生的額外壓力會(huì)施加于漏層，從而導(dǎo)致更多的漏失。采用打水泥塞的方法來應(yīng)對嚴(yán)重漏失，對于石油公司來說是不經(jīng)濟(jì)的，因?yàn)樵诖蛩嗳靶枰M(jìn)行起下鉆，先在漏層下方打一個(gè)水泥承重托，這會(huì)耗費(fèi)一定的時(shí)間。另一種選擇是泵送專用的或非傳統(tǒng)LCM的堵漏劑；這應(yīng)該用淡水、海水或鹽水來制備，而不是用鉆井液來制備，避免錯(cuò)失機(jī)會(huì)，導(dǎo)致失敗。
這些專用的聚合物、高失水、高固相含量的藥劑依賴特定的機(jī)制形成有或沒有壓縮強(qiáng)度的堵塞，這種堵塞能幫助治愈或控制漏失。在完全漏失的情況下，石油公司將會(huì)嘗試多種堵漏藥劑來控制漏失，或者可以泵送多種專用藥劑的組合。如果在嘗試了多種堵漏劑后漏失仍然無法治愈且無法繼續(xù)進(jìn)行鉆井作業(yè)，石油公司可能會(huì)進(jìn)行打水泥塞封住漏層，嘗試側(cè)鉆作業(yè)，但這并不是理想的選擇。
打水泥塞的方法似乎并不劃算，因?yàn)樵趯?shí)施水泥堵漏作業(yè)之前需要先打一個(gè)水泥承重托，以承受后續(xù)注水泥所造成的過高的泵注壓力，這對石油公司來說需要耗費(fèi)不少時(shí)間。傳統(tǒng)的水基鉆井液體系因其缺乏井下剪切變稀的屬性而性能會(huì)受到限制，多種因素如準(zhǔn)確的井底溫度、鉆井液對地層造成的污染、混合水的來源等都會(huì)導(dǎo)致這種方法表現(xiàn)不佳。
在石油鉆探過程中，井漏可能是自然引發(fā)的，或者說是自然存在的現(xiàn)象，也可能是誘發(fā)性導(dǎo)致的。鉆井液的自然漏失一般發(fā)生在高滲透性的地層，如石灰?guī)r和白云巖。這些裂縫為碳?xì)浠衔铮ㄋ追Q烴類）的遷移和生產(chǎn)提供了主要途徑，但它們也可以作為鉆井液流動(dòng)的管道，在鉆井和固井作業(yè)期間導(dǎo)致井漏事件。因此，我們應(yīng)盡量減少或消除在此過程中發(fā)生井漏所導(dǎo)致的成本損失。
誘發(fā)性導(dǎo)致的鉆井液漏失是指井筒內(nèi)的流體壓力超過了地層所能承受的壓強(qiáng)，導(dǎo)致承壓較弱的地層破裂。這種現(xiàn)象可能是由于工程規(guī)劃不當(dāng)（如鉆井液密度或孔隙壓力預(yù)測錯(cuò)誤）以及不適當(dāng)?shù)你@井施工（如高流速、大流量、起下鉆速度過快）等現(xiàn)象所致。
圖1
技術(shù)細(xì)節(jié)
已開發(fā)的一袋式LCM，旨在提高混合攪拌和配置使用的效率，還要能封堵井筒內(nèi)所觸及地層的大裂縫和大溶洞。設(shè)計(jì)這種堵漏劑用于無固相和低固相含量的鉆井液體系，使其能夠適應(yīng)各種鉆井環(huán)境，用來鉆儲(chǔ)層和非儲(chǔ)層井眼。其高酸溶性能使這種堵漏劑在儲(chǔ)層井段有效使用，可減少對地層的損害和保持油氣流動(dòng)路徑。所設(shè)計(jì)的橋接材料能適應(yīng)各種井漏場景，確保在不同井下工況的適應(yīng)性。單獨(dú)使用時(shí)可有效封堵1至2mm的地層裂縫，與其它LCM結(jié)合使用時(shí)可封堵3至4mm較大的裂縫。與泡沫類材料使用時(shí)可有效封堵10mm的大裂縫。
漏失測試
為了評估該系統(tǒng)的效率，使用LCM在一個(gè)PPA的槽盤上進(jìn)行了一系列測試。這些測試是在具有挑戰(zhàn)性的實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行的，包括更大的槽尺寸和不同的增壓等級。測試以5mm大小的槽開始，逐步增加至10mm的槽大小，壓力每次增加500 psi。從500 psi開始，達(dá)到最大4000 psi的壓力。隨著槽尺寸的增加，需要更大顆粒的LCM；這需要對流體的流變學(xué)進(jìn)行調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)LCM顆粒的有效懸浮。由于較大顆粒的LCM質(zhì)量會(huì)隨之增加，需要更粘稠的液體才能使其保持懸浮狀態(tài)；這確保了顆粒的均勻混合，從而形成更有效的漏層封堵。
測試的LCM包括粒徑范圍從Dv(10)為272微米到Dv(90)為1580微米的顆粒（其中：Dv：Diameter by Volume；意為 “體積基準(zhǔn)的粒徑分布”）。使用了含有氯化鈉的11 lb/gal（磅/加侖）的水基鉆井液。隨著槽孔尺寸的增大，系統(tǒng)需要更大的顆粒材料來形成有效的封堵物，又使用了泡沫基的補(bǔ)充材料來形成更強(qiáng)的封堵機(jī)制，確保實(shí)現(xiàn)壓力平衡。
在槽尺寸逐漸接近10mm之前進(jìn)行了多次測試，其中大部分測試數(shù)據(jù)未包含在此報(bào)告中。首次成功的測試使用了不到一磅的補(bǔ)充泡沫材料，承壓達(dá)到了2000psi。為了保持住承壓，需要在超過此壓力的過平衡狀態(tài)下添加補(bǔ)充材料。在不同濃度LCM封堵至2000psi過平衡的情況下，共進(jìn)行了4次測試。測試非常成功，直到約8mm的槽盤尺寸，堵漏溶劑濃度變化很小。最后，對10mm的槽盤尺寸進(jìn)行了測試，加入了高濃度的補(bǔ)充泡沫材料，采用相同的鉆井液體系成功實(shí)現(xiàn)了承壓封堵，保持了大于4000psi過平衡的承壓狀態(tài)至少5分鐘。
總之，設(shè)計(jì)的這些堵漏漿液成功地橋接了10mm的槽盤，而且，承受住了超過4000 psi的壓力。對于大于5mm的槽盤，需要添加片狀、中等或粗顆粒的碳酸鈣和補(bǔ)充的泡沫基的堵漏材料。
槽盤尺寸見圖3和圖4；測試后移除槽盤的槽格狀態(tài)見圖2；槽盤自動(dòng)化的PPA組合裝置見圖5；泡沫和一袋式酸溶性堵漏劑見圖6；測試后濾餅圖顯示的槽盤上制作的塊狀濾餅的完好性見圖7。使用15%的鹽酸對PPA測試后形成的濾餅進(jìn)行了酸溶性試驗(yàn)。大多數(shù)試驗(yàn)顯示酸溶性大于92%，表明適合在儲(chǔ)層條件下泵送。
井下操作建議
SSAS LCM具有橋接或封堵高達(dá)10mm裂縫的能力，能承受約4000 psi的壓力。這種SSAS LCM系統(tǒng)適合添加到現(xiàn)有的鉆井液體系中，可縮短鉆井周期和節(jié)約成本。SSAS LCM 因其高酸溶性和顆粒大小分布的屬性，適合作為堵漏劑泵入儲(chǔ)層。添加常規(guī)的絮凝劑或多聚糖可增加LCM的懸浮性能，而不會(huì)影響凝固機(jī)制或堵漏劑的性能。輔助的泡沫材料有助于封堵較大尺寸的槽盤，在超過2000psi的承壓狀態(tài)下保持過平衡的壓力。建議始終需要考慮泵送堵漏劑時(shí)井下工具的限制因素。
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