【摘要】蘇丹6區(qū)的FNE區(qū)塊淺層屬于Zarap、Betinue層位，因?qū)游坏貙右苑凵巴梁偷[石為主，孔隙、裂縫發(fā)育，擠水泥施工面臨的主要問(wèn)題是地層松軟、漏失嚴(yán)重。采用常規(guī)擠堵材料和擠堵工藝進(jìn)行擠堵已不能解決這一區(qū)塊的漏失問(wèn)題。經(jīng)過(guò)大量的室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，確定出性能優(yōu)良的膠質(zhì)復(fù)合堵漏水泥漿體系及配套工藝，解決了該地區(qū)淺層漏失井?dāng)D水泥的技術(shù)難題。

【關(guān)鍵詞】蘇丹FNE地區(qū) 淺層井?dāng)D水泥 膠質(zhì)復(fù)合堵漏水泥漿 擠堵工藝

1 淺層漏失井?dāng)D堵難題探討

1.1 擠堵難題

FNE區(qū)塊淺層地層屬低壓高滲類型的Zarap、Betinue層，層位地層以粉砂土和礫石為主，孔隙、裂縫發(fā)育較好。直接采用注水泥漿堵漏方法堵漏，多表現(xiàn)出吸收量大、漏速快、漏失嚴(yán)重等特點(diǎn)。采用單封、石棉絨、核桃殼等作為擠堵材料進(jìn)行先期擠堵，該方法因堵漏劑對(duì)提高地層的抗破能力有限，造成水泥漿擠堵時(shí)穩(wěn)不住壓。而膠質(zhì)堵漏劑是以物理封堵填塞孔喉裂縫和粘結(jié)弱膠結(jié)地層為主要工作原理。膠質(zhì)堵漏材料堆積形成的封堵層，缺乏足夠抗壓強(qiáng)度，擠堵壓力的影響下，始終處于交變受力狀態(tài)，極易遭到破壞，也不能很好地解決這一擠堵難題。

1.2 研究思路

擠水泥時(shí)井底壓力遠(yuǎn)大于地層抗破壓力，壓破炮眼處或靠近炮眼處地層，形成垂直和水平裂縫，使得水泥漿充填預(yù)計(jì)空間進(jìn)一步增大。在水泥漿初凝前，水泥漿在發(fā)育較好的孔隙裂縫中運(yùn)移過(guò)程沒(méi)有很好的堵漏效果，這就要求擠堵使用的水泥漿在強(qiáng)度變化不大的情況下，能夠具備堵塞運(yùn)移孔道和較強(qiáng)觸變性的特點(diǎn)。因此，研究適用于淺層漏失井的擠堵工藝應(yīng)從以下方面入手。

（1）增強(qiáng)水泥漿的觸變性，能在地層孔隙內(nèi)迅速形成膠凝結(jié)構(gòu)，并與地層有較強(qiáng)的吸附能力；

（2）增強(qiáng)松軟地層的抗破能力，提高原始層理縫隙的抗壓性，降低誘發(fā)裂縫的尺寸；

（3）能夠在井壁內(nèi)外形成良好的屏蔽層（水泥環(huán)屏蔽及堵漏材料屏蔽），以阻隔壓力傳遞。

2 膠質(zhì)復(fù)合堵漏水泥漿堵漏技術(shù)

2.1 膠質(zhì)水泥漿作用機(jī)理

2.1.1 膠束聚合物的作用

膠束聚合物具有油溶和水溶兩親性，加入到水基流體中時(shí)，能夠迅速大量吸附在地層細(xì)砂和礫石表面。當(dāng)達(dá)到臨界濃度時(shí)，聚合物在砂石表面發(fā)生締合，形成疏水微區(qū)。疏水微區(qū)有一個(gè)疏水的內(nèi)核，由聚合物的疏水基團(tuán)構(gòu)成，外層由聚合物的親水鏈段包裹，形成空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。隨著聚合物濃度的增加，在地層孔隙內(nèi)形成不同尺寸的大量膠束，并且聚合物由鏈內(nèi)締合發(fā)展到鏈間締合，從而在砂石表面形成封堵層。

2.1.2 水泥漿混合膠束聚合物XCD的作用

XCD易溶于水并能形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，聚合膠束能與水泥漿細(xì)微顆粒表面發(fā)生締合，使水泥漿中的固相顆粒懸浮其中，形成具有良好的懸浮能力、固化性能的聚合水泥漿，當(dāng)該泥漿進(jìn)入漏失層后，由于其強(qiáng)的觸變性使地層中的流動(dòng)阻力迅速增加而阻止進(jìn)一步漏失，進(jìn)入漏失層的聚合水泥漿固化產(chǎn)生強(qiáng)度并形成水泥環(huán)屏蔽層（圖1），大大減少壓力向地層的傳遞，在間歇擠水泥的方式下，此類水泥環(huán)屏蔽層越積越厚，進(jìn)而形成一個(gè)低滲透率和良好抗壓強(qiáng)度的封堵帶。聚合水泥漿具有稠化過(guò)渡時(shí)間短、失水少的特點(diǎn)，這對(duì)施工時(shí)間較長(zhǎng)的間歇式擠水泥過(guò)程中防止中心管內(nèi)水泥漿失重具有積極意義。

2.1.3 聚合水泥漿中添加堵漏劑NW-1的作用

聚合水泥漿中，聚合物與裂縫表面可呈多點(diǎn)接觸，不易被流體沖走而保證了骨架搭橋的穩(wěn)定性；當(dāng)堵漏劑NW-1完成架橋后，聚合水泥漿作為填充材料封堵骨架材料所剩下的空間，同時(shí)聚合水泥漿可通過(guò)分子鏈與巖石表面進(jìn)行物理吸附，使巖石表面形成一層聚合物薄膜，以阻止水分子的侵入，增強(qiáng)其封堵效果；以堵漏劑NW-1作為骨架材料，膠束聚合物XCD和水泥漿作為填充材料，通過(guò)上述三種成分的協(xié)同作用，形成具有物理化學(xué)堵漏功能的聚合堵漏水泥漿。在擠水泥施工中，反洗出后的水泥漿成絮狀，觸摸具有顆粒感（NW-1），說(shuō)明即使在流速較大的流體沖擊下，添加堵漏劑的聚合物水泥漿也能保持穩(wěn)定的物理結(jié)構(gòu)。

3 膠質(zhì)復(fù)合水泥漿性能

3.1 水泥漿外加劑

為調(diào)整膠質(zhì)復(fù)合水泥漿的流變參數(shù)，使其滿足擠水泥施工時(shí)的安全要求，通過(guò)試驗(yàn)對(duì)比，確定出流動(dòng)性和可泵性良好的膠質(zhì)復(fù)合水泥漿體系，外加劑添加比例如下：

G級(jí)水泥+0.33% G C314+0.83%GC412+0.02% XCD +1% NW-1

通過(guò)試驗(yàn)證明，該配方下的膠質(zhì)復(fù)合水泥漿具有流動(dòng)性好、低滲透性、游離液低、穩(wěn)定性高等突出特點(diǎn)。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)可知，XCD加量對(duì)水泥漿流變性和水泥石強(qiáng)度影響較大，NW-1對(duì)水泥漿流變性影響不大，但是影響水泥石的強(qiáng)度，通過(guò)對(duì)凝固后水泥樣品的觀察，只添加NW-1的樣品，斷裂層面呈細(xì)微蜂窩狀，強(qiáng)度低，易碎裂。

3.2 稠化特點(diǎn)

水泥漿在初凝前保持較小的稠度，作用在地層上的壓力為全部漿柱壓力。膠凝強(qiáng)度的增加，無(wú)平緩的變化階段，而是在較短的時(shí)間內(nèi)增加到90BC，過(guò)渡時(shí)間較短。

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

通過(guò)對(duì)聚合堵漏水泥漿體系在FNE區(qū)塊進(jìn)行試驗(yàn)，其堵漏成功率為98.6%，堵漏一次成功率為90%。

5 認(rèn)識(shí)和建議

聚合堵漏水泥漿具有觸變性強(qiáng)、低滲透性、游離液低、過(guò)渡時(shí)間短、穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)，能夠膠結(jié)砂石，有效提高地層的承壓能力，防漏、堵漏效果明顯。

對(duì)于嚴(yán)重漏失井，應(yīng)首先采用膠質(zhì)復(fù)合堵漏材料（大顆粒）水泥漿進(jìn)行先期堵漏作業(yè)，然后再采用聚合堵漏水泥漿體系進(jìn)行堵漏效果更好。

因聚合堵漏水泥漿具有觸變性強(qiáng)、過(guò)渡時(shí)間短的特點(diǎn)，建議采用間歇式擠水泥方法進(jìn)行擠堵。

作者簡(jiǎn)介

劉濤，男，2007年畢業(yè)阿塞拜疆國(guó)立石油大學(xué)油氣儲(chǔ)運(yùn)專業(yè)，2007年以來(lái)任固井工程處工程師。