欠平衡鉆井與完井中凍膠閥制備及其井下施工工藝

1、井下凍膠閥制備方法及其施工方法1.1技術(shù)背景目前，油氣井鉆井完井和壓井作業(yè)過(guò)程中，使用的壓井介質(zhì)是鉆井泥漿或者壓井液，以及采用與其配套的常規(guī)壓井施工方法。常規(guī)壓井施工方法傷害儲(chǔ)層，施工費(fèi)用昂貴，施工作業(yè)復(fù)雜。油氣井在鉆井完井修井的過(guò)程中，經(jīng)常要進(jìn)行起下管柱作業(yè)，為了確保作業(yè)安全，必須要用泥漿、壓井液等高密度液體進(jìn)行壓井。高密度泥漿或者壓井液接觸儲(chǔ)層后，會(huì)引起地層水敏、水鎖、固相顆粒堵塞儲(chǔ)層等傷害，導(dǎo)致施工作業(yè)后單井產(chǎn)量低或者產(chǎn)能大幅度下降。另外，在地層大量產(chǎn)氣的油井進(jìn)行完井、修井作業(yè)過(guò)程中，存在氣體向外逸出的危險(xiǎn)。而在保護(hù)儲(chǔ)層的欠平衡、氣體鉆井施工中，必須使用昂貴的套管閥設(shè)備來(lái)封堵井下氣體，確

2、保施工安全。利用膠體閥將泥漿或壓井液與油井儲(chǔ)層有效暫時(shí)分隔開，保護(hù)油氣層、方便施工作業(yè)的方法。1.2 技術(shù)目的提供一種井下膠體閥制備方法及其施工方法，在井下制備井下凍膠閥，在儲(chǔ)層中部和油管管柱底部之間的井筒內(nèi)形成一段強(qiáng)度很高的膠體段，實(shí)現(xiàn)鉆井完井和修井過(guò)程中，安全封隔井筒；而且能將泥漿、壓井液與儲(chǔ)層有效分開，有效阻止壓井液進(jìn)入地層，同時(shí)也能夠阻止地層中的硫化氫等氣體向外逸出?？朔壳俺Ｒ?guī)的壓井施工方法傷害儲(chǔ)層，施工費(fèi)用昂貴的不足。1.3 技術(shù)方案 凍膠配方井下凍膠由基液，交聯(lián)液和破膠液組成，基液、交聯(lián)液和破膠液的體積比為：40-60%：20-30%：20-35%。其中：井下凍膠閥的基液、交聯(lián)液

3、和破膠液的原材料組分體積比為：1、基液：主劑為瓜膠（羥丙基瓜爾膠粉），0.5-2.5%：酸堿調(diào)節(jié)劑為片堿（NaOH），0.1-2%；殺菌劑為甲醛，0.2-0.6%；其余為水。2、交聯(lián)液：交聯(lián)劑為硼砂，0.02-0.05%：其余為水。3、破膠液：破膠劑為雙氧水，0.001-0.005%；其余為水。基液、交聯(lián)液和破膠液的體積比為0.4-0.6：0.2-0.3：0.2-0.3 。井下凍膠閥屬于聚合物凝膠體系。瓜膠為主劑，硼砂為交聯(lián)劑，片堿為酸堿調(diào)節(jié)劑，基液和交聯(lián)液在堿性條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成具有一定強(qiáng)度的凍膠，甲醛為殺菌劑，主要作用是防止生成的凍膠在高溫條件下腐爛、變質(zhì)。破膠液的作用是施工結(jié)束后將

4、膠體破膠。所述的交聯(lián)劑硼砂包括：五水四硼酸鈉或十水四硼酸鈉。硼砂、瓜膠和片堿均為工業(yè)品現(xiàn)場(chǎng)制備井下凍膠閥的方法：配置設(shè)備：攪拌器、罐車和水池?；旱闹苽淞扛鶕?jù)井下需要井下凍膠閥段塞的體積進(jìn)行制備。一般現(xiàn)場(chǎng)需要井下凍膠閥堵塞井段長(zhǎng)度在200-500米范圍內(nèi)根據(jù)井筒環(huán)空面積和長(zhǎng)度換算出施工需要井下凍膠閥的體積?；后w積、交聯(lián)液體積與破膠液體積之和為井段塞體積，即井下凍膠閥的體積。1、基液的配制，基液體積為井下凍膠閥體積的40-60%。按將主劑瓜膠、酸堿調(diào)節(jié)劑片堿和殺菌劑甲醛在攪拌的條件下加入水中，配成均勻的溶液。2、交聯(lián)液的配制，交聯(lián)液體積為井下凍膠閥體積的20-35%。將交聯(lián)劑硼砂在攪拌的條件下

5、加入水中配成均勻的溶液。3、破膠液的配制，破膠液的體積為井下凍膠閥體積的20-35%。將破膠劑雙氧水在攪拌的條件下加入水中，配成均勻的溶液。1.3.3 凍膠注入方法.1 基液、交聯(lián)液、破膠液 同時(shí)注入法1、注入設(shè)備：水泥車，高壓比例泵，水池，三通。2、 注入過(guò)程：將水泥車和高壓比例泵通過(guò)管線和三通連接，三通出口端與作業(yè)井環(huán)空或油管連接。管線試壓合格后，用水泥車和高壓比例泵同時(shí)將基液、交聯(lián)液和破膠液混合并連續(xù)注入井下，然后注入壓井液或清水或泥漿，將基液、交聯(lián)液和破膠液的混合液頂替至井筒的預(yù)定位置。注入的基液、交聯(lián)液和破膠液在30-60min形成粘度較高的井下凍膠閥。井下凍膠閥將長(zhǎng)達(dá)150-500

6、m井段堵塞。在10-96小時(shí)后，井下凍膠閥自動(dòng)破膠形成粘度較低的液體在形成井下凍膠閥至破膠的這段時(shí)間內(nèi)，井下凍膠閥將施工人員有足夠的時(shí)間，在不需要注入壓井液的條件下，順利完成井下作業(yè)施工。3、井下凍膠閥的性能如下：a) 基液粘度：50-60mpa.s。b) 成膠時(shí)間：30-60min。成膠時(shí)間長(zhǎng)短可以通過(guò)基液、交聯(lián)液和破膠液的配比進(jìn)行調(diào)節(jié)。c) 井下凍膠閥的粘度：2000-30000 mpa.s（1.5s-1），400-6000 mpa.s（170s-1）。d) 破膠時(shí)間：60-80C條件下，10-96小時(shí)。破膠時(shí)間長(zhǎng)短可以通過(guò)基液、交聯(lián)液和破膠液的配比進(jìn)行調(diào)。破膠后的粘度1-5mpa.s。.

7、2 基液、交聯(lián)液與破膠液分開注入1、注入設(shè)備主要有：水泥車、高壓比例泵、水池、三通。2、注入過(guò)程：將水泥車和高壓比例泵通過(guò)管線和三通連接，三通出口端與作業(yè)環(huán)空或油管連接。管線試壓合格后，用水泥車和高壓比例泵同時(shí)將基液、交聯(lián)液混合并連續(xù)均勻注入井下，然后注入壓井液或清水或泥漿，將基液、交聯(lián)液的混合液頂替至井筒的預(yù)定位置。3、注入的基液、交聯(lián)液和破膠液在30-60min形成粘度較高的井下凍膠閥。井下凍膠閥將長(zhǎng)達(dá)150-500m井段堵塞。當(dāng)需要破膠時(shí)，通過(guò)用水泥車將破膠液注入粘度較高的井下凍膠閥中，井下凍膠閥破膠，形成粘度較低的液體。井下凍膠閥的應(yīng)用范圍井下凍膠閥具備油管、鉆桿等穿過(guò)的特性，并且井下凍膠閥與插入物之間具有良好的密封性。當(dāng)插入物拔出，井下凍膠閥自動(dòng)恢復(fù)閉合狀態(tài)。井下凍膠閥在一定時(shí)間內(nèi)自行破膠。破膠后采用自噴、抽汲方法將其排出，也可以通過(guò)氣舉等強(qiáng)排手段將未破膠的膠塞排出井筒。所以井下凍膠閥應(yīng)用范圍大。1、對(duì)安全性要求高、儲(chǔ)層保護(hù)要求高的油水井修井施工中；2、在欠平衡鉆井中不使用套管閥的鉆井作業(yè)；3、儲(chǔ)層裂縫發(fā)育、溶孔發(fā)育、地層漏失嚴(yán)重、需要進(jìn)行壓井作業(yè)的油井壓井作業(yè)；4、儲(chǔ)層水敏性強(qiáng)、普通壓井液對(duì)地層傷害大、需要進(jìn)行壓井作業(yè)的油井壓井作業(yè)；5、地層產(chǎn)氣的油井，尤