【摘要】蘇丹6區(qū)的FNE區(qū)塊淺層屬于Zarap、Betinue層位，因層位地層以粉砂土和礫石為主，孔隙、裂縫發(fā)育，擠水泥施工面臨的主要問題是地層松軟、漏失嚴重。采用常規(guī)擠堵材料和擠堵工藝進行擠堵已不能解決這一區(qū)塊的漏失問題。經(jīng)過大量的室內試驗和現(xiàn)場應用，確定出性能優(yōu)良的膠質復合堵漏水泥漿體系及配套工藝，解決了該地區(qū)淺層漏失井擠水泥的技術難題。

【關鍵詞】蘇丹FNE地區(qū) 淺層井擠水泥 膠質復合堵漏水泥漿 擠堵工藝

1 淺層漏失井擠堵難題探討

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、漏失嚴重等特點。采用單封、石棉絨、核桃殼等作為擠堵材料進行先期擠堵，該方法因堵漏劑對提高地層的抗破能力有限，造成水泥漿擠堵時穩(wěn)不住壓。而膠質堵漏劑是以物理封堵填塞孔喉裂縫和粘結弱膠結地層為主要工作原理。膠質堵漏材料堆積形成的封堵層，缺乏足夠抗壓強度，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

擠水泥時井底壓力遠大于地層抗破壓力，壓破炮眼處或靠近炮眼處地層，形成垂直和水平裂縫，使得水泥漿充填預計空間進一步增大。在水泥漿初凝前，水泥漿在發(fā)育較好的孔隙裂縫中運移過程沒有很好的堵漏效果，這就要求擠堵使用的水泥漿在強度變化不大的情況下，能夠具備堵塞運移孔道和較強觸變性的特點。因此，研究適用于淺層漏失井的擠堵工藝應從以下方面入手。

（1）增強水泥漿的觸變性，能在地層孔隙內迅速形成膠凝結構，并與地層有較強的吸附能力；

（2）增強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 膠質復合堵漏水泥漿堵漏技術

2.1 膠質水泥漿作用機理

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，能夠迅速大量吸附在地層細砂和礫石表面。當達到臨界濃度時，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)有一個疏水的內核，由聚合物的疏水基團構成，外層由聚合物的親水鏈段包裹，形成空間網(wǎng)絡結構，從而達到穩(wěn)定狀態(tài)。隨著聚合物濃度的增加，在地層孔隙內形成不同尺寸的大量膠束，并且聚合物由鏈內締合發(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)狀結構，聚合膠束能與水泥漿細微顆粒表面發(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，當該泥漿進入漏失層后，由于其強的觸變性使地層中的流動阻力迅速增加而阻止進一步漏失，進入漏失層的聚合水泥漿固化產(chǎn)生強度并形成水泥環(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，進而形成一個低滲透率和良好抗壓強度的封堵帶。聚合水泥漿具有稠化過渡時間短、失水少的特點，這對施工時間較長的間歇式擠水泥過程中防止中心管內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接觸，不易被流體沖走而保證了骨架搭橋的穩(wěn)定性；當堵漏劑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，同時聚合水泥漿可通過分子鏈與巖石表面進行物理吸附，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，通過上述三種成分的協(xié)同作用，形成具有物理化學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)定的物理結構。

3 膠質復合水泥漿性能

3.1 水泥漿外加劑

為調整膠質復合水泥漿的流變參數(shù)，使其滿足擠水泥施工時的安全要求，通過試驗對比，確定出流動性和可泵性良好的膠質復合水泥漿體系，外加劑添加比例如下：

G級水泥+0.33% G C314+0.83%GC412+0.02% XCD +1% NW-1

通過試驗證明，該配方下的膠質復合水泥漿具有流動性好、低滲透性、游離液低、穩(wěn)定性高等突出特點。

通過實驗可知，XCD加量對水泥漿流變性和水泥石強度影響較大，NW-1對水泥漿流變性影響不大，但是影響水泥石的強度，通過對凝固后水泥樣品的觀察，只添加NW-1的樣品，斷裂層面呈細微蜂窩狀，強度低，易碎裂。

3.2 稠化特點

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。膠凝強度的增加，無平緩的變化階段，而是在較短的時間內增加到90BC，過渡時間較短。

4 現(xiàn)場應用

通過對聚合堵漏水泥漿體系在FNE區(qū)塊進行試驗，其堵漏成功率為98.6%，堵漏一次成功率為90%。

5 認識和建議

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

對于嚴重漏失井，應首先采用膠質復合堵漏材料（大顆粒）水泥漿進行先期堵漏作業(yè)，然后再采用聚合堵漏水泥漿體系進行堵漏效果更好。

因聚合堵漏水泥漿具有觸變性強、過渡時間短的特點，建議采用間歇式擠水泥方法進行擠堵。

作者簡介

劉濤，男，2007年畢業(yè)阿塞拜疆國立石油大學油氣儲運專業(yè)，2007年以來任固井工程處工程師。