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WBS隔離液強力對抗固井井漏

WBS隔離液強力對抗固井井漏

WBS隔離液經實驗室及現場驗證,證明能夠避免或極大降低固井作業中漏失的發生,更高特別適用于問題地層,更易實現層間封隔,免除固井補救作業的高昂成本。

來自 | E&P
編譯 | 張毅

如果固井作業過程中發生惡性井漏,水泥環完整性與層間封隔的質量會受到嚴重影響。當套管下到機械強度較弱和/或枯竭地層時,破裂壓力窗口較窄,水泥當量循環密度稍高就有可能導致地層破裂。為保證層間封隔的安全性,已有和誘發性井漏都需要補注水泥,而這項作業的成本極高。

固井隔離液對未污染水泥漿和有效水泥膠結能否完全頂替環空至關重要。然而,對漏失性地層而言,為清潔井壁而設計的傳統隔離液并不十分適用。近期,在專利Wellbore Shielding(WBS)技術的支持下,國外研發了一款抗高溫、抗漏失隔離液,邊固邊漏的問題隨之得到了解決。WB固井隔離液流變性優良,極薄弱地層作業時,該體系能夠為后續固井作業做好準備,且能大幅降低或免除補注水泥作業。

WBS隔離液中采用了超低滲透WBS處理劑,能夠在問題區域形成非滲透性封隔層,阻止流體及壓力侵入。因此,在該技術的幫助下,水泥漿能夠以較高密度在套管下入處循環,進而提高頂替效果,該技術還能有效降低水泥漿的密度限制,并保證水泥漿能夠循環到預定返高。WBS隔離液能夠實現泥漿-固井水泥漿之間高效的頂替和分離。此外,WBS還能增強井眼清潔效果,這點對水平井格外重要,因為受污染液體通常會流向低處井眼。

新一代隔離液及其前身產品已成功運用到了世界各地的注水泥作業中,在問題地層的應用尤為廣泛。比如,一家紅海的開發商近來耗費了一個多月鉆進12-1/4”井段,作業過程中需要控制漏失。該開發商選擇在固井之前向井下注入WBS隔離液,雖然當時認為成功的幾率不高,但隔離液經過問題地層不久就觀察到了上返的泥漿。隨著頂替作業的進行,泥漿返回量增加,最終不需要任何補注水泥作業就實現了層間封隔。

傳統隔離液

從根本上說,傳統隔離液可以避免泥漿與固井水泥漿的交叉污染,而分離不充分會影響固化水泥的性能。固井隔離液主要用于保證環空內(從完鉆井深到設計返高)的泥漿能夠全部被純水泥所取代,因而在泥漿-水泥漿的頂替中扮演著重要的角色。

傳統隔離液并非為解決已有漏失或誘發性漏失問題而設計的。一旦較重、密度較高的固井泥漿進入環空,井漏的風險就會升高,因為隨著固井作業的開展,當量循環密度也在穩步上升。因此,不解決井漏問題就泵送水泥漿可能導致水泥無法達到預定返高。

固井漏失的補救方法通常是在隔離液內或直接在固井泥漿內混合高密度纖維堵漏材料,但也會相應地帶來一些其它問題。另一種方法是采用多級固井工具,但這不僅會增加固井時間、成本,還有可能導致機械故障概率升高。此外,如果作業前計算機模擬顯示水泥漿ECD會超過安全作業極限,那么一般需要降低固井水泥漿密度或降低泵速。水泥漿密度的降低通常會導致水泥漿更易被污染,造成固井質量下降。而降低頂替速率也就相當于降低了頂替效率。

一體化隔離液

新一代WBS隔離液的性能超越了傳統隔離液。在破碎地層和裂縫性地層,WBS經過特別配制后能夠幫助水泥循環至預定返深。

WBS隔離液強力對抗固井井漏

圖1 新型隔離液既能調節屈服強度又能并優化井壁清潔效果

WBS技術的核心在于其獨特的超低滲處理劑,該處理劑能夠給各個基質孔隙和微裂縫裝備一層非滲透性“盾”,從而避免或最大程度地降低了漏失發生的可能性。WBS由專利聚合物、固相及其他材質組合而成,能夠建立一層極難滲透的屏障,進而將流體和壓力侵入降到最低。這個屏障對地層的滲透性不會造成任何負面影響,滲透率恢復值高達90%~95%。

實驗室測試和現場應用表明,WBS形成的保護膜能夠承受高壓差,允許固井作業在更高的ECD下進行,避免了水泥漿壓力超過地層破裂壓力。在井下條件下,為保證作業的安全性,作業壓力要高于地層破裂壓力,而破裂壓力窗口狹窄限制了水泥漿的密度范圍。

實驗室測試同樣驗證了WBS隔離液的溫度穩定性以及強化的配伍性。16lb/gal下的高溫高壓流變測試表明隔離液在163℃(325℉)以上還能保持穩定。與所有類型的水泥漿和泥漿配伍,隔離液同時還是避免水泥漿粘度過高的有效媒介。

增加隔離液的濃度能夠改善流變性,通過改變流變性可以在固井作業得到預期的屈服強度,進而優化頂替、分離以及井眼清潔效果。隔離液可以邊作業邊混合,最高可加到18 lb/gal,簡化了大體積隔離液的運輸流程。

應用案例Ⅰ

在阿布扎比,第一代WBS隔離液系統幫助現場作業人員進行了單級固井,節省了鉆時,若不使用WBS則需要多級固井才能完成作業。某口井固井作業前測得靜、動態漏失分別為81bbl/min,120bbl/min。泥漿處理劑未能將靜態漏失控制在65bbl/min以下,也未能將動態漏失控制在100bbl/min以下。利用WBS隔離液系統防止了漏失的發生,且保證了水泥能夠返至地面。

應用案例Ⅱ

某地區地熱井的鉆進過程中遇到了不可控的漏失,導致水泥返高嚴重不足。作業者采用了WBS隔離液系統加LCM的模式來保證固井質量、降低整體成本。20英寸套管作業中,地面作業次數從平均11次降到兩次,同時環空頂替補充水泥量從1,047bbl下降至138bbl。13-3?8英寸井段的固井作業也有類似的改善。

使用WBS隔離液后,節省了329,500美元,并且固井質量也得到了提高,有可能在未來,在油井整個壽命周內為作業者節省更多開支。

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白礬
石油圈認證作者
畢業于中國石油大學(華東),油氣井工程碩士,長期聚焦國內外石油行業前沿技術裝備信息,具有數十萬字技術文獻翻譯經驗。
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