一種提高深井固井二界面膠結(jié)質(zhì)量的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于石油工程領(lǐng)域，特別涉及一種提高深井固井二界面膠結(jié)質(zhì)量的方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002] 界面即兩相的接觸面，對于復(fù)合材料而言，界面膠結(jié)歷來被認(rèn)為是整體結(jié)構(gòu)的薄 弱環(huán)節(jié)。界面的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及改善，對符合材料的宏觀行為有重要影響。對于石油工程中 的固井作業(yè)來說，影響環(huán)境更加復(fù)雜，影響因素更多，界面膠結(jié)強度對工程質(zhì)量的影響就更 大。固井的雙界面膠結(jié)質(zhì)量及強度，直接影響油井的使用壽命和開發(fā)效益已是一個不爭的 事實。特別是在開發(fā)后期的調(diào)整區(qū)塊，層系細(xì)分，產(chǎn)層薄、隔層薄，通常還要采取增產(chǎn)措施后 才能進行生產(chǎn)，對固井界面的膠結(jié)質(zhì)量要求更高。因此，隨著油田開采強度的加大，對封固 界面抗沖蝕破壞性能越來越高，迫切需要解決影響固井界面膠結(jié)質(zhì)量的各種問題。目前，人 們已經(jīng)提出了如下一些解決影響固井界面膠結(jié)質(zhì)量的方法：
[0003] 第一類是常用的物理、機械和化學(xué)法。由于這些簡單方法無法實現(xiàn)泥餅固化和界 面交聯(lián)，因此難以有效解決固井二界面膠結(jié)質(zhì)量這一復(fù)雜性難題。
[0004] 第二類是特殊的MTC(MudtoCement，即泥漿轉(zhuǎn)化為水泥漿）。為了解決固井二界 面膠結(jié)質(zhì)量和環(huán)境保護問題，20世紀(jì)90年代初出現(xiàn)了MTC技術(shù)，若用鉆固一體化，能實現(xiàn)固 井二界面泥餅固化，它既可顯提高固井二界面膠結(jié)強度和膠結(jié)質(zhì)量，也可緩解鉆后處理鉆 井液的的環(huán)保問題。但是，MTC固化體脆裂、高溫性能變異等固有問題又可能會因射孔等作 業(yè)而導(dǎo)致更為嚴(yán)重的層間互竄，影響油氣開采效果甚至報廢井，這在一定程度上嚴(yán)重制約 了MTC技術(shù)的綜合應(yīng)用效果和推廣應(yīng)用。
[0005] 第三類是中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）近年提出的MTA(MudCaketoAgglomerated Cake，即泥餅仿地成凝餅）法（參見中國專利CN200810047343. 8)。該方法雖實現(xiàn)了不改變 油井水泥這一目標(biāo)，卻仍需在鉆井液中加入0. 5%~3%的泥餅改性劑，因此這依然還不是 一種非常理想的方法，即該新技術(shù)僅適用于3000m以內(nèi)的井。
[0006]出于這種考慮，本發(fā)明的發(fā)明人進行了研宄，目的是解決相關(guān)領(lǐng)域現(xiàn)有技術(shù)所暴 露出來的問題，期望提供一種提高井深大于5000m的深井固井二界面膠結(jié)質(zhì)量的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]鑒于以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種提高深井固件二界面 膠結(jié)質(zhì)量的方法，其完全有別于現(xiàn)有技術(shù)中的MTC方法、MTA方法和MCS方法，一方面在既 不改性鉆井液也不改變水泥漿條件下即可實現(xiàn)泥餅固化和界面交聯(lián)，顯著提高了固井二界 面的膠結(jié)質(zhì)量與強度；另一方面，更為重要的是，本發(fā)明的方法不僅無需使用凝餅形成劑， 滿足井深大于5000m的深井的固井二界面膠結(jié)質(zhì)量的需求，而且即使在溫度超過105°C的 情況下，本發(fā)明的方法仍然具有良好的防氣竄功能和層間封隔能力，滿足酸化壓裂的要求。
[0008] 本發(fā)明的又一目的在于提供所述方法在油田開采過程中的應(yīng)用。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供了一種提高深井固井二界面膠結(jié)質(zhì)量的方 法，其包括如下步驟：
[0010] 1)將第一泥餅固化劑注入油氣井內(nèi)；
[0011] 2)將第二泥餅固化劑注入油氣井內(nèi)，所述第二泥餅固化劑與步驟1)中所述第一 泥餅固化劑直接接觸；
[0012] 3)將水泥漿注入油氣井內(nèi)，所述水泥漿與步驟2)中所述第二泥餅固化劑直接接 觸。
[0013] 在本發(fā)明的方法中，第一泥餅固化劑的作用是對井內(nèi)泥餅界面的修飾與處理，而 第二泥餅固化劑的作用則是對井內(nèi)泥餅孔隙的疏導(dǎo)并使泥餅粘土顆粒表面電子結(jié)合能和 元素組成發(fā)生改變；水泥漿水化離子滲入泥餅且與泥餅中高價金屬離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成 膠結(jié)物產(chǎn)生化學(xué)固結(jié)和沉淀堵塞，形成水泥環(huán)與泥餅界面交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)泥餅固化，從而提 高固井二界面的膠結(jié)強度，使得固井一、二界面膠結(jié)質(zhì)量得到顯著改善。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，所述第一泥餅固化劑包括：丁基膠乳、碳酸鈉 及水；其中，所述丁基膠乳與水的質(zhì)量比為I: (1. 8~2. 1)，所述碳酸鈉與水的質(zhì)量比為 (0? 15 ~0? 28) :1。
[0015]在本發(fā)明的方法中，丁基膠乳不僅機械穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性好，而且其結(jié)構(gòu)中的雙 鍵含量少，化學(xué)惰性強，有自補強作用，鍵排列高度規(guī)整，其與碳酸鈉共混之后，能夠?qū)畠?nèi) 泥餅界面進行很好的修飾改性。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，制備第一泥餅固化劑的具體步驟包括：首先購得 丁基膠乳；然后往上述丁基膠乳中添加水，再繼續(xù)添加碳酸鈉，即制得本發(fā)明的第一泥餅固 化劑。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，按照質(zhì)量百分比，所述第二泥餅固化劑包括~ 10%的氫氧化鈉、0. 1~5%的硫酸鈉以及1~10%的碳酸媽；優(yōu)選包括：2~6%的氫氧化 鈉、0. 7~2%的硫酸鈉以及1~7%的碳酸鈣。
[0018] 在本發(fā)明的方法中，所述第二泥餅固化劑具有抗高溫優(yōu)點，其與第一泥餅固化劑 配伍使用能夠解決深井固井的問題，達到安全施工的效果。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，所述第一泥餅固化劑與第二泥餅固化劑直接接 觸，且二者之間沒有注入其他物質(zhì)。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，所述水泥漿與第二泥餅固化劑直接接觸，且二者 之間沒有注入其他物質(zhì)。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，所述第一泥餅固化劑與第二泥餅固化劑的體積比 為I: (1~6)，優(yōu)選1: (2~4)。在本發(fā)明的方法中，發(fā)明人通過大量實驗及創(chuàng)造性勞動發(fā) 現(xiàn)，第一泥餅固化劑與第二泥餅固化劑的體積比不能夠為任意比，需要嚴(yán)格控制二者的體 積比，否則難以滿足井深大于5000m的深井的固井二界面膠結(jié)質(zhì)量的需求。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，所述水泥漿與所述第二泥餅固化劑的體積比為 (100 ~10) :1，優(yōu)選（50 ~20) :1。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，步驟1)中所述的第一泥餅固化劑與油氣井內(nèi)壁 泥餅的接觸時間為40~140s，優(yōu)選70~120s。
[0024]在本發(fā)明中，步驟1)中所述第一泥餅固化劑與油氣井壁泥餅的接觸時間會影響 泥餅固化劑的作用效果，原因在于效果與泥餅固化劑作用時間相關(guān)，因此必須嚴(yán)格控制第 一泥餅固化劑與油氣井壁泥餅的接觸時間。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，步驟2)中所述第二泥餅固化劑與第一泥餅固化 劑的接觸時間為40~140s，優(yōu)選70~120s。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，步驟1)中所述第一泥餅固化劑的用量為1~5m3， 優(yōu)選2~4m3。
[0027] 本發(fā)明的有益效果有：無需現(xiàn)場制備泥餅固化劑或凝餅形成劑；在既不改性鉆井 液也不改變水泥漿條件下即可實現(xiàn)泥餅固化和界面交聯(lián)，顯著提高了固井二界面的膠結(jié)質(zhì) 量與強度，滿足深井固井二界面膠結(jié)質(zhì)量的需求，即使在溫度超過l〇5°C的情況下，本發(fā)明 的方法仍然具有良好的防氣竄功能和層間封隔能力，滿足酸化壓裂的要求，這對提高我國 石油天然氣（含煤層氣）勘探開發(fā)效果及其采收率無疑具有巨大的經(jīng)濟效益和廣闊的應(yīng)用 前景。
【附圖說明】
[0028] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使 用的附圖做簡單地介紹，顯而易見，下面簡述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本 領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的 附圖。
[0029] 圖1表示尚未形成泥餅且未灌注水泥漿的仿地井筒示意圖。
[0030] 圖2表示已形成泥餅且已灌注水泥漿的仿地井筒示意圖。
[0031] 圖3表示固井二界面膠結(jié)強度測試方法示意圖。
[0032] 圖4表示利用聲波-變密度測井（CBL/VDL測井）方法檢測井深3040- 4880m處 固井質(zhì)量測井及其解釋圖。
[0033] 在圖中，相同的構(gòu)件由相同的附圖標(biāo)記標(biāo)示。附圖并未按照實際的比例繪制。附 圖標(biāo)記的說明如下：
[0034] 1表示仿地井筒；
[0035]2表示泥餅；
[0036] 3表不壓頭；
[0037] 4表示水泥柱；
[0038] 5表不下?lián)醢澹?br>[0039] 6表示利用CBL/VDL測井方法檢測井深3040~3740m處固井質(zhì)量檢測圖；
[0040] 7表示利用CBL/VDL測井方法檢測井深3740~4445m處固井質(zhì)量檢測圖；
[0041] 8表示利用CBL/VDL測井方法檢測井深4445~4880m處固井質(zhì)量檢測圖。
【具體實施方式】
[0042] 下面