欠平衡钻井与完井中冻胶阀制备及其井下施工工艺

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1、井下冻胶阀制备方法及其施工方法1.1技术背景目前，油气井钻井完井和压井作业过程中，使用的压井介质是钻井泥浆或者压井液，以及采用与其配套的常规压井施工方法。常规压井施工方法伤害储层，施工费用昂贵，施工作业复杂。油气井在钻井完井修井的过程中，经常要进行起下管柱作业，为了确保作业安全，必须要用泥浆、压井液等高密度液体进行压井。高密度泥浆或者压井液接触储层后，会引起地层水敏、水锁、固相颗粒堵塞储层等伤害，导致施工作业后单井产量低或者产能大幅度下降。另外，在地层大量产气的油井进行完井、修井作业过程中，存在气体向外逸出

2、的危险。而在保护储层的欠平衡、气体钻井施工中，必须使用昂贵的套管阀设备来封堵井下气体，确保施工安全。利用胶体阀将泥浆或压井液与油井储层有效暂时分隔开，保护油气层、方便施工作业的方法。1.2技术目的提供一种井下胶体阀制备方法及其施工方法，在井下制备井下冻胶阀，在储层中部和油管管柱底部之间的井筒内形成一段强度很高的胶体段，实现钻井完井和修井过程中，安全封隔井筒；而且能将泥浆、压井液与储层有效分开，有效阻止压井液进入地层，同时也能够阻止地层中的硫化氢等气体向外逸出。克服目前常规的压井施工方法伤害储层，施工费用昂贵

3、的不足。1.3技术方案1.3.1冻胶配方井下冻胶由基液，交联液和破胶液组成，基液、交联液和破胶液的体积比为：40-60%：20-30%：20-35%。其中：井下冻胶阀的基液、交联液和破胶液的原材料组分体积比为：1、基液：主剂为瓜胶（羟丙基瓜尔胶粉），0.5-2.5%：酸碱调节剂为片碱（NaOH），0.1-2%；杀菌剂为甲醛，0.2-0.6%；其余为水。2、交联液：交联剂为硼砂，0.02-0.05%：其余为水。3、破胶液：破胶剂为双氧水，0.001-0.005%；其余为水。基液、交联液和破胶液的体积比为0.4

4、-0.6：0.2-0.3：0.2-0.3。井下冻胶阀属于聚合物凝胶体系。瓜胶为主剂，硼砂为交联剂，片碱为酸碱调节剂，基液和交联液在碱性条件下发生化学反应，生成具有一定强度的冻胶，甲醛为杀菌剂，主要作用是防止生成的冻胶在高温条件下腐烂、变质。破胶液的作用是施工结束后将胶体破胶。所述的交联剂硼砂包括：五水四硼酸钠或十水四硼酸钠。硼砂、瓜胶和片碱均为工业品1.3.2现场制备井下冻胶阀的方法：配置设备：搅拌器、罐车和水池。基液的制备量根据井下需要井下冻胶阀段塞的体积进行制备。一般现场需要井下冻胶阀堵塞井段长度在20

5、0-500米范围内根据井筒环空面积和长度换算出施工需要井下冻胶阀的体积。基液体积、交联液体积与破胶液体积之和为井段塞体积，即井下冻胶阀的体积。1、基液的配制，基液体积为井下冻胶阀体积的40-60%。按将主剂瓜胶、酸碱调节剂片碱和杀菌剂甲醛在搅拌的条件下加入水中，配成均匀的溶液。2、交联液的配制，交联液体积为井下冻胶阀体积的20-35%。将交联剂硼砂在搅拌的条件下加入水中配成均匀的溶液。3、破胶液的配制，破胶液的体积为井下冻胶阀体积的20-35%。将破胶剂双氧水在搅拌的条件下加入水中，配成均匀的溶液。1.3.

6、3冻胶注入方法1.3.3.1基液、交联液、破胶液同时注入法1、注入设备：水泥车，高压比例泵，水池，三通。2、注入过程：将水泥车和高压比例泵通过管线和三通连接，三通出口端与作业井环空或油管连接。管线试压合格后，用水泥车和高压比例泵同时将基液、交联液和破胶液混合并连续注入井下，然后注入压井液或清水或泥浆，将基液、交联液和破胶液的混合液顶替至井筒的预定位置。注入的基液、交联液和破胶液在30-60min形成粘度较高的井下冻胶阀。井下冻胶阀将长达150-500m井段堵塞。在10-96小时后，井下冻胶阀自动破胶形成粘度

7、较低的液体在形成井下冻胶阀至破胶的这段时间内，井下冻胶阀将施工人员有足够的时间，在不需要注入压井液的条件下，顺利完成井下作业施工。3、井下冻胶阀的性能如下：a)基液粘度：50-60mpa.s。b)成胶时间：30-60min。成胶时间长短可以通过基液、交联液和破胶液的配比进行调节。c)井下冻胶阀的粘度：2000-30000mpa.s（1.5s-1），400-6000mpa.s（170s-1）。d)破胶时间：60-80ºC条件下，10-96小时。破胶时间长短可以通过基液、交联液和破胶液的配比进行调。破胶后的粘度

8、1-5mpa.s。1.3.3.2基液、交联液与破胶液分开注入1、注入设备主要有：水泥车、高压比例泵、水池、三通。2、注入过程：将水泥车和高压比例泵通过管线和三通连接，三通出口端与作业环空或油管连接。管线试压合格后，用水泥车和高压比例泵同时将基液、交联液混合并连续均匀注入井下，然后注入压井液或清水或泥浆，将基液、交联液的混合液顶替至井筒的预定位置。3、注入的基液、交联液和破胶液在30-60min形成粘度较高的井下冻