固砂堵水助剂在调整井上的应用

田东诚

(大庆钻探工程公司钻井生产技术服务一公司，黑龙江 大庆 163000)

0 引言

固砂堵水含有两个不同的概念，固砂是把松散颗粒状近视球体砂粒交结在一起，使它们失去流动性。水是有通道的，从哪来很容易回到哪儿。如果想控制水，就是把水的通道堵死，即堵水。如果砂子和水在一起时，我们必须同时固砂又要堵水。石油开采过程中，经常从井口出砂出水，造成该井停产或报费，因此固砂堵水显得尤为重要[1]。

由于常规水泥浆封固不能有效地停留在封堵地层内，封堵材料进入目的层后未固化前就已被高压移动地下流砂冲散，基本方向是从高压区流向低压区；由于水泥浆封堵过的砂体存在裂隙，但本体渗透性极差，再次封堵时堵剂无法进入内部，无法发生有效的化合反应。急需寻找新的堵水技术更好地解决油水气井水害问题[2]。

1 目前油田固砂堵水开展情况

共计完成固砂堵水4口井6次作业，作业区块上部疏松地层，漏层浅，地温低(5～25 ℃)。井网密集、修井作业期间，临井正常作业，井间干扰严重；同时套损点多、套损严重。有错断、拔断、腐蚀等不同形式。返水返砂严重，大量返砂井多处于地层断裂带，地下亏空大，水泥浆漏失严重。油田老区三次加密井，长期注水、聚合物注采失衡、地层原始压力已经破坏，层间窜通严重，层间和层内压力差异突出，影响修井作业效果。在固砂堵水方面地面仿真模拟实验模具制造有了突破，研发了独特的固砂锁水助剂配方和施工工艺。大庆油田某作业区堵水作业情况如表1所示[3]。

表1 大庆油田某作业区堵水作业情况表

2 固砂堵水助剂的研究

2.1 国外固砂堵水技术的发展

国外油水气井封窜堵漏技术1999—2017年期间经历一个迅猛发展时期。在鼎盛时期，加拿大35%的提高采收率项目是复合堵漏项目。其中选用用树脂堵漏技术成功封堵了26口水浸油井和2口套管漏失井。近几年来，在超细水泥的基础上发展起来的一种潜凝胶体系，是以段塞的形式将堵漏助剂注入目的层内，潜胶凝材料与其它组分在砂层内发相互协调反应，形成固体混合物。在现场进行了大量的封砂锁水试验，取得了良好的效果[4]。

2.2 固砂堵水剂地下监测

注入井中注入掺有示踪剂的固砂堵水剂，然后在相关监测井中取样，分析，再运用示踪监测解释软件拟合计算，并结合储层物性、生产动态进行综合分析，就可以认识注入流体的波及参数、注采井间的连通性、饱和度场分布、井间主流通道参数、油藏非均质性等，为固砂堵水方案的制定和调整提供依据。固砂堵水应用的主要是水基示踪剂和分散型示踪剂，主要了解注入流体流向哪里，各方向流速与流量有多大？井间是否动态连通，哪些层位是连通的，主流通道物性参数、连通程度如何[5]。

水剂、分散型示踪剂现场注入流程：(1)在甲方的指导下停注或暂时关井；(2)连接泵车管线至阀门A处接口；(3)将井口总闸门C关死，打开阀门A；(4)将示踪剂投放入泵车水柜内，并重复内循环，确保示踪剂完全溶解；(5)起泵，将示踪剂注入油管内，并注入替挤液；(6)注入完成后关闭阀门A，打开阀门C，恢复注液。

2.3 目前国内油田固砂堵水剂的研究

固砂堵水首先要固砂，只有把砂子和砂子颗粒之间交联在一起，使它们失去流动性，才能实现固砂堵水。砂粒之间由于砂粒外观是球形或其他曲面，间隙很小，一般交凝材料无法深入使之胶结。所以要选用适合的固砂剂，能渗透到砂粒之间再胶结。经过多次实验，研制出一种固砂剂能够把松散的砂粒胶结在一起，同时原材料来源广，价格也不高[6]。为了克服常规工艺的技术缺陷，更好地解决油水气井水害问题，国内油田提出了将固砂剂的配比设计为5%FS-1+交联剂0.5%～3%+清水500 g。

砂子封住了，同时要堵水。因为地下水压力比较高，封住了砂子不堵住水，在一定时间内还会被冲开。堵水一般选用油井水泥，要求油井水泥凝结过度时间短，稠化时间满足施工要求，这样一个体系。普通油井水泥无法满足要求，需要加入几种添加剂来调整，其中主要有降失水剂、调凝剂、触变剂和增强剂等，将G级水泥80%+增强材料15%+5%胶结材料+降失水剂2%+水灰比0.50作为堵水剂[7]。

3 固砂堵水剂的作用基理

堵剂进入砂层后，通过交联反应迅速形成交叉网络立体结构，有效地把水和流砂滞留在封堵层内，具有很好的抗窜能力。

用于油气水井的固砂锁水助剂，在物理和化学反应的双重作用下，组份中的交联剂迅速将堵剂的其他组份聚凝在一起，堵浆中的部分自由水被包裹住，从而快速形成具有一定强度和韧性的交叉网架结构，不断增大封的砂子聚合体限制了自身往低压地层的移动。随着封堵剂的间断挤入，砂子聚合体不断庞大，空间不断变小，挤入压力不断上升，砂体堆积越来越致密，压力越高封堵的可靠性越好。

4 现场应用实例

4.1 封窜堵漏修复(X6-10-SP930)

案例1、大庆油田某采油厂X6-10-SP930井挤水泥作业时间：2019年10月30日。该井500 m处出现套损，井口出现少量冒水返砂。挤入固砂锁水剂混合物25.6 m3，浆体候凝48 h后，钻塞通井井口未发生冒水返砂，套损修复成功，后续作业正常。该井是我们应用固砂锁水助剂成功治理老井返砂出水问题，该井治理成功使我们认识到：应用复合固砂是堵水助剂是解决老井修复的一种有效技术手段[8]。

4.2 从套管射孔炮眼挤入干混有固砂堵水助剂水泥修复(G-222-X385)

案例2、G-222-X385井为大庆油田老区调整井，首先在井深108 m处下桥塞，98～103m处射孔，第一阶段通过油管注入1.2 m3A级原浆。起出油管、拆防喷器，用时40 min；第二阶段通过套管挤入触变水泥、早强水泥、A级水泥，共计72 m3，施工压力3 MPa。中停40 min，中停2 min后水泥从地面返出。至中停结束时水泥浆不返；第三阶段注入早强水泥、触变水泥16 m3和掺混有固砂锁水助剂的稠灰16 m3，压力3～8 MPa。替清水840 L把套管内固砂浆体挤入井内，关井候凝24 h后钻塞。炮眼试压15 MPa，10 min不降，管外封堵成功[9]。

5 结语

(1)复合固砂堵水助剂在井下高压条件下发生反应形成的化学混合物具有强度高、弹性好、抗收缩、抗腐蚀、改善界面胶结等功能，修井作业中能够解决环空带压、堵水、封堵炮眼等。具有抗压强度高(可达60 MPa以上)；固化后与各种材质界面粘结能力强；可在水下实现固化等优点。

(2)不分散水泥浆中加入促凝剂和早强剂可以进一步提高耐流体冲蚀能力，以及缩短终凝时间，提高固砂堵水速度，在应急处置井喷事故中效果显著。

(3)掺有大分子聚合物的固砂堵水助剂固结过程中能有效改变泥页岩韧性和强度，防止水化膨胀后脱落，在具有一定下坡倾角的台阶面上，可以防止砂体流动导致套管错断，有效提高油井寿命[10]。

(4)由于掺有该堵剂的水泥浆混合物可以通过窜入通道逆向进行封堵，固井质量差造成的管外冒以及层间胶结不好造成的层间窜槽，都可以通过射孔技术利用该助剂完成封堵封窜提高固井质量的目的。