一种提高深井固井二界面胶结质量的方法技术

本发明专利技术公开了一种提高深井固井二界面胶结质量的方法。本发明专利技术所提供的方法包括如下步骤：1)将第一泥饼固化剂注入油气井内；2)将第二泥饼固化剂注入油气井内，所述第二泥饼固化剂与步骤1)中第一泥饼固化剂直接接触；3)将水泥浆注入油气井内，所述水泥浆与步骤2)中所述第二泥饼固化剂直接接触。本发明专利技术的方法在既不改性钻井液也不改变水泥浆条件下即可实现泥饼固化和界面交联，显著提高了固井二界面的胶结质量与强度，不仅无需使用凝饼形成剂，满足井深大于5000m的深井的固井二界面胶结质量的需求，而且即使在温度超过105℃的情况下，本发明专利技术的方法仍然具有良好的防气窜功能和层间封隔能力，满足酸化压裂的要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于石油工程领域，特别涉及。
技术介绍
界面即两相的接触面，对于复合材料而言，界面胶结历来被认为是整体结构的薄 弱环节。界面的结构、性质及改善，对符合材料的宏观行为有重要影响。对于石油工程中 的固井作业来说，影响环境更加复杂，影响因素更多，界面胶结强度对工程质量的影响就更 大。固井的双界面胶结质量及强度，直接影响油井的使用寿命和开发效益已是一个不争的 事实。特别是在开发后期的调整区块，层系细分，产层薄、隔层薄，通常还要采取增产措施后 才能进行生产，对固井界面的胶结质量要求更高。因此，随着油田开采强度的加大，对封固 界面抗冲蚀破坏性能越来越高，迫切需要解决影响固井界面胶结质量的各种问题。目前，人 们已经提出了如下一些解决影响固井界面胶结质量的方法： 第一类是常用的物理、机械和化学法。由于这些简单方法无法实现泥饼固化和界 面交联，因此难以有效解决固井二界面胶结质量这一复杂性难题。 第二类是特殊的MTC(MudtoCement，即泥浆转化为水泥浆）。为了解决固井二界 面胶结质量和环境保护问题，20世纪90年代初出现了MTC技术，若用钻固一体化，能实现固 井二界面泥饼固化，它既可显提高固井二界面胶结强度和胶结质量，也可缓解钻后处理钻 井液的的环保问题。但是，MTC固化体脆裂、高温性能变异等固有问题又可能会因射孔等作 业而导致更为严重的层间互窜，影响油气开采效果甚至报废井，这在一定程度上严重制约 了MTC技术的综合应用效果和推广应用。 第三类是中国地质大学（武汉）近年提出的MTA(MudCaketoAgglomerated Cake，即泥饼仿地成凝饼）法（参见中国专利CN200810047343. 8)。该方法虽实现了不改变 油井水泥这一目标，却仍需在钻井液中加入0. 5%~3%的泥饼改性剂，因此这依然还不是 一种非常理想的方法，即该新技术仅适用于3000m以内的井。出于这种考虑，本专利技术的专利技术人进行了研宄，目的是解决相关领域现有技术所暴 露出来的问题，期望提供一种提高井深大于5000m的深井固井二界面胶结质量的方法。
技术实现思路
鉴于以上现有技术的不足，本专利技术的目的之一在于提供一种提高深井固件二界面 胶结质量的方法，其完全有别于现有技术中的MTC方法、MTA方法和MCS方法，一方面在既 不改性钻井液也不改变水泥浆条件下即可实现泥饼固化和界面交联，显著提高了固井二界 面的胶结质量与强度；另一方面，更为重要的是，本专利技术的方法不仅无需使用凝饼形成剂， 满足井深大于5000m的深井的固井二界面胶结质量的需求，而且即使在温度超过105°C的 情况下，本专利技术的方法仍然具有良好的防气窜功能和层间封隔能力，满足酸化压裂的要求。 本专利技术的又一目的在于提供所述方法在油田开采过程中的应用。 根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供了一种提高深井固井二界面胶结质量的方 法，其包括如下步骤： 1)将第一泥饼固化剂注入油气井内； 2)将第二泥饼固化剂注入油气井内，所述第二泥饼固化剂与步骤1)中所述第一 泥饼固化剂直接接触； 3)将水泥浆注入油气井内，所述水泥浆与步骤2)中所述第二泥饼固化剂直接接 触。 在本专利技术的方法中，第一泥饼固化剂的作用是对井内泥饼界面的修饰与处理，而 第二泥饼固化剂的作用则是对井内泥饼孔隙的疏导并使泥饼粘土颗粒表面电子结合能和 元素组成发生改变；水泥浆水化离子渗入泥饼且与泥饼中高价金属离子发生化学反应生成 胶结物产生化学固结和沉淀堵塞，形成水泥环与泥饼界面交联网络，实现泥饼固化，从而提 高固井二界面的胶结强度，使得固井一、二界面胶结质量得到显著改善。 根据本专利技术的一个具体实施例，所述第一泥饼固化剂包括：丁基胶乳、碳酸钠 及水；其中，所述丁基胶乳与水的质量比为I: (1. 8~2. 1)，所述碳酸钠与水的质量比为 (0? 15 ~0? 28) :1。在本专利技术的方法中，丁基胶乳不仅机械稳定性、化学稳定性好，而且其结构中的双 键含量少，化学惰性强，有自补强作用，键排列高度规整，其与碳酸钠共混之后，能够对井内 泥饼界面进行很好的修饰改性。 根据本专利技术的一个具体实施例，制备第一泥饼固化剂的具体步骤包括：首先购得 丁基胶乳；然后往上述丁基胶乳中添加水，再继续添加碳酸钠，即制得本专利技术的第一泥饼固 化剂。 根据本专利技术的一个具体实施例，按照质量百分比，所述第二泥饼固化剂包括~ 10%的氢氧化钠、0. 1~5%的硫酸钠以及1~10%的碳酸妈；优选包括：2~6%的氢氧化 钠、0. 7~2%的硫酸钠以及1~7%的碳酸钙。 在本专利技术的方法中，所述第二泥饼固化剂具有抗高温优点，其与第一泥饼固化剂 配伍使用能够解决深井固井的问题，达到安全施工的效果。 根据本专利技术的一个具体实施例，所述第一泥饼固化剂与第二泥饼固化剂直接接 触，且二者之间没有注入其他物质。 根据本专利技术的一个具体实施例，所述水泥浆与第二泥饼固化剂直接接触，且二者 之间没有注入其他物质。 根据本专利技术的一个具体实施例，所述第一泥饼固化剂与第二泥饼固化剂的体积比 为I: (1~6)，优选1: (2~4)。在本专利技术的方法中，专利技术人通过大量实验及创造性劳动发 现，第一泥饼固化剂与第二泥饼固化剂的体积比不能够为任意比，需要严格控制二者的体 积比，否则难以满足井深大于5000m的深井的固井二界面胶结质量的需求。 根据本专利技术的一个具体实施例，所述水泥浆与所述第二泥饼固化剂的体积比为 (100 ~10) :1，优选（50 ~20) :1。根据本专利技术的一个具体实施例，步骤1)中所述的第一泥饼固化剂与油气井内壁 泥饼的接触时间为40~140s，优选70~120s。在本专利技术中，步骤1)中所述第一泥饼固化剂与油气井壁泥饼的接触时间会影响 泥饼固化剂的作用效果，原因在于效果与泥饼固化剂作用时间相关，因此必须严格控制第 一泥饼固化剂与油气井壁泥饼的接触时间。 根据本专利技术的一个具体实施例，步骤2)中所述第二泥饼固化剂与第一泥饼固化 剂的接触时间为40~140s，优选70~120s。 根据本专利技术的一个具体实施例，步骤1)中所述第一泥饼固化剂的用量为1~5m3， 优选2~4m3。 本专利技术的有益效果有：无需现场制备泥饼固化剂或凝饼形成剂；在既不改性钻井 液也不改变水泥浆条件下即可实现泥饼固化和界面交联，显著提高了固井二界面的胶结质 量与强度，满足深井固井二界面胶结质量的需求，即使在温度超过l〇5°C的情况下，本专利技术 的方法仍然具有良好的防气窜功能和层间封隔能力，满足酸化压裂的要求，这对提高我国 石油天然气（含煤层气）勘探开发效果及其采收率无疑具有巨大的经济效益和广阔的应用 前景。【附图说明】 为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使 用的附图做简单地介绍，显而易见，下面简述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本 领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的 附图。 图1表示尚未形成泥饼且未灌注水泥浆的仿地井筒示意图。 图2表示已形成泥饼且已灌注水泥浆的仿地井筒示意图。 图3表示固井二界面胶结强度测试方法示意图。 图4表示利用声波-变密度测井（CBL/VDL测井）方法检测井深3040- 4880m处 固井质量测井及其解释图。 在图中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高深井固井二界面胶结质量的方法，其包括如下步骤：1)将第一泥饼固化剂注入油气井内；2)将第二泥饼固化剂注入油气井内，所述第二泥饼固化剂与步骤1)中所述第一泥饼固化剂直接接触；3)将水泥浆注入油气井内，所述水泥浆与步骤2)中所述第二泥饼固化剂直接接触。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘虎，王勇军，沈彬亮，胡新忠，瞿佳，范文星，朱弘，李文东，孙坤忠，高航献，曾鹏辉，陈思安，刘新义，顾军，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司勘探分公司，
类型：发明
国别省市：北京;11