新型复合纤维堵漏水泥浆体系的研究与应用

　摘要：针对胜利油田河50区块的固井漏失问题，研究开发了出了一种新型复合纤维堵漏水泥浆体系，该体系优选了一种以有机聚合物为原料、对表面进行特殊工艺处理的高强有机聚合物单丝短纤维作为堵漏材料，在水泥浆中有很好的分散。当堵漏纤维水泥浆进入漏层时可形成“滤网结构”，增加水泥浆体的流动阻力，借助于水泥浆的水化胶凝作用和未水化固相颗粒的填充作用，达到堵漏和提高地层承压能力目的。

　　关键词：河50区块井漏复合纤维水泥浆性能现场应用

　　胜利油田河50区块位于东营凹陷中央隆起带西段，属于典型的低压渗漏地层。该区块整体开发了20多年，现已进入高含水开发期，导致地层压力波动、敏感，钻井、固井过程易漏失，钻井和固井技术都存在着诸多技术难题。由于该区块地质结构比较复杂，二开的裸眼段存在两套压力系统（上部1800～2000m压力系数0.7～0.8，下部2800m以下压力系数为1.30～1.50），而且要求固井时水泥浆返出地面，造成封固段较长（2100～3200m），采用常规的水泥浆体系和固井工艺措施，固井时容易出现井漏，或上漏下窜的情况，影响固井质量，固井质量差。

　　一、纤维水泥浆的防漏机理研究

　　1.堵漏原理

　　不同尺寸的纤维自身具有搭桥成网作用，配合不同级配固相颗粒的填充特性，形成纤维堵漏水泥浆体系。

　　1.1“架桥”作用

　　当桥接堵漏材料通过漏失通道时，首先在其凹凸不平的表面及狭窄部位（喉道）产生挂阻“架桥”，形成桥堵的基本“骨架”。研究表明，利用不同长度尺寸的纤维进行组合来形成桥堵骨架可以封堵较大开度的漏失通道，增加形成桥堵的机会。

　　1.2充填和嵌入作用

　　纤维架桥作用后形成了阻塞漏失通道的基本骨架，这时，水泥浆中较细的颗粒材料对基本骨架中的微小孔道和地层中原有的小孔道进行逐步充填和嵌入，在压差的作用下慢慢压实，形成堵塞隔墙，从而达到消除井漏、提高液柱承压能力的目的。

　　1.3渗滤与拉筋作用

　　纤维堵漏水泥浆在压差的作用下失水形成滤饼，并被挤入漏失通道，而纤维材料被夹在滤饼中，起到强有力的拉筋作用。这种含有拉筋的滤饼与基本骨架和充填嵌入材料共同在漏失通道中形成塞状封堵垫层，增强了堵塞效果，提高了液柱承压能力。

　　二、新型复合纤维堵漏水泥浆性能研究

　　1.纤维堵漏水泥浆体系构成

　　纤维堵漏水泥浆体系主要以有机聚合物为原料、对表面进行特殊工艺处理的高强有机聚合物单丝短纤维作为堵漏材料[2]，并配合缓凝剂、降失水剂等外加剂，形成一种以水泥颗粒为节点的网状聚集体，在颗粒表面迅速覆盖孔道形成致密的滤饼，从而有效降低水泥浆的滤失，形成更加致密的韧性的水泥石，可显著提高低密度水泥浆各项综合性能，满足纤维水泥浆体系的固井要求。堵漏纤维的外观为切成一定长度的白色纤维束，每一束中有几百根单丝纤维，每根单丝纤维圆形截面，直径为48微米，耐酸碱，比重0.91g/cm3，这种纤维由于经过表面处理，可以在水泥浆中很好的分散，不会缠绕，应用时采用不同尺寸的纤维如5mm和10mm按一定的比例加入到水泥浆中，能有效地提高堵漏效果。

　　2.水泥浆性能