FSG

第２５卷　第５期　钻　采　工　艺　・　７ｌ　・　蠢田　

ＦＳＧ一Ⅱ防渗漏隔离液的研制及在辽河油田的应用　江　宇　（辽河石油勘探局钻探工程技术部）　

摘　要：为了解决某些地区由于地层渗漏、水泥与井壁胶结质量不好，致使水泥返高达不到设计要求，固井质　量差，不能满足油田开采需要等同题，研制了固井防渗漏隔离液ＦＳＧ一Ⅱ。针对ＦｓＧ一Ⅱ的组成成分、作用机理，以　及该产品的室内评价、现场的成功应用情况进行讨论，并得出ＦＳＧ一Ⅱ是一种能有效预防水泥渗漏，提高水泥胶结　质量的双重功能，能明显提高固井质量的隔离液。　关键词：固井；渗漏；隔离液；应用　中图分类号：ＴＥ　２５６．６　文献标识码：Ａ　文章编号：１００６—７６８Ｘ（２００２）０５—０７１—０３　

普通隔离液是指注水泥过程中，在水泥浆和钻　井液间注入的一段液体，用以隔开钻井液和水泥浆　的液体，它具有隔离、缓冲和冲洗的作用，并能提高　水泥浆的顶替效率。本文针对低压、胶结疏松或高　渗透地层固井时水泥浆渗漏，水泥返高达不到设计　要求，固井质量差的问题，研制了ＦｓＧ一Ⅱ防渗漏隔　离液，ＦｓＧ一Ⅱ除具有普通隔液的功能外，其主要特　点是具有防渗漏和提高水泥胶结质量的双重功能，　明显提高固井质量。　ＦＳＧ—ＩＩ隔离液的主要成分及其作用　ＦｓＧ一Ⅱ防渗漏隔离液主要由碱金属硅酸盐、　聚合物、氧化硅、无机盐和酸等组成，各成分作用如　下：　碱金属硅酸盐：能溶于水，具有很强的胶结能　力，可与盐水或钻井液形成凝胶。　聚合物：具有活泼的羟基等有机团，可与地层表　面生成的氢键并吸附在岩石的表面上，其凝胶胶结　牢、韧性好。　氧化硅：具有较高的吸附能力，并可控制失水。　无机盐和酸：能改善ＦｓＧ一Ⅱ的物理性能，提高　其热稳定性和堵漏效果。　ＦＳＧ一Ⅱ防渗漏隔离液的作用机理　１．堵塞作用　当ＦｓＧ一Ⅱ在环空中流动时，一部分渗入地层　中与地层或先前漏失的钻井液反应，形成一定强度　的凝胶，堵塞地层孔隙。一部分吸附在井壁附近，当　水泥浆通过时，迅速与水泥浆发生反应，在井壁周围　形成一定强度的隔离层，阻止水泥浆渗入地层从而　预防或减少了水泥浆的漏失，保证水泥环的封固高　度。　２．吸附作用　‘　ＦｓＧ一Ⅱ中的氧化硅和水溶性聚合物都具有较　高的吸附能力，能牢固地吸附在岩石表面，提高了水　泥与井壁的胶结质量。其内部结构为：　ｆ　ｆ　ｆ　０　０　０　Ｉ　Ｉ　Ｉ　Ｓｉ一０一ｓｉ一０一ｓｉ一０一　Ｉ　Ｉ　１　０　０　０　

进入地层孔隙后，除了在地层孔隙发生物理吸　附外，这些链本身也会相互吸附，缩合成网状结构，　把井壁微裂缝、孔隙粘结住，起到固结井壁的作用。　

室内试验　１．流变性　首先将组成ＦＳＧ一Ⅱ的各种成分，分别配成一　定浓度的水溶液，然后在不断搅拌的状态下，按一定　顺序依次加入，混合均匀，反应一定时间，即为　ＦｓＧ一Ⅱ防渗漏隔离液。即：２５％～３０％（碱金属＋　氧化硅）＋１％～３％（聚合物）＋１％～２％（结构剂）　＋０．５％～１％（无机盐）＋０．２％～０．４％（酸），其流　

收稿日期：２００２—０４—１０　作者简介：江宇，工程师，１９９１年毕业于西南石油学院钻井工程专业，一直从事钻井设计及科研工作。地址：（１２４０１０）辽宁省盘锦市，电话　０４２７—７８０３１４５，Ｅ—ｍａｉｌ：ｊｉａｎｇｓｉｃｈｅｎｇ＠ｓｏｈｕ．ｃｏｒｎ　

维普资讯 http://www.cqvip.com ・　７２　・　钻采　工　艺　２００２笠　变性如表１。　表１　ＦＳＧ一Ⅱ防渗漏隔离液流变性　

刁ｓ　ｒ０　Ｄ　浓度　ｐＨ值　备注　

（ｍＰａ・ｓ）　（Ｐａ）　（ｇ／ｅｒａ３）　

原液　２０　１．Ｏ　１．３１　１２　４０％　２．０　０．２５　１．１２　１２　使用浓度　

２．堵漏模拟试验　在９８０×１６５　ｍｍ圆柱形试模内，做成不同渗透　率的人造岩心，测定ＦＳＧ一Ⅱ的堵漏效果。试验时　各级分按“钻井液一ＦｓＧ～Ⅱ一水泥浆”的顺序，将　各组分依次注入试膜内，反应２０～６０　ｒａｉｎ后，在相同　的试验压差下，测定同一渗透率岩心，使用ＦｓＧ一Ⅱ　和未使用ＦｓＧ一Ⅱ水泥浆漏失率Ｑｏ和Ｑ　，即可得　出ＦＳＧ一Ⅱ对岩心的堵塞率　：　‰：　×１００％　ｑｏ　试验参数：试验压差０．５～１．２　ＭＰａ，ＦＳＧ一Ⅱ与　岩心的接触时间为２～５ｒａｉｎ。试验时逐渐增加岩心　两端的压差，水泥浆渗漏时的压差作为凝胶强度（试　验结果如表２）。　表２堵漏模拟试验结果　水泥浆漏失量　岩心渗透率　（ｍｌ／ｓ）　堵塞率　凝胶强度　（　）　（％）　（ＭＰａ／ｍ）　堵前　堵后　５３．０　２４．０　４．５　８１．３　５．０　１４．２　１４．５　０．７　９５．２　８．５　５．５　９．５　０．５　９４．７　９．０　３．５　６．０　０．４　９３．３　８．５　１．５　３．２　０．２　９３．８　８．０　表３　ＦＳＧ一Ⅱ对岩心污染试验结果　岩心初始渗透率　污染后渗透率　堵塞率　（　ｍ２）　（ｕｍ２）　（％、　１２．４　１１．８　４．８　７．３　７．０　４．１　２．５　２．２　１２．Ｏ　１．１　１．０　９．１　实验结果表明：对于不同渗透率的岩心，都有明　显的堵漏效果。　３．对岩心污染试验　利用堵漏模拟试验装置，先测定岩心的渗透率，　再注入　Ｇ一Ⅱ，在８０￣Ｃ温度下恒温８　ｈ后再次测　定岩心渗透率，由此可以计算出ＦｓＧ一Ⅱ对岩心的　堵塞率　，试验结果见表３。　试验结果表明，ＦＳＧ～Ⅱ固井防渗漏隔离液自　身不会堵塞地层孔隙，对地层无污染，但它在井壁上　形成的保护膜能阻止水泥浆漏入地层，减小水泥浆　对地层的损害。　现场应用情况　１．现场应用方法　ＦＳＧ一Ⅱ防渗漏隔离液的使用方法与普通隔离　液类似，固井前，大排量循环钻井液完毕，按照注入　清水一注ＦＳＧ一Ⅱ防渗漏隔离液一注入清水一水泥　浆的顺序进行固井作业。ＦｓＧ～Ⅱ的用量根据泵注　速度、环空容积等因素确定。一般情况下ＦｓＧ一Ⅱ　隔离液的用量为１００～１５０　ｍ的环空高度，其前后所　注清水为５０～６０　ｍ的环空高度。　

表４　ＦＳＧ一Ⅱ应用的实验井与未用ＦＳＧ一Ⅱ的邻井对比　套管　设计水　实际水　水泥环比　平均　封固井　井别　井号　下深　泥返深　泥返深　设计高出　声幅　段质量　

（ｍ、　（ｍ、　（ｍ）　（ｍ）　（％）　

试　冷４６—５７２　１９８６．９７　５２８．５　１０．５　优　验　７００　２９９　井　冷８８—５６２　１８４５．５３　２７３　３．８　优　

冷８８—５５８　１８７６　２６　９６９．Ｏ　１８．９　合格　对　比　冷９Ｏ一５６０　７０１．５　８ｏｏ　７５　５５．６　不合格　井　

冷９２—５６２　１８１６．６８　５０５．５　３０　差　

冷１１４—５５６　１５６８．８３　３２６．５　６０ｏ　１１．Ｏ　优　试　验　冷１１５—３６３　１５７８．６６　９１５．５．　２０８　９．５　优　

井　８００　

冷１１９—３５９　１５７８．１１　３３５．０　６．５　优　

冷１１１—３５９　１６０３．６７　６９０．０　８５０　２８　９　差　对　冷１１７—１５２　１４５２．８４　４５２．５　１５．５　合格　比　一Ｉ３４　井　冷１１７—１５４　１４８５．５５　３２．５　地面　２３．４　合格　

冷１１９—１５４　１４８５．５４　２Ｉ２．５　７．２　优　试　齐１２—４４　１２２３　地面　地面　Ｏ　２．５　优　验　

对　齐２—０４　１Ｏ９７　２６０　１５．３　合格　比　地面　一１７０　齐４—１６　１２５６　７９　４．５　优　

试　洼２５—３７　１４３０　地面　地面　Ｏ　９．４　优　验　

对　洼２７—３７　ｌ４０７　８Ｏ　１２．Ｏ　优　比　地面　一１４９　洼２８—３８　１４２３　２１８　２５．９　差　

２．应用概况　ＦＳＧ一Ⅱ防渗漏隔离液，１９９６年获辽河石油勘　探局科技进步奖，并通过质量认证。累计应用１　２００　

维普资讯 http://www.cqvip.com 第２５卷第５期　钻采工艺　・　７３　・　余井次。在辽河油田冷却４３块、洼３８块、齐４０块、　齐１０８块、海外河油田等区块应用，防漏有效率达　９５％以上，水泥环封固高平均提高１７５　ｍ，固井质量　优质率提高７３％，基本上解决了辽河油田易漏区块　水泥低返和固井质量差的问题，效果十分显著。表　４为部分随机抽取试验井与未用ＦｓＧ一Ⅱ的邻井固　井质量对比情况。　从ＦＳＧ一Ⅱ应用试验井与邻井对比的各项指标　不难看出，ＦｓＧ～Ⅱ的应用使固井的各项指标都得　到了大幅度提高，防渗漏效果明显。　结　论　（１）ＦｓＧ—Ｕ防渗漏隔离液对胶结疏松、含微裂　缝的渗漏地层，具有防渗漏和提高水泥浆胶结质量　的双重功能。能显著提高固井质量。　（２）ＦＳＧ一Ⅱ防渗漏隔离液自身不会堵塞地层　孑Ｌ隙，对油层无污染。但它在井壁形成的保护层能　阻止水泥浆漏入地层，减小水泥浆对地层的损害。　（３）ＦｓＧ一Ⅱ防渗透漏隔离液同时可做为普通　隔离液使用。　（４）ＦＳＧ一Ⅱ防渗透漏隔离液现场施工安全、简　单、方便。　（５）ＦｓＧ一Ⅱ防渗透漏隔离液配制简单、原材料　易得、价格低廉。　ｆ编辑：包丽屏）　

（上接第６２页）　摩擦磨损。后者是一种较为理想的　改进方案。　２．３增大传动链轮半径　增大传动链轮半径以降低换向冲击。气平衡机　的传动链轮直径较小，节圆直径为４３７．６　ｍｍ，抽油　机在４　ｍｉｎ　下运行时，换向加速度达到２．９—ｎ／ｓ２，　换向冲击大。现将传动链轮齿数由２７增至３５，传动　链轮的节圆直径增加到５６６．７　ｍｍ，换向加速度降至　２．２７　ｍ／ｓ　，比原来降低２２．８％，换向冲击明显减少。　３．增加机架与薄弱件刚度和强度提高整机稳定性　气平衡机经过多年的现场推广应用，其薄弱件　已充分暴露出来，在改造气平衡机时，机架拆除气平　衡系统，切除原机架侧板，对机架的强度有影响。根　据类比法重新设计加宽，加固原机架的侧面强度，这　既可保证机架的强度，又能提高整机的稳定性。改　变导轨的固定方式，保证导轨的直线度。对特殊链　节、主轴销、主从动链轮总成、换向轮轴的材质、加工　工艺等方面进行了优化，以延长其使用寿命。　４．设置失载保护装置　为了防止光杆或钢丝绳断裂而引起重达６　ｔ的　往返架主体突然下落，进而撞击破坏机架，增设了失　载保护装置。目前，链条抽油机的失载保护装置主　要有２种方式：一种是采用电磁开关触发式失载保　护装置。当发生失载时，主电源自动切断使重锤下　落，实施刹车。待故障处理后，按下控制箱内的复位　按钮，使重锤复位。在现场恶劣的条件下，其灵敏度　和可靠性难以保证。另一种是采用离心式失载保护　

装置。失载时刹车轮的转速超过正常转速１．５倍　时，两个刹车块在离心力的作用下拉断保险片，与刹　车轮鼓接触，产生摩擦力矩，使往返架平衡柜平稳地　落到底。发生失载保护动作之后，在抽油机重新启　动之前只须更换一个拉力保险片即可。