Method for treating water and gas channeling outside casing through reservoir protection type circulation method

具体实施方式

如图1所示，一种储层保护式循环法治理套管外水气窜方法，包括如下步骤：

1)对生产井套管1进行通洗，直至套管1洁净通畅；

2)对产层3以外的套管1进行试压，确保产层3以外套管1的完整性；

3)通过油管6向产层射孔段2挤注储层保护凝胶7，使储层保护凝胶7填充产层3的孔隙；填充完成后，将套管1内剩余的储层保护凝胶7清洗干净；

4)对出水层或出气层5处的套管1上开射工程孔10；

5)通过油管6将封隔器8送至座封处并座封，座封后形成一个循环通道，所述座封处位于产层射孔段2和工程孔10之间；

6)向循环通道内注入堵剂体系9，使堵剂体系9填充套管1外的环空窜槽4；

7)将油管6和封隔器8提出，待填充的堵剂体系9凝固至设定时间，钻塞后对产层3进行射孔复产。

现有技术中均把地层设定为无孔隙、对堵剂不吸收的，其与客观事实相违背，实际地层存在吸收量及相对压力。导致在使用该方法时，堵剂在挤入过程中无法准确流入管外环空通道，可能存在堵不住及堵剂全部挤入地层的情况。同时，现有技术采用的是直接向套管外环空挤注水泥或堵剂的方式治理，但由于地层与出水环空窜通道压力高低不一，环空水气窜堵塞情况不同，导致封窜时堵剂向油层挤入或对环空水气窜通道未被完全封堵。管外封窜后可能出现油层孔隙被堵剂严重堵塞导致无产量液量，水气窜通道未能被有效封隔，生产井复产后继续出水出气的情况。

本发明首先使用油管向产层射孔段2挤注储层保护凝胶，使套管附近产层孔隙内填充足够量的储层保护凝胶，依靠储层保护凝胶的粘度及强度，达到提高产层单向承压能力，使产层射孔段2附近产层形成屏蔽暂堵层。储层保护凝胶能暂堵产层3的孔隙并在施工后自动降解或者破胶后降解，释放储层孔隙，不会堵塞和破坏储层。然后采用油管6将封隔器8送至产层射孔段2和工程孔10之间座封，座封后形成一个循环通道；与现有直接挤入环空与油层不同，本发明对形成的循环通道注入堵剂体系，能有效引导堵剂体系进入环空水窜通道，实现在出水层、储层多种不同压力体系情况下，对出水气通道的有效封堵，减少水泥浆挤入地层导致固相污染的问题，避免常规水泥浆注入时存在水气溶散及冲蚀的问题。

优选的，所述生产井为套管水泥环封隔失效导致的水气窜生产井。

本发明针对的生产井是因套管水泥环封隔失效导致的水气窜后，对生产井进行治理。

优选的，所述挤注储层保护凝胶7时，挤注入压力在产层3的地破压力以下。

优选的，所述储层保护凝胶7的挤注量按照射孔段深度、生产时井筒内静液面和地层压力情况计算。

所述计算方法为现有技术，确保挤入后井筒承压应能满足后期施工封窜所需的承压要求。

优选的，所述储层保护凝胶7配置后室温下，密度为1.02-1.04g/cm³，基液粘度为15-27mPa·s。

储层保护凝胶7是一种由较低分子量聚合物和有机交联剂形成的以分子间交联为主的三维网络结构的弱凝胶体系。该储层保护凝胶体系交联前为水溶液状，交联反应后在地层中形成不稳定网状凝胶结构，在施工过程中起暂堵降滤失的作用，成胶后在地层温度或内置缓释型破胶剂作用下，会逐渐破胶降解，对储层伤害小。配置后室温中，密度为1.02-1.04g/cm³；基液粘度为15-27mPa·s；60℃成胶时间5-15h可控；成胶后适用温度40-90℃；成胶强度5000-20000mPa·s；储层保护凝胶7采用现有的凝胶，使用时根据具体的情况进行选择。

优选的，当产层射孔段2位于工程孔10的上方时，所述循环通道为油管6－封隔器8－工程孔10－环空窜槽4－产层射孔段2－油套环空。

该循环通道适用当产层射孔段2位于工程孔10的上方时，出水出气层的有效封堵。

优选的，当产层射孔段2位于工程孔10的下方时，所述循环通道为油管6－封隔器8－产层射孔段2－环空窜槽4－工程孔10－油套环空。

该循环通道适用当产层射孔段2位于工程孔10的下方时，出水出气层的有效封堵。

优选的，所述堵剂体系9的泵注量要求堵剂体系9将套管1外的环空窜槽4完全填充，且循环通道内外静液柱平衡。保证套管外环空窜槽4充分被填充，实现有效封堵。

优选的，所述堵剂体系9的失水量小于30ml(6.9MPa/30min)。

本发明的堵剂体系，可以采用试油行业固井用水泥体系，也可以采用其他堵剂体系，但堵剂的性能指标中堵剂体系的失水量小于30ml(6.9MPa/30min)，保证堵剂体系对套管1外的环空窜槽4的有效封堵。

优选的，所述封隔器8为挤注式封隔器。

挤注式封隔器易扩张和收缩，即易座封和解封，操作方便，挤完暂堵剂体系后可快速提钻，座封位置可根据现场实际情况确定，减少了管柱被固住的风险，挤注完成后，提出封隔器即可，无需钻附件，有效缩短了钻塞作业量，密封性能好，可有效密封挤注油管与套管环空，防止堵剂窜槽。

实施例1：

如图2所示，a井产层埋深1500m，厚度5m，产层射孔段1500-1502m，投产后，生产井高含水无产量，通过固井质量测试，发现产层向下50m固井质量不合格，不合格固井质量段包含有底部的20m水层，下部水层与产层之间50m无水泥封隔，形成了水窜通道，水层产水沿着管外环空无水泥封隔的水窜通道来到产层射孔段，并进入井筒，导致生产井高含水无产量(见图2中环空水窜图)。采用储层保护式循环法治理套管外水气窜方法技术治理。

储层保护式循环法治理套管外水气窜方法治理过程如下：

1)对井筒通洗至1550m，确保井筒洁净通畅；

2)对产层以外的套管(0-1549m，1504-井底)进行试压，验证套管完整性；

3)采用光油管下至1500m，并通过产层射孔段2向产层挤入30m³储层保护凝胶(见图2中保护凝胶注入图)；后清洗出井筒中剩余储层保护凝胶；

4)在固井质量较差的1549-1550m射工程孔，射孔长度1m；

5)采用油管送入可挤注式封隔器至产层射孔段2和工程孔10之间(1502-1519m)座封，座封后形成油管6－封隔器8－工程孔10－环空窜槽－产层射孔段2－油套环空的循环通道；

6)测试循环通道的流动压力，向循环通道泵入水泥浆体系3m³，顶替清水4m³(见图2储层保护法治理套管外水气窜图)；

7)提出油管和可挤注式封隔器，待填充的水泥浆体系凝固至设定时间，钻塞后对产层3进行射孔复产。

采用挤封法进行管外封窜生产井2口，复产后，平均生产井日产油0.23t，日产液仅1m³。分析原因：通过水泥浆对储层污染的试验研究，水泥浆水化物组分3-50μm的颗粒及可固化滤液填充了岩石孔隙，通过研究，储层被水泥浆自然侵入半径超过1m，该半径超过了常规射孔射入储层的深度0.6-0.85m，而挤封进入地层的水泥浆的波及半径超过5m，明显导致近井带孔隙堵塞；挤封导致了水泥浆直接堵塞储层孔隙，导致出油出液不畅通。

采用循环法治理管外窜后，生产井平均日产油0.88t，日产液2.73m³，循环法提高了产油量，减少了地层污染，保证了水泥浆有效的封隔管外水气窜通道，但是未解决水泥浆对产层的污染。

采用实施例1的方法后，生产井平均日增油1.81t，日产液6.38m³，该方法明显的减少了储层的污染情况。同时通过实验室测试数据，储层保护凝胶配置后室温中，密度为1.02-1.04g/cm³；基液粘度为15-27mPa·s；60℃成胶时间5-15h可控；成胶后适用温度40-90℃；成胶强度5000-20000mPa·s，能有效的形成套管外产层的屏蔽保护层，通过试验，储层保护凝胶进入地层后，可有效填充近井带孔隙，并通过粘性滞留在孔隙中，孔隙填充率可达86％。

实施例2：

如图3所示，b井产层埋深1000m，厚度5m，产层射孔段1000-1002m，投产后，生产井高含水无产量，通过固井质量测试，发现产层向上200m固井质量不合格，上部水层延管外无水泥的水窜通道进入井筒，导致生产井高含水(见图3环空水窜图)。采用储层保护式循环法治理套管外水气窜方法技术治理。

储层保护式循环法治理套管外水气窜方法治理过程如下：

1)对井筒通洗至1010m，确保井筒洁净通畅；

2)对产层以外的套管(0-999m，1003-井底)进行试压，验证套管完整性；

3)采用光油管下至1000m，并通过产层射孔段2向产层挤入30m³储层保护凝胶(见图3保护凝胶注入图)；后清洗出井筒中剩余储层保护凝胶；

4)在固井质量较差的950-951m射工程孔，射孔长度1m；

5)采用油管送入可挤注式封隔器至产层射孔段2和工程孔10之间(950-1000m)座封，座封后形成油管6－封隔器8－产层射孔段2－环空窜槽－工程孔10－油套环空的循环通道；

6)测试循环通道的流动压力，向循环通道泵入水泥浆体系3m³，顶替清水2.2m³(见图3中储层保护法治理套管外水气窜图)；

7)提出油管和可挤注式封隔器，待填充的水泥浆体系凝固至设定时间，钻塞后对产层3进行射孔复产。

采用循环法治理管外窜后，生产井平均日产油0t，日产液13.4m³，管外封窜后固井质量测试解释结果一二界面均无水泥胶结。分析原因：大部分水泥浆水化物组分3-50μm的颗粒及可固化滤液受到静液柱压力影响，在使用循环法治理管外窜时，均向产层漏失，而水泥浆及滤液填充了岩石孔隙，进入地层的水泥浆的波及半径超过3m，明显导致近井带孔隙堵塞；导致上层水层沿管外窜通道出水。

采用实施例2的方法后，生产井平均日增油2.54t，日产液6.68m³，该方法明显的减少了储层的污染情况。同时通过实验室测试数据，储层保护凝胶配置后室温中，密度为1.02-1.04g/cm³；基液粘度为15-27mPa·s；60℃成胶时间5-15h可控；成胶后适用温度40-90℃；成胶强度5000-20000mPa·s，能有效的形成套管外产层的屏蔽保护层，通过试验，储层保护凝胶进入地层后，可有效填充近井带孔隙，并通过粘性滞留在孔隙中。孔隙填充率可达90％，实例中有效提高了井筒静液柱承压能力10MPa，有效形成屏蔽层。

本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“内部”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。