[发明专利]应用聚合物凝胶的完并方法

说明书

本发明涉及井的完井方法，更具体地说是涉及钻入地下含烃地层的井的完井方法。

井的完成是一项综合性工程;它包括在钻完部分井筒或整个井筒之后但在井作为生产井或注入井投产之前在含烃井筒中所完成的许多作业。井的完井作业一般包括把金属套管下到所钻成的井筒中并用水泥把套管封固在井筒中，这主要是为了防止从井筒的特定井段产出不希望产出的烃气、烃液和（或）其他流体。

在含烃地层中水平钻井钻成的井筒不能用常规的方法完井。水平井筒一般是顺着含烃地层水平钻成的，从而可改善烃的生产。水平井筒可以在垂直井筒中预定的深度从基本上垂直的井筒向外水平钻成，这一深度大约相当于生产层的深度。水平井筒是按一定的造斜拐弯井段从垂直井筒开始的或“造斜”的。水平井筒也可以在地面上开始，即直接从地面上钻一造斜拐弯井段到一预定深度，这一深度相当于含烃地层的深度。之后，井筒水平钻入生产层。不论在哪一种情况下，造斜拐弯井段都定义为相对短的急剧弯曲的非直线井筒，这一段井筒是从垂直井筒或地面向水平井筒的过渡井段。因为从垂直井筒壁开始一个明显的直角井筒在操作上是不实际的，因此需要一个造斜拐弯井段。

因为在造斜拐弯井段中非线线井筒的曲率很大并且金属管材具有相对的不可弯曲性，因此在造斜拐弯井段和水平井筒中下套管如果说不是不可能的，也是困难的。因此，造斜拐弯井段和水平井筒常常保持不下套管的裸眼，从而不希望产出的流体就可以自由地从周围岩石中进入这一部分井筒中。

需要一种完井方法，它能密封不下套管的裸眼井筒，防止不希望产出的流体进入这部分井筒。需要一种完井方法，它可以经济有效地密封从垂直井筒下面钻出的造斜拐弯井段或水平井筒。

本发明提出一种井的完井方法，更具体地说是密封地下含烃地层中裸眼或不下套管部分井筒的方法。这一方法特别适用于密封水平井筒部分或密封造斜拐弯井段，这一井段是自垂直井筒或地面开始钻水平井筒的急剧弯曲的一段非线性井筒。按本发明处理之后，密封的井筒部分基本上是不可渗透的，可防止不希望产出的流体通过其井筒壁，但密封的井筒部分又可为从生产井段产出的流体或向注入井段可能注入的流体提供通路。

本发明的目的是利用一种交联的聚合物凝胶来达到的。这种凝胶包含一种高分子量的、含水溶性羧酸酯的聚合物和一种羧酸铬络合物交联剂。凝胶在地面上配制，形成一种均匀的含聚合物和交联剂的凝胶溶液，然后把这种溶液注入井筒中。胶凝溶液在所希望的井筒部分凝固，形成一种连续的单相物质，不需要进一步注入任何附加成分，就基本上密封住井筒壁。在完井之后井就可以投入正常生产。

本发明方法的凝胶用于密封井筒有明显的优越性。胶凝溶液刚注入井筒时是均匀的不太粘的液体溶液，它在地面配成，基本上不含固 相。无固相溶液能够进入和扩展通过自井筒延伸的微空隙。溶液的这种特性提供了很好的穿透能力，可避免形成桥堵和降低流体漏失。

最后得到的凝胶与井筒壁物质形成粘着力很强的化学粘合。凝胶具有足够的弹性，可阻止裂缝和收缩，不具有足够的强度，甚至在极高的作业压力下也不能把它从井筒中排挤出来。这种凝胶基本上是永久性的并能阻止地下降解。然而，如果以后想把凝胶除掉，可以使用外部注入的溶剂来溶解它，象次氯酸钠溶液、过氧化氢溶液或其他适用的过氧化合物溶液，均属此类溶剂。

本发明使用的凝胶具有宽范围的可高度控制和预测的凝固时间和强度。这一方法适用于宽范围的温度、含盐度、各种岩层和环境。作业者可以针对特定的作业限制条件、井下特点和以后对特性的要求来配制凝胶。可以预先确定凝胶为满足井筒中特性需要而必须具备的胶凝速率、凝胶的最终强度和稳定性。据此，具有按需要事先确定的特性的凝胶，是利用观察确定的特定可控胶凝参数与凝胶最终特性之间的相互关系，在有控制的条件下在地面配制的。

本发明用专门术语描述，其定义如下。地层由二个普通的部分即“基质”部分和“异常”部分组成。“异常”部分指地层中的容积或空隙空间，它与基质相比具有极高的渗透性。它包括以下的术语，如纹理、裂缝、裂缝网络、空间、溶解通道、洞穴、冲蚀和空腔等等。“基质”实质上是地层体积的剩余部分，基本上是均质的连续的不包括异常部分的沉积储集层物质，并且往往是坚密的、不易坍塌和漏失的部分。