低密度水泥浆在塔里木油田深井超深井中的应用

塔里木油田深井超深井漏失性地层的固井特点是,井深一般在5000m以上,油层套管固井环空间隙小,封固段长.为解决其固井问题,室内对低密度水泥浆进行了研究.经对减轻剂以及对低密度水泥配方的优选,得到2套低密度水泥浆配方,①中高温:低密度G级水泥:DiaceL-D为100:35～100:45,悬浮剂D149,缓凝剂D081,降失水剂D158,减阻剂D80A,消泡剂D047;②高温:低密度G级水泥:DiaceL-D为100:35～100:45,悬浮剂OMEX-51S,缓凝剂HR-13L,降失水剂DiaceL-FL(液),消泡剂CDF-901或NF-4.实验表明:在不同温度下,2套配方的沉降稳定性能都过关,且悬浮剂用量不大;温度由80℃上升到125℃时,不限水质配浆,水泥浆的稠化、流变和失水性能均较好.现场2口井的φ177.8mm尾管固井应用表明:该低密度水泥浆体系适合塔里木油田深井的窄环空间隙、长裸眼段固井.     

普光气田固井水泥浆技术

普光气田具有井深、井底温度高、压力高,地层压力系统复杂等特点,钻井过程中井壁垮塌、井漏、井喷现象严重.为满足气藏开发的需要,要求各层套管固井水泥浆必须返至地面,形成了固井超长封固段,固井难度较大.因此开展了水泥浆防窜、防漏、抗高温稳定性研究,探索出了适合该地区各层套管固井的水泥浆配方,即：低密度水泥浆（G级油井水泥＋漂珠＋填充剂＋早强剂＋降滤失剂＋分散剂）,中温高密度水泥浆（G级油井水泥＋降失水剂＋膨胀剂＋分散剂＋缓凝剂＋沉降稳定剂）和高温高密度水泥浆（G级油井水泥＋降失水剂＋膨胀剂＋分散剂＋缓凝剂＋沉降稳定剂＋石英砂）.经不同完井方式的固井应用,固井施工一次成功,固井质量合格.     

鄂尔多斯盆地致密气水平井固井水泥浆优化及应用

在固井过程中,水泥浆性能不稳定,影响了固井质量.利用试验的方法,研究分散剂、防气窜剂、缓凝剂、促凝剂加量对水泥浆体系的影响,确定了最优的领浆配方:G级水泥+现场水+0.5％分散剂+0.5％防气窜剂+2.25％降失水剂+1.0％早强剂+0.12％缓凝剂+0.2％消泡剂+2％增韧纤维FIB;尾浆配方为:G级水泥+现场水+0.5％分散剂+0.75％防气窜剂+2.25％降失水剂+1.0％早强剂+2.0％促凝剂+0.2％消泡剂+2％增韧纤维FIB.现场作业表明,优化后的固井水泥浆可以有效解决目前存在的问题,提高固井质量.     

深井固井的若干问题

讨论了深井固井的几个问题，包括长封固段顶部水泥抗压强度的最新ISO标准方法、注水泥温度、窄环空固井带来的问题、深井钻井液、固井液的流变性及流变性试验方法、水泥环的收缩及工程设计问题、深井钻井液与完井液对水泥环及套管的腐蚀研究、深井堵漏问题、特高温固井的低密度水泥浆体系。     

深井盐膏层固井水泥浆体系研究与应用

分析了塔河油田深井盐膏层的固井难点，优选出了高温抗盐降滤失剂RD221，分散剂DZS和缓凝剂RD441，评价了加入这些添加剂所形成的高温抗盐水泥浆体系的性能。室内试验和现场应用表明高温抗盐水泥浆体系能满足塔河油田深井盐膏层的固井要求。     

抗循环温度210℃超高温固井水泥浆

随着勘探开发不断向深层迈进,超深井、超高温井逐渐增多,超高温对水泥浆抗温能力提出了更高挑战。为了解决现有水泥浆体系抗高温能力差的问题,研制了抗高温降失水剂DRF-1S、抗高温缓凝剂DRH-2L及其他配套抗高温水泥外加剂,并形成了超高温常规密度固井水泥浆,在室内对该水泥浆的性能进行了评价结果表明,该水泥浆能够满足井底循环温度210℃、井底静止温度230℃的固井要求,水泥浆API失水量可以控制在100 mL以内,稠化时间可调,高温沉降稳定性不大于0.04 g/cm3,230～250℃超高温下水泥石强度高且不衰退。该水泥浆在华北油田杨税务地区高温深井安探4X井φ127 mm尾管固井进行应用,固井质量优质,为该地区勘探开发提供了固井技术支撑。      

深井小间隙尾管固井水泥浆体系研究与应用

针对塔河油田深井尾管固井由于环空间隙小，导致固井时漏失和顶替效率低、水泥环薄耐冲击能力弱且易破碎的问题，优选出了高强低密度度水泥浆和非渗透抗高温常规密度水泥浆，并优选出一种化学冲洗液和加重隔离液组成的复合前置液。塔河油田深井Ф177．8mm尾管固井采用高强低密度水泥浆和复合前置液、Ф127．0mm尾管固井采用非渗透抗高温常规密度水泥浆和复合前置液，固井合格率达到100％，重叠段封固质量优。这表明深井小间隙尾管固井采用高强低密度水泥浆、非渗透抗高温常规密度水泥浆和复合前置液能提高重叠段的固井质量。     

低压易漏深井大温差低密度水泥浆体系

针对塔中低压深井长封固段大温差固井面临的低密度水泥浆高温稳定性差、易漏失、返出井口后长时间无强度等固井技术难题,开展了密度 1.20~1.60 g/cm3大温差低密度水泥浆体系研究。从抗压、抗剪切性能、颗粒形态等方面对漂珠进行优选;基于颗粒级配原理,从提高水泥浆稳定性和抗压强度出发对减轻剂、填充剂、超细材料进行优选及合理组配,结合缓凝剂和降失水剂之间的协同作用,设计出一套长封固段大温差低密度水泥浆体系。实验结果表明:该低密度水泥浆体系流变性好,失水低,模拟工况条件下,水泥浆上下密度差小于 0.02 g/cm3,稠化时间和强度发展满足施工要求,能满足温差 70~120 ℃、一次性封固 6 000 m左右的固井需要。     

西部地区复杂深井固井技术

西部地区深井固井难题主要包括盐膏层固井、高压防气窜固井，长封固段固井和小间隙固井，在详细分析上述主要固井问题的基础上，提出了针对性的固井工艺措施，并指出应针对不同地质条件选用不同的综合性能良好的水泥浆及隔离液体系：对于盐膏层固井，应选用高早强抗盐水泥浆体系；对于高压气层固井，应选用防气窜水泥体系；对于长封固段固井，应选用优质高强低密度水泥体系；对于小间隙固井，应选用抗高温MS-R前置液体系。以T914井盐膏层固井、DLK3井高压气层固井以及永1井小间隙固井为例，介绍了深井固井配套技术在西部地区的应用情况。     

高温深井水泥浆体系在徐闻X1井的应用

针对徐闻X1井井底静止温度高达160℃给油层套管固井带来的技术难题,首次选用了适于井温范围在90~150℃的高温深井固井水泥浆体系应用于该井。对高温新型降失水剂TW 110L和缓凝剂TW 302L等外加剂进行了室内试验,在施工现场与固井所用的水样、水泥和硅粉进行了配伍性试验。现场试验表明:该水泥浆体系在高温下性能稳定,稠化时间易于调节,过渡时间短,稠化曲线基本呈直角,且水泥石抗压强度符合质量要求,能满足徐闻X1井油层套管的固井需要。高温深井水泥浆体系在徐闻X1井油层套管固井的成功应用表明,该体系能解决由于井下高温而引起的固井技术难题。     

新型防窜水泥浆体系的研究与应用

根据大庆油田钻井研究所提出的防气窜机理与控制方法,研制开发了FSAM非渗透防窜体系。FSAM防窜体系由非渗透降失水剂FSAM,助剂FSAM-L、分散缓凝剂FSAM-R和早强剂组成,室内试验表明,该体系具有低失水量（小于50mL),高早期强度（6h强度超过3.5MPa,8h强度达到10MPa)、良好的流变性与短稠化过渡时间（48Pa到240Pa的过渡时间在20min以内）等特点。不仅适用于常规密度水泥浆体系,也适用于低密度水泥浆体系,在镇原,泾川地区防渗漏,防水窜固井,川西马井构造防气窜固井和南阳油田防水窜固井的现场应用表明,FSAM非渗透水泥浆体系对不同类型的油气层和水层都有较强的防窜能力,能有效地改善气、水层的胶结质量,固井质量优质率在90%以上。     

油井水泥增韧剂BF的室内研究

针对油井水泥石固有的极限应变小，抗冲击性能差、脆性大的缺点，研究了以混合短纤维为主要成分的油井水泥增韧剂BF，并对加有BF增韧剂水泥浆的力学性能进行了系统评价，同时还考察了BF增韧剂与油井水泥降失水剂F17B及油井水泥减阻剂USZ的配伍性能，室内实验表明，BF增韧剂能使水泥浆的流动度减小，凝结时间延长，析水率和失水量减小，且BF增韧剂与外加剂USZ和F17B的配伍性良好；BF增韧剂能够显著提高水泥石试样的韧性，使水泥石韧性增长20％，有效降低射孔对水泥环的破坏，改善水泥石的力学性能，抗折强度增长幅度为16％－29％，抗冲击功增量为17％－64％，而且水泥石抗压强度均大于14MPa；BF增韧剂掺量小（2.6%），其增韧效果优于中国现有的油井水泥增塑剂S（掺量为4％）。     

保护油气层水泥浆的研究与实践

针对吐哈油田的储层特征和固井特点,研究了水泥浆对储层的损害机理,并结合各种井优质固井对水泥浆性能的要求,优选出了保护油气层的水泥外加剂,分别是以高分子材料为主复配而成的降失水剂、以磺化醛酮缩聚物为主的分散剂、以铝粉为主复配而成的防气窜剂,另外还有液体缓凝剂等,并确定了适应各种井的水泥浆配方。实践证明,这些配方性能优良,失水量低,防窜效果好,固井质量高,能减少对油气层的损害。     

百色油田调整井固井技术研究与应用

百色油田由于注采不平衡,纵向上形成多压力层系,给调整井固井带来很大的困难,通过分析百色油田调整井固井封固后环空油气水窜槽的原因,认为提高调整井固井质量必须改善水泥浆在井下的胶结环境和提高水泥浆的防窜性能。百色油田调整井采取的主要固井技术措施施为,使用双纠套管扶正器,使套管居中不偏心,采用快体冲洗液,并加以大量的低密度水泥浆前置液,尽量消除泥饼对水泥胶结的影响,提高界面胶结强度和质量,采用具有直角稠化,短侯凝,超短过滤,低失水,高早强,微膨胀性能的防窜双凝水泥浆体系和环空憋压候凝措施,达到压稳,防窜的目的,在水泥浆中引入膨胀剂和套管内敞压候凝技术,消除因内部压力和水泥浆固有的膨胀－收缩特性而造成的微缝－微孔隙,实现环空密封。经6口井现场应用表明,该固井工艺技术措施解决了百色油田薄油层,薄隔层的封固难题,提高了百色油田的固井质量。     

高密度抗盐水泥浆体系研究

针对高温、高压盐层中固井出现的各种问题，研制出两种高密度抗盐水泥浆体系。对两种高密度抗盐水泥浆体系配方各组分进行筛选实验，结果表明，分别以重晶石、铁矿粉为加重剂，另加SZ1—2降失水剂、SXY分散剂、KQ—D防气窜剂、SN-2A和CST-2缓凝剂及DGN多功能外加剂可配制密度分别为2．2和2．4g／cm^3抗盐水泥浆体系。两种高密度抗盐水泥浆体系均具有在淡水和18％盐水中流变性好、触变性强、失水量小、抗压强度高和稳定性好等特点，能克服常规水泥浆盐层固井中出现的问题。     

多功能水泥外加剂在BZ25-1油田固井中的应用

配制一种满足现场固井技术要求的水泥浆,往往需要四五种外加剂来调节,而不同的外加剂混在一起会互相影响,产生相容性的问题,给现场配制水泥浆和固井作业带来很多困难.研究开发出了多功能油井水泥外加剂.该外加剂是一种合成共聚物,它含有大量的对水泥颗粒具有分散和吸附作用的基团,用该外加剂配制出的水泥浆性能稳定,具有良好的流变性和稳定性,游离液的控制能力强.多功能油井水泥外加剂具有降失水、分散减阻和自调凝功能,抗盐、抗钻井液污染.经现场应用表明,用多功能外加剂配制出的水泥浆过渡时间短,强度发展快,具有较强的防窜能力,配合单级双封工艺,可用于长封固井段固井;该体系具有低失水、低游离液、抗海水和抗钻井液污染的能力,应用简便,性能稳定,适应能力强.在BZ25-1油田19口常规定向井的固井中,经过CBL检测,所有油层封固井段的声幅值小于10%,固井一次优质率为100%.     

Properties and Application of Oil-well Cement Enhanced with a Novel Composite Toughening Agent

Brittle fracture of cement sheath, induced by perforation and stimulation treatments, can cause cross flow of formation fluid and increase casing damage. A novel agent XL was developed for solving the problem. Experimental results showed that the toughness of the set cement containing XL was improved remarkably. The engineering properties of the slurry containing XL, drag reducer USZ (0.2% BWOC), filtrate loss additive F17B (1.2% BWOC) and crystalloid expanding agent F17A (3% BWOC) could meet technical requirements of cementing operation. After perforation, good quality cement sheath enhanced with XL was observed by CBL/VDL logs in a deep well.     

威远页岩气水平井高密度防窜水泥浆固井技术

威远地区页岩气井固井存在地层压力高、水泥封固段长、顶底温差大、后期需要进行高能射孔完井和多级压裂作业等特点,这些都对水泥浆性能提出了较高的要求。针对这些问题,采用降失水剂DRF-120L、高温缓凝剂DRH-200L、高温稳定剂DRK-3S、胶乳防窜剂DRT-100L和精铁粉研究出了密度范围为2.20~2.40 g/cm3的高密度防窜水泥浆体系。研究结果表明,该水泥浆体系具有稳定性好(上下密度差为0)、流动性好、无游离液、失水量低(小于50 mL)、弹性模量低(小于7 GPa)、抗压强度适中和防窜能力强(过渡时间均小于10 min,SPN值均为1.47~1.80)等特点,其各项性能指标达到了川南地区页岩气井的固井要求。截至2015年3月底,该体系已在威远地区应用了13口井,截至2015年6月底,在已进行电测的6口井中,4口井优质,2口井合格,固井质量均较好。      

热采侧钻井塑性水泥浆研究与应用

辽河油田稠油热采侧钻井由于其自身的特殊性,如环空间隙小、水泥环薄等,固井质量一直不是很理想,进而导致油井生产寿命短.优选出一种塑性材料,在基浆中加入3%～5%该塑性材料可以将水泥石的变形能力提高8%以上,同时该塑性材料能产生适度弹性膨胀,提高水泥石与套管、地层的封隔性能,可保证水泥环的长期封隔效果.优选出了与该塑性水泥浆配伍的降失水剂、促凝剂、缓凝剂和分散剂,形成了适合不同井温条件的塑性水泥浆配方,该塑性水泥浆的流动性好,失水量可控制在50 mL以下,稠化时间在2～3 h之间可调.该塑性水泥浆在大量热采侧钻井中的现场应用,取得了十分理想的效果.     

R90抗盐水泥浆外加剂研究

介绍了配制饱和盐水水泥浆时盐对国产G级水泥浆性能的影响,包括水泥浆稠化时间、水泥石强度(早期强度和高温强度)、水泥-盐岩界面胶结状态及水泥石膨胀等。根据中原油田深井、高压、低渗透油藏、环空间隙小、盐层等特点研制了R90抗盐水泥浆外加剂,它包括3个主要组分:R906降滤失剂、R904分散剂和R909缓凝剂。室内模拟实验表明,使用加有R90抗盐外加剂的饱和盐水水泥浆固井,基本能满足封固盐岩层的技术指标。R90饱和盐水水泥浆在中原油田4口井进行了现场实验,固井成功率为100％。