超细"G"级油井水泥低温低密度水泥浆研究

针对海洋深水低温、破裂压力低等特点,通常要采用低密度水泥浆来封固深水表层;低温环境下普通"G"级油井水泥水化速度缓慢或几乎不进行水化反应,水泥石早期抗压强度低且发展缓慢。为有效降低现场候凝时间,节约深水作业成本,开发了一套适用于深水表层固井用超细"G"级水泥用低温低密度水泥浆。对水泥浆体系的设计原理与水泥浆组分进行了论述,并对该水泥浆体系在深水环境下的性能进行了评价,和中海油服现场在用的普通"G"级油井硅酸盐水泥浆体系进行了对比。结果表明,超细"G"级水泥低温低密度水泥浆体系在低温环境下具有较高早期强度、低失水量以及良好的流变性和稠化性能,其中密度为1.40g/cm~3及1.44g/cm~3的水泥浆在10～13℃温度下的稠化时间≥8hr,API失水70m L,1.40g/cm~3水泥石在10℃及13℃温度下养护24h后的抗压强度可达到3.9MPa及5.4MPa;1.44g/cm~3水泥石在10℃及13℃温度下养护24h后的抗压强度可达到5.8MPa及8.3MPa。同等水泥石密度及温度下,超细"G"级水泥石24h强度较中海油服在用的普通"G"级油井硅酸盐水泥石强度提高40%以上。     

浅析深水低温固井技术的应用

深海钻井技术逐渐发展的同时,解决深水低温环境下的固井问题成为海洋钻井的一大攻关课题。为改善固井水泥浆的性能,根据深水低温固井的使用条件研制出低温早强水泥,在常规油井水泥中加入外加剂,如低温早强剂、凝胶强度促进剂等来改变水泥浆的早期强度、凝结时间等,实现低温速凝,提高深水低温固井的质量。本文主要针对几类常见水泥浆体系的研究和应用及外加剂研究情况展开分析。     

深水低温固井技术研究

固井工程是钻井工程设计的重要内容之一。它不仅关系到钻井施工的顺利完成,而且还关系到采油经济效益。低温固井面临着很多的挑战,提高水泥浆在深水低温条件下的性能,促进水泥石强度的较快发展,对于深水低温固井具有重要意义。本文针对深水低温条件下固井地层易被压漏,而且在低温条件下水泥石早期强度发展缓慢等特点,通过大量的文献调研,理论分析和整理,选取了比表面积大,细度高并且能在低温下较快凝固的快硬水泥作为深水低温固井的首选水泥,并绘出了不同养护温度下水泥石的抗压强度发展模式图。在此基础上,通过对其他添加剂的加量和筛选,最终形成浆体稳定好,水泥石早期强度高、低失水、流变性好的低温早强低密水泥将体系,以期提高深水低温固井的合格率和优秀率。     

一种新型油井水泥用早强剂的性能评价

低温固井时,水泥石强度往往发展缓慢,影响固井周期。为此研制开发了一种新型油井水泥用早强剂,该早强剂中某组分能够为水泥水化产物的生长提供额外的生长位;同时复配多种有机及无机组分,加速水泥中各矿物的水化生长过程。其双重早强作用能够明显地提高低温下水泥石早期强度、缩短水泥浆稠化时间,其综合性能满足固井施工要求。     

改性纳米水化硅酸钙的制备及在深水固井水泥中的应用

纳米水化硅酸钙粒子（nano-C-S-H）表面能高,易团聚,在水泥浆中的分散程度差,削弱了其在油井水泥中的低温早强性能,基于此,本文制备了一种改性nano-C-S-H,并研究其在深水固井水泥中的低温早强性能。首先,本文以硅烷偶联剂KH570对nano-C-S-H进行表面接枝改性,并利用红外、接触角、热重分析等分析手段表征了KH570对nano-C-S-H表面疏水改性程度,结果表明得到了预期的改性nano-C-S-H。其次,对改性nano-C-S-H的低温早强性能进行了评价,结果表明：在10 ℃的低温养护条件下,养护龄期为24 h时,掺有3.0%改性nano-C-S-H水泥石的强度为16.7 MPa,而掺未改性nano-C-S-H的水泥石强度为11.2 MPa,且改性nano-C-S-H对固井水泥浆的综合工作性能无任何不良影响。最后,采用低场核磁、水化热、扫描电镜等分析手段研究了nano-C-S-H的低温早强机理,结果表明,在低温条件下,改性nano-C-S-H能有效缩短水泥诱导期,提高水泥早期水化反应速率,促进水化C-S-H凝胶、氢氧化钙等物相的生成,增强水泥石基体的致密性,进而提高水泥石早期强度,并满足深水低温固井要求。综上所述,改性nano-C-S-H在深水低温固井工程中具有良好的应用前景。     

复合型油井水泥早强剂LL的配伍性研究

在油气井固井作业中需要使用油井水泥外加剂来控制、改善水泥浆的流变性能和水泥的水化、凝结性能,提高水泥石的综合性能,保证固井质量。大量的实践表明,保证固井质量的关键之一是固井水泥浆的良好性能。而固井水泥浆的良好性能取决于水泥浆和水泥浆外加剂的性能。主要研究自制复合型油井水泥早强剂LL与实验室自制油井水泥缓凝剂MAM,分散剂FASA,降失水剂AS的配伍性规律。按照中国石油天然气行业标准SY/T5504.4-2008,SY/T5504.1-2005,SY/T5504.3-2008和SY/T5504.2-2005,测试水泥浆性能,最后进行早强水泥浆体系性能测试,通过配方1抚顺G级油井水泥+2.5%早强剂LL和配方2抚顺G级水泥+2.5%早强剂LL+1.0%缓凝剂MAM+0.5%分散剂FASA+1.0%降失水剂AS的水泥浆性能比较,结果表明,早强剂LL分别加入缓凝剂MAM,分散剂FASA,降失水剂AS后水泥浆性能均能达到相关行业标准,配伍性良好,并且早强水泥浆体系性能稳定,测得的稠化时间略有加长,初始稠度较低,抗压强度降低,能够满足固井的各项指标的要求。     

非金属微粉低密度水泥浆的制备

低密度水泥浆可解决低压易漏井固井时水泥浆漏失的难题,但由于其水泥石抗压强度低、体积收缩大,严重影响了固井质量和油井寿命.用外掺法在水泥颗粒空隙中添加非金属微粉,降低水泥石的孔隙率和收缩率,并提高其抗压强度.研究结果表明,与相同密度(1.4 g/cm3)掺有漂珠的低密度水泥浆相比,掺有非金属微粉的低密度水泥石的抗压强度显著提高,水化1 d后有害孔率降低了72.4%,7 d体积收缩率降低了58.9%,水泥浆的工程性能基本满足固井施工的技术要求.     

DZF-1防漏增韧水泥浆体系研究与应用

针对大庆油田低压易漏井固井及油井后期射孔、压裂等增产措施造成的水泥环脆裂问题,研发了DZF-1防漏增韧水泥浆体系,应用聚能射孔模拟试验方法研究分析了水泥石各种力学性能(抗折强度、抗冲击功、弹性模量),阐述了纤维材料对提高水泥石韧性和防漏作用机理。现场试验表明,DZF-1防漏增韧水泥浆体系具有良好的防漏堵漏、增韧和抗冲击作用,水泥浆各项性能满足了固井施工的技术要求。     

DZF-1防漏增韧水泥浆体系研究与应用

针对大庆油田低压易漏井固井及油井后期射孔、压裂等增产措施造成的水泥环脆裂问题，研发了DZF-1防漏增韧水泥浆体系，应用聚能射孔模拟试验方法研究分析了水泥石各种力学性能（抗折强度、抗冲击功、弹性模量），阐述了纤维材料对提高水泥石韧性和防漏作用机理。现场试验表明，DZF-1防漏增韧水泥浆体系具有良好的防漏堵漏、增韧和抗冲击作用，水泥浆各项性能满足了固井施工的技术要求。     

长效抗高温水泥浆在排601区块稠油热采井的应用

新春采油厂排601区块油藏埋深450～600m,为受构造控制的岩性稠油油藏。针对该区块稠油热采井存在的技术难题,根据紧密堆积理论、颗粒级配原理以及低温活性材料复配技术,研制出了由增强料ZQL-1、增强剂ZQJ-1以及其他水泥外加剂组成的抗高温长效固井水泥浆体系。该水泥浆体系在低温下具有流变性好、API失水小、稠化时间可调等特点,水泥石具有抗高温强度衰退性能,该水泥浆在该油田已成功固井7井次,测井结果表明,有效提高了固井质量。