钻井液与水泥浆化学不兼容原因初探

钻井液和水泥浆化学兼容性差不但影响顶替效率,而且危及固井作业安全,这是导致深井超深井固井质量低下的重要原因和引发固井工程事故的隐患。为了探索钻井液对水泥浆产生化学污染的本质,以川渝油气田某区块一口典型井的φ177.8mm尾管固井作业为例,采用单因素分析法,将该井采用的钻井液处理剂与现场水泥浆进行污染稠化实验。实验研究表明:钻井液污染水泥浆的主要原因是钻井液中某些处理剂与水泥浆外加剂之间相互作用,引发凝胶效应,导致浆体稠度迅速增大和稠化时间大幅度缩短,并非水泥浆真正凝结硬化。     

表面活性剂提高页岩气井固井水泥浆的抗污染性能评价

采取水平井开发页岩气储层时,由于套管偏心以及井径不规则等原因,通常会导致油基钻井液的顶替效率较低,部分油基钻井液掺入固井水泥浆中,影响水泥浆的性能。为了提高页岩气固井水泥浆的抗污染能力,室内将非离子表面活性剂与阴离子表面活性剂复配制得表面活性剂（AFSG-1）,然后以现场油基钻井液和固井水泥浆为研究对象,开展了AFSG-1提高页岩气井固井水泥浆抗污染性能的研究。结果表明,现场油基钻井液的掺入会严重影响固井水泥浆的流动度、稠化时间以及混浆水泥石性能;油基钻井液的掺入比例越大,污染越严重。随着固井水泥浆中AFSG-1加量的不断增大,水泥浆自身的抗污染能力逐渐增强;当固井水泥浆中AFSG-1的质量分数为2%时,再掺入20%的油基钻井液,混浆的流动度、稠化时间以及水泥石性能与未加表面活性剂时相比均有明显改善。另外,AFSG-1对固井水泥浆抗油基钻井液污染性能的改善效果明显优于其他常用表面活性剂。AFSG-1能有效提高页岩气固井水泥浆抗油基钻井液污染的能力,可提高固井质量,保障固井安全。     

钻井液处理剂对固井水泥浆的污染影响

深井固井中水泥浆和钻井液界面接触污染是一项危及施工安全的技术难题。为此,以川渝气田为例,有针对性地开展了固井中流体相容性的室内实验与分析。实验测定了目前常用的钻井液处理剂对常规密度水泥浆流动度、稠化时间的影响;利用红外光谱分析、电镜扫描、X射线衍射分析获得了聚丙烯酰胺钾盐(KPAM)和生物增黏剂的红外光谱数据,以及添加处理剂的水泥浆的红外光谱、电镜扫描、x射线衍射分析数据;同时还探讨了常用钻井液处理剂对固井水泥浆的污染机理。实验结果表明,KPAM和生物增黏剂等处理剂为高分子,其长链易吸附水泥浆中的水泥颗粒形成混合网状结构,造成水泥浆颗粒团聚增稠.进而失去可泵性。最后建议,进一步完善钻井液处理剂对固井水泥浆污染影响的评价实验方法,尽早形成一种能帮助解决固井水泥浆污染问题的规范标准,以便为固井前钻井液性能调整、钻井液处理剂合理选材、新的钻井液处理剂研发等提供技术参考。     

沙特B区块固井水泥浆提前稠化规律探讨

水泥浆提前稠化是沙特B区块固井施工中遇到的突出难题,在前期已钻的7口井固井作业中,水泥浆提前稠化7次,并造成严重固井事故多次。为了避免以后再发生由于水泥浆提前稠化造成的固井事故,在根据现场典型水泥浆提前稠化案例的分析、结合水泥浆硬化机理确定影响水泥浆稠化时间因素的基础上,通过室内试验分析了运输环节、混水时间、混浆方式、井内残留物对水泥浆稠化时间的影响规律。试验与分析结果表明,井内残留物和混浆方式是造成水泥浆提前稠化的重要因素,并据此提出了控制水泥浆提前稠化的方案和技术措施。      

川渝地区深井超深井固井水泥浆防污染试验

为解决深井、超深井固井水泥浆与钻井液的相容性问题,在分析钻井液对水泥浆稠化时间的影响以及深井常用钻井液处理剂与深井常用高温水泥浆进行混合流体的流变性能、高温、高压稠化时间试验的基础上,提出将深井常用的聚磺、钾聚磺两种中高温钻井液体系与深井常用的高温水泥浆体系进行体系间混合流体相容性试验的方法。由此筛选出对水泥浆有促凝作用的钻井液处理剂,来指导钻井液处理剂的选择;并对现有水泥浆相容性试验标准和防污染工艺技术措施进行了评价,总结出适合深井井下实际情况的水泥浆相容性试验方法和固井前钻井液性能调整技术、偏心环空隔离液技术、提高套管居中度技术、水泥浆防污染等措施。现场实践结果表明,固井水泥浆防污染技术能确保深井、超深井固井作业的安全。最后建议根据不同地区特点建立一套较为全面的水泥浆防污染体系,以此来提高固井质量。     

改善水泥浆与CO2污染钻井液的相容性技术措施

水泥浆与钻井液之间的接触污染对固井顶替效率和施工安全影响巨大,其原因之一是来自于地层的CO₂对钻井液的污染导致水泥浆与钻井液相容性恶化。为此,选择了四川盆地川东地区3口井的水泥浆与CO₂污染的钻井液进行相容性实验,结果表明,水泥浆与CO₂污染的钻井液混合后,浆体的流动性变差,稠化时间快速下降,仅靠简单的对钻井液降黏度切力、调整pH值技术措施已不能满足固井施工作业的要求。按改善水泥浆与CO₂污染钻井液相容性的技术路线,研究总结出了固井前处理受CO₂污染钻井液的4个技术对策,包括部分或全部置换井筒受污染钻井液、对污染的钻井液进行过饱和Ca²⁺处理、加入钻井液抗污染处理剂和合理设计前置液用量,满足了钻井液与水泥浆的相容性实验及生产要求,可有效地指导固井注水泥的安全施工。在目前国内外缺乏统一规范的相容性实验方法情况下,川东地区固井前所采用的处理CO₂污染钻井液的技术做法对于进一步完善天然气井固井准备的技术措施具有参考价值。     

柴达木盆地狮70井溢漏同层尾管固井实践

针对狮70井三开钻遇高压盐水层和漏失层,钻井液不能压稳高压水层,同时井底存在内循环,环空压力系统紊乱,固井期间易发生漏失,高压盐水层不易封固,固井质量难以保证的难题,通过水泥浆性能实验及固井工艺研究,设计了抗高温高密度堵漏水泥浆体系,该体系密度1.88~2.40 g/cm3,沉降稳定性小于0.03 g/cm3,SPN值小于3,稠化时间可调,24 h抗压强度大于18 MPa。现场采用正注反挤固井施工工艺,根据施工参数预测出施工需要的水泥浆稠化时间,通过缩短尾浆稠化时间,并在替浆后期降低施工排量的方法,使水泥浆在小排量顶替过程中逐渐稠化凝固,从而达到快速封固高压水层的目的,再通过反挤施工封固漏层以上井段,顺利完成了该井?273.05 mm尾管固井施工,套管鞋及漏层处固井质量优质,盐水层处固井质量合格,为该区块尾管固井积累了成功经验。     

钻井液转变成水泥浆的室内研究

固井作业中常因井壁水泥面间密封差、附着于裸眼井壁的泥饼及隔离液对水泥浆产生污染,而影响固井质量。介绍了将钻井液转变成水泥浆的MTC技术。对分散剂、早强剂、有机缓凝剂及激活剂进行了MTC体系配方优选。试验表明,该配方使转化后水泥石3d强度大于10MPa,流变性、稠化时间等性能均可满足固井施工要求。     

ZG112深井低密度高强度韧性水泥浆固井技术

ZG112井是塔中1号气田的一口碳酸盐岩开发井。该井?200.03 mm套管单级全封固井中存在以下难点:①二叠系地层易漏失;②一次封固段长6 132 m,大部分井段井径不规则,水泥浆量大及钻井液替量大;③上下温差110 ℃,顶部水泥浆抗压强度发展缓慢。根据紧密堆积理论和颗粒级配技术,研制出低密度高强韧性堵漏水泥浆体系,密度在1.15~1.35 g/cm3范围内可调,稠化时间变化小,80 ℃、21 MPa、48 h条件下抗压强度可达到14 MPa以上,稳定性好,满足现场施工要求。同时研制了与水泥浆、钻井液相容性好的冲洗微锰加重隔离液,能够实现对井壁虚厚滤饼的有效清洗,预防水泥浆与钻井液的相互接触污染。结合1.88 g/cm3高密度水泥浆固井技术等配套措施,在ZG112井现场固井实践过程中未发生漏失,水泥浆一次性上返,固井质量合格率91.2%,优质率70%,有效解决了ZG区块低压易漏大温差长封固段固井难题。     

昆2加深井高温固井水泥浆室内研究及应用

昆2加深井是柴达木盆地第一口井深超过7 000 m的预探井。固井面临井底温度高、封固段顶底部温差大、环空间隙小、施工压力高、地层承压能力低、水泥浆受钻井液污染严重等难点。针对这些难题,通过优选抗高温性能好、对水泥石强度影响较小的外加剂,经大量实验,优选出了适宜的水泥浆体系,形成了稠化时间可调、滤失量低、稳定性好、强度高的高温水泥浆配方,确保了该井技术尾管和生产尾管的固井质量。该体系在昆2加深井固井的成功应用表明,该体系可解决由于井下高温而引起的固井技术难题。