低密度水泥固井质量评价方法的改进

为了防止低压易漏地层发生固井液漏失并有效保护油气层,固井过程中经常采用低密度水泥浆体系。由于低密度水泥浆体系中密度减轻剂的使用,其水泥环的声阻抗值较之常规密度水泥环的声阻抗存在差异,若采用常规密度水泥的固井质量评价标准来评价低密度水泥浆体系的固井质量,则其真实可靠性存在问题。为此,进行了3种常用低密度水泥浆体系的水泥石抗压强度与声阻抗实验,分别测定了水泥石养护时间24 h和48 h的抗压强度和声阻抗值。结果表明,不同类型不同密度的低密度水泥石24 h和48 h条件下的抗压强度与声阻抗具有良好的线性关系,由此得出了考虑第一界面胶结良好时,基于抗压强度的低密度水泥浆体系套管波声幅值计算公式,进而提出了基于低密度水泥石抗压强度的低密度固井质量评价的改进方法,为全面改进低密度水泥浆体系固井质量评价标准奠定了基础。     

低密度水泥浆固井质量评价刻度试验研究

为了对低密度水泥浆固井质量进行评价,建造了低密度水泥浆固井质量模型。通过模拟试验研究了水泥浆固结硬化为水泥石的一段时间内,其声波速度、声阻抗及抗压强度、剪切力等参数的变化规律。试验表明,水泥浆中使用了添加剂后,水泥固结时间延长;水泥石的剪切力和抗压强度随水泥浆凝固时间增加而增加。低密度水泥石的抗压强度和剪切力更小,使用低密度水泥浆固井时要求层间封隔的距离比常规水泥浆固井要长才能起到封固作用。进行了低密度水泥浆固井第Ⅰ界面固井评价刻度试验,采用声幅相对值法和胶结比法得到第Ⅰ界面固井质量评价标准。该试验结果为正确评价低密度水泥浆固井质量提供了依据。     

中空玻璃微球超低密度水泥浆体系评价与应用

根据颗粒级配理论,优选中空玻璃微球（HGS）为减轻剂,开发研制出超低密度水泥浆体系,解决了常规超低密度水泥浆体系存在的如水泥石强度发展缓慢、水泥浆稳定性差、失水难以控制等问题,填补了国内1.00 g/cm3以下超低密度水泥浆体系的空白。室内实验和现场应用证明:该体系的沉降稳定性好、抗压强度高、失水小、流变性能好,能有效防止气窜,稠化时间可调且过渡时间短,一二界面固井质量良好。     

低温易漏浅井用泡沫水泥特性研究

介绍了在调整基浆密度的基础上采用单剂化学发泡法配制超低密度泡沫水泥的方法。对各种外加剂的作用及GF泡沫水泥的性能进行了评价,结果表明,GF泡沫水泥浆具有施工工艺简单,发泡时间可控,高压下水泥浆密度容易控制,稠化时间可调,滤失量小,水泥石抗压强度高、渗透率低等优点。综合性能已达到低温易漏浅井固井作业的技术要求。     

超低密度高炉矿渣MTC固井液试验研究

长庆油田靖安、华池、镇原等地区的低压易漏地层,用1.30~1.50g/cm3低密度水泥浆固井,仍然存在水泥返高不够、固井质量差的问题。利用MTC固井的技术优势,用高炉矿渣、减轻材料漂珠和碱性激活剂设计1.20~1.40g/cm3的超低密度高炉矿渣MTC固井液体系,以解决低压易漏地层的固井质量问题。设计的超低密度矿渣MTC固井液流变性好,体系稳定,稠化时间能满足固井施工要求,在低温和高温下抗压强度高。高炉矿渣激活剂BES-1和BES-2性能良好,能在低温和高温下激活矿渣和漂珠的潜在活性,可提高超低密度矿渣MTC固井液水泥石的抗压强度。     

枣园油田安山岩油藏超低密度水泥浆固井技术

为解决常规密度水泥浆体系在安山岩油藏固井过程中易漏失和封隔质量差的难题,优选视密度为0.70 g/cm~3的空心玻璃微珠作为减轻材料,依据紧密堆积理论,添加微硅和纤维等外加剂,提高水泥石的强度,从而形成了密度为1.20 g/cm~3的超低密度水泥浆体系。对其流变性、沉降稳定性、抗压强度、界面胶结强度进行了评价实验,结果表明其综合性能优良。现场实施5井次,固井质量均合格,油井射孔后获得高产。该技术对大港油田特殊岩性、易漏地层的固井具有借鉴和指导意义。     

热采井固井水泥无氯促凝剂CN-1作用机理研究

稠油热采井固井用含氯促凝剂对水泥石有明显促凝和低温早强作用,但高温热采作业时,水泥石抗压强度由高温前50℃养护下的20.58 MPa衰退至高温315℃养护下的1.59 MPa,水泥石抗压强度衰退较为严重。本文评价了无氯促凝剂CN-1对加砂水泥石早期抗压强度和高温前后抗压强度的影响,通过X-射线衍射仪测定了高温前后水化产物组份,并结合电镜扫描观察水化产物形貌变化分析了无氯促凝剂对水泥石早期抗压强度和高温性能的作用机理。实验结果表明,在315℃高温养护下,加3%无氯促凝剂CN-1的水泥石抗压强度为20.21MPa,CN-1参与了水泥高温水化反应,促使高温下生成更多以针状纤维交叉堆积的硬硅钙石。水泥石具有较高的抗压强度,有效防止了水泥石高温后抗压强度衰退现象。     

特低密度沸石水泥浆性能

利用天然沸石的吸附、离子交换特性,与减轻材料漂珠相结合,设计出密度为1.30～1.60g/Cm~3的特低密度水泥浆体系。用API试验标准评价了不同温度下,不同密度水泥浆的抗压强度、流变性等性能。试验结果表明,该水泥浆体系具有密度低、水泥石抗压强度高、流变性和稳定性好等特点。该体系适用于低压易漏地层的固井施工。     

高温多功能防气窜水泥浆体系在四川盆地海相超深井中的成功应用

针对四川盆地海相高温、高压、高含硫超深气井所面临的高温水泥浆沉降、气窜、水泥石强度衰退等主要固井技术难题,基于高温高压稠化仪模拟沉降稳定性评价方法、颗粒级配原理优选体系稳定材料,采用直接测定气窜和塑性态渗透率为辅助手段的防气窜评价方法优选防气窜材料,基于乌氏黏度计法的聚合物耐温能力评价方法来优选高温缓凝剂,采用正交法测试、热重法辅助分析180℃高温养护后水泥石抗压强度,优选高温稳定剂石英砂粒径和加量,研究出水泥浆和水泥石性能良好的胶乳弹韧性和低渗透防窜水泥浆体系。结果表明,①水泥浆体系在密度为1.90~2.30 g/cm3、温度为150~180℃范围内具有良好的工程性能和应用前景,为解决该类固井技术难题奠定了基础;②加砂可缓解水泥石强度衰退,高温下,加砂量与抗压强度呈正向关系,相同加砂量下,只加细砂强度表现更优,但长期强度增加幅度不如粗砂;建议150℃和180℃时,硅砂加量分别大于35%和45%;③基于乌氏黏度计法的聚合物耐温能力评价方法能有效评价降失水剂和缓凝剂的抗高温能力,是快速筛选高温井关键处理剂的重要辅助手段;④建议进一步开展H₂S介质等酸性气体对水泥石的腐蚀评价,有利于合理设计防气窜防腐水泥浆体系。      

低密度水泥浆固井质量评价方法探讨

随着低密度水泥浆固井技术的广泛应用,现有固井质量评价标准已经不能满足要求,因此有必要在充分研究各影响因素的基础上对现有固井质量评价方法进行修正。通过分析井下声场,建立了套管井井下声场模型,结合各因素对水泥石声学特性的影响及固井质量评价标准的制订依据,提出了固井质量评价标准改进方法,并给出了改进条件下固井质量评价标准的操作步骤。通过对比改进条件下与常规条件下的测井响应差异,得到改进后的固井质量测井评价指标。拟合了不同密度下声幅幅值的函数方程,且各方程相关系数均大于0.93。对比拟合方程线性系数发现,微硅低密度水泥浆体系的拟合系数大于漂珠微硅复合低密度水泥浆体系,拟合系数最小的为粉煤灰低密度水泥浆体系;候凝达48 h时,声幅上限各系数分别为20.74,19.15和18.82,声幅下限各系数分别为20.85,14.81和12.96。各低密度水泥浆体系的固井质量评价指标均随密度增大而减小,且具有很强的线性相关性,改进后的评价标准能根据水泥浆种类及其密度值准确地计算出评价指标,该方法对固井质量评价标准的改进具有很强的指导意义。      

关于非泡沫超低密度水泥浆体系应用的建议

由于中国存在大量的低压、易漏油气井,目前超低密度水泥浆体系在固井中的应用日益增多。由于减轻材料的密度小、抗破碎性能有差异以及超低密度水泥浆体系固液相的密度比低等原因,运用常规水泥浆体系的设计标准、实验方法、混浆操作会产生错误和问题,影响水泥浆性能的稳定,因此需要根据减轻材料的物性以及水泥浆设计密度对超低密度水泥浆体系现场试验及混浆方案做出针对性改善。从减轻材料、液固比、井下环境、抗压强度实验、水泥浆质量、混灰和转运过程以及现场混浆等方面,对超低密度水泥浆体系应用中出现的问题进行了探究,并分别提出了微珠的选择标准、液固比的最优窗口、井下环境的校正、强度实验方法的选择、水泥浆性能的控制、干灰质量保障措施以及LVF动态混浆系统等相关建议,对提高超低密度水泥浆体系固井作业的成功率有指导意义。      

1.15 g/cm3超低密度水泥浆的研究与应用

针对鄂北工区低压、易漏失地层的固井难题,中原固井公司通过研发轻质水泥,优选高强空心玻璃微珠减轻材料,与超细微硅进行级配,建立三级级配模型,确立了超低密度设计构架。选用AMPS类降失水剂、低密度增强剂、早强剂、缓凝剂等外加剂优化浆体性能,研究出一套高强度超低密度水泥浆配方,该水泥浆适用温度为60~120℃,密度为1.15 g/cm3,失水量为40~42 mL,游离液量不大于1.0%,稳定性密度差为0,300 min内稠化时间可调,呈直角稠化;常压40℃下72 h水泥石抗压强度为12.1 MPa,满足现场施工需求。开展混拌工艺研究,建立了分级混拌工艺,混拌大样与小样水泥浆性能符合率达到了98%,保证了水泥浆性能的稳定。通过在鄂北大牛地区块D12-P42、D17-2及DK13-FP1井等3口井的应用,固井过程中没有发生漏失,固井质量合格率为100%,实现了井筒的完整性,为低压易漏地层固井提供了技术支撑。      

轻质水泥浆固井质量测井评价标准构建

为了给测井评价轻质水泥浆固井质量提供理论依据与标准,基于高温声特性试验及数值模拟结果,分析了水泥浆密度、水泥环厚度、第一界面胶结质量等因素对常规固井质量测井的影响,分析得到:受套管外径和壁厚的影响,随水泥浆密度降低,套管波相对幅度的差异越来越明显;在套管与水泥环之间存在微环隙时,随着水泥环厚度增大,套管波幅度单调增大,...     

水泥浆性能对声波水泥胶结测井结果的影响

基于声波水泥胶结测井评价解释结果受被测介质声阻抗的影响，采用超声波测试方法探讨了常规水泥浆性能及其对水泥石声阻抗特性的影响规律。实验发现，不稳定的水泥浆体系，因固相颗粒沉降堆积、水泥浆水化不充分及凝固后体积收缩，严重影响了水泥环的层间封隔质量，但因其堆积后水泥石声阻抗值增加，声波水泥胶结测井时首波幅度降低，测井解释结果却较好。此外，空心漂珠低密度水泥石声阻抗值明显低于常规密度水泥石声阻抗值，固井后CBL首波幅度明显高于用常规密度水泥固井后测得的CBL首波幅度，常导致固井评价解释结果偏离实际封隔情况。研究结果表明，在评价固井质量时，应充分考虑水泥浆混合材质特性及水泥浆沉降稳定性对水泥石声阻抗的影响，以真实、合理地反映水泥环层间封隔质量。     

微环隙对声幅测井影响的定量计算及校正

为了消除微环隙对声幅测井曲线的影响,提高固井质量评价精度,在分析声波在介质中传播特性的基础上,分别建立了胶结良好时和微环隙存在时的各界面分层介质模型,并对2种情况下声幅测井接收到的声波强度表达式进行了推导,得到了声幅比值的表达式。该表达式可以量化微环隙对声幅测井的影响,并对声幅测井曲线进行校正。实例应用表明,实例井声幅测井曲线在校正后的最高相对声幅值从57%~59%降至36%~38%,固井质量评价结果由原来的胶结差变为胶结一般。由此可以看出,微环隙对声幅测井评价固井质量的影响是很大的,很容易对固井质量产生错误的评价,因此有必要对其校正,以提高固井质量评价的准确性。      

大庆油田低压高渗调整井韧性防漏水泥浆体系研究与应用

针对大庆油田调整井高渗低压地层固井过程中易漏、水泥浆失水较大导致固井质量较差的问题，研究开发了增韧防漏水泥浆体系。室内试验和地面模拟试验结果表明，增韧水泥浆的性能参数满足固井施工要求，其水泥石的抗压、抗折强度等力学性能指标优于净浆水泥石。杏南和萨北地区15口调整井固井试验应用了增韧水泥浆体系，15d延时声变检测固井质量优质率为86．67％；射孔前后抗破坏性对比试验也证实增韧水泥石具有良好的抗冲击性能。     

普光气田固井质量评价难点与对策

普光气田高含硫化氢,气井固井水泥浆体系多样化。当水泥浆凝固时间较短时,采用声波变密度测井（CBL/VDL）的方法来检验固井的胶结质量时,由于水泥浆尚未完全胶结,水泥环与套管、地层的声耦合很差,使得套管波幅度大大升高,造成第一、第二界面的胶结质量很差的误判,水泥浆凝固时间过长同样会造成胶结质量差的错误判断。为此,提出在应用声波变密度测井资料进行固井质量评价时,应充分考虑测井时间、地层岩性、水泥环隙、气侵等因素的影响,同时结合川东北地区固井质量评价规范,作出正确的质量评价,使声波变密度测井真正成为检验固井质量的有效手段。