柴达木盆地北缘断块带高密度防窜水泥浆固井技术研究与应用

针对柴达木盆地北缘地区油气水层分布段长、压力异常的固井难点，从加重剂、外加剂、防窜性、抗盐性等方面对高密度水泥浆进行了系统研究，提出了设计高密度水泥浆的原则和要注意的问题及对加重剂性能的要求，筛选出了合适的具有良好防窜性能的降失水剂，形成了一套适合柴达木盆地北缘地区固井的高密度防窜水泥浆体系，综合应用G60-S高密度水泥浆固井技术在冷科1井φ244.5技术套管双级固井、φ139.7生产套管双级固井中获得成功，固井质量分别为合格、优质。     

柴达木盆地台南气田固井技术

针对柴达木盆地台南气田气层埋藏浅、层数多、防窜难;孔隙度高、裂缝集中、漏失严重;盐层厚、地层水矿化度高等影响固井质量的技术难题,对固井液技术进行了研究.在表层固井中采用了掺有抗盐降失水剂和促凝早强剂的抗盐防窜水泥浆技术;在气层套管固井中采用了纤维、弹性颗粒复合堵漏技术,并应用了防窜膨胀水泥浆,用稀水泥浆作隔离液;并且均用处理后的地层水配浆,较好地解决了盐岩浅层气井固井井漏、气窜严重、固井成功率低的问题,很大程度地提高了固井质量,促进了钻井的提速.     

LG37井φ177.8mm×φ193.7mm复合尾管悬挂固井技术

LG37井在四开钻进过程中钻遇漏失层、大段膏盐层、高压盐水层,井下条件十分复杂。现场决定四开钻至5900m中途完钻,下φ177.8mm×φ193.7mm复合尾管固井。采用一级三凝加砂、防窜、防漏、抗盐加重水泥浆体系,该体系具有良好的控制失水和防漏失、防窜性能;采用一次注水泥至设计返高,下入特殊厚壁高抗挤、抗硫的φ193.7mm套管至膏盐层段,在盐水层位下入管外封隔器等工艺,圆满完成了作业。该井复合尾管悬挂固井的成功经验可为同类复杂井固井施工提供借监。     

抗温防窜胶乳水泥浆体系的研制

陆东五彩湾地区油气井固井过程中气侵、气窜严重，而现有的防窜水泥浆体系防窜作用单一，很难满足固井要求。为解决这种问题，提出用胶乳水泥浆体系来防窜。通过实验，从应用广泛的固井胶乳中优选出性能优良的胶乳，为进一步加强其防窜和降失水性能，使其与高性能降失水剂复合，添加适量外加剂，形成新型防气窜胶乳水泥浆体系；进而研究了不同温度条件下胶乳水泥浆体系对稠化时间、流变性、降失水、抗压强度的影响。结果表明：该胶乳水泥浆体系具有较强的抗温防窜性能，能完全满足该地区的固井要求。     

大温差水泥浆体系的研究与应用

辽河油田深井、高地温梯度井存在封固段长、上下温差大、顶部水泥浆易出现缓凝甚至超缓凝等问题。为了解决这些问题,运用缓凝剂DRH-200L、降失水剂DRF-120L,结合紧密堆积理论掺入具有火山灰活性的增强材料DRB-1S,开发出了常规密度大温差水泥浆体系并考察了其综合性能。实验结果表明,该水泥浆体系的综合性能良好;在大温差(温差为60℃)条件下,封固段顶部的水泥石抗压强度大于10 MPa/24 h;且此体系成功应用在沈308井φ177.8 mm技术套管固井中,固井质量优质,为提高辽河油田大温差井段的固井质量积累了经验。     

巨厚盐膏层固井用过饱和氯化钾水泥浆

为提高巨厚盐膏层固井质量,解决固井过程中的盐溶问题,提出利用过饱和氯化钾溶液（相当于38%盐浓度氯化钾溶液）配制水泥浆,通过优选抗盐降失水剂CG80S、增强防窜剂GS12L以及非渗透剂BX-80等材料,构建了一套过饱和氯化钾水泥浆体系。室内对过饱和氯化钾水泥浆体系的物理性能、抗污染性能以及界面胶结性能进行了评价研究。实验结果表明,过饱和氯化钾固井水泥浆体系稠化时间以及失水量可控;68℃、24 h养护抗压强度大于15 MPa,混入5%的石膏、芒硝或页岩岩屑均不会对水泥浆的性能产生较大的影响,界面胶结实验显示该水泥浆能够显著提高水泥浆与盐岩地层的胶结质量,能够保障巨厚盐膏层一、二界面的胶结质量。      

J-2B防窜降失水剂的研究与应用

河南油田为解决调整井固井质量问题,与总公司工程技术研究院共同研制出J-2B防窜降失水剂,经现场7口井试验,施工顺利,固井质量合格率100%,优质率42.9%,取得了良好的经济效益。实践证明:J-2B防窜降失水剂一方面降低了水泥浆的失水,满足了对水泥浆低失水的要求;另一方面使水泥浆具有防窜性,减轻了地层流体对水泥环的侵蚀。     

双凝抗盐防气窜水泥浆在超深气井LY1井的应用

LY1井是位于四川盆地东北的一口超深预探井,裂缝和溶洞异常发育,存在多个压力系统和含气层,二开采用φ273.1 mm套管回接固井,且井深5 289 m处有一盐水层,Cl-含量高达45 000 mg/L,固井作业需克服水泥浆窜槽、气窜、抗盐污染等难点,对水泥浆体系的抗盐防气窜性能要求高,为此,研究了过平衡压力双凝抗盐防气窜水泥浆体系.优选了抗盐、防气窜处理剂,且通过设计钻井液、隔离液、水泥领浆的密度梯级匹配来提高顶替效率,减少水泥浆窜槽机会,设计与水泥浆和钻井液混合液相容性强的化学冲洗液对混合液稀释分散.通过实验室评价及在LY1井的现场应用可知,该体系在Cl-含量高达91 025 mg/L的条件下抗盐性能良好,水泥浆性能指数SPN小于3,具有良好的防气窜能力,且固井作业顺利,声幅测井固井优质率达75.23％,合格率达100％,为该地区超深井的复杂固井作业提供了宝贵经验.     

高强低密度水泥浆体系的研究

常用的低密度水泥浆在更低的密度条件下已不能满足固井施工的要求.因此结合低密度高强度水泥浆技术以及XF降失水剂水泥浆技术,进行了超低密度水泥浆的研究.研制出的高强超低密度水泥浆,使用密度范围为1.0～1.3 g/cm3,适用温度范围广泛,具有水泥浆稳定性好、抗压强度高、渗透率低、防气窜能力强、失水量易控制等特点,满足了低压易漏、气体钻井以及欠平衡钻井的固井要求,达到了防漏、防窜、降低成本、实现长封固段固井,简化施工工艺等目的.     

三元共聚物抗盐降失水剂在塔河油田石炭系盐层固井中的应用

塔河油田石炭系盐层分布广泛,以纯岩盐为主,埋深在5100～5400 m之间.由于井深,井底温度高,石炭系盐层蠕动能力很强,在未下套管的裸眼中,导致盐层井段水泥浆封固质量较差,并存在不同程度的套管变形或挤毁现象,造成许多井没有完成地质任务. 研究评价了三元共聚物降失水剂DZJ-Y及其优化含盐水泥浆体系.结果表明,三元共聚物降失水剂具有良好的抗盐能力,在饱和盐水条件下能够较好地控制水泥浆失水.在塔河油田T914井φ 244.5 mm/φ 250.8 mm组合技术尾管固井取得成功,盐层段固井质量为优质.现场应用表明,抗盐水泥浆体系具有良好的流动性,失水控制良好,稠化时间可调;水泥石强度普遍较高,有利于提高水泥环的胶结质量;该水泥浆浆体均很稳定,没有析水和沉降;API失水量低,且能产生微膨胀,有助于提高固井质量.该抗盐降失水剂有效地提高了塔河油田石炭系盐层井段固井胶结质量.     

塔里木山前区块超深井尾管塞流固井技术

克深905井是克深气田克深9井区中部的一口开发评价井,四开完钻需进行尾管固井,井深为7368.2m,井底静置温度为164℃,压力为180MPa,在钻进过程中易发生溢流、井漏等复杂情况,且环空间隙小,安全密度窗口窄,为保证固井质量,防止井漏发生,全程采用塞流注替。根据现场水泥浆情况进行了水泥浆流变学设计和塞流顶替计算;优选了抗高温、抗盐高密度水泥浆体系及与钻井液相容性好的冲洗型隔离液;设计了能够压稳地层密度为2.58g/cm3的抗高温水泥浆;对现场泵压与返出量进行了实施监控。现场固井过程中未发生漏失,施工顺利,所封固井段的固井质量合格率为99.2%,该井尾管塞流顶替为中国首次在井深7368.2m的井段使用。      

涠洲K油田复杂工况旋转尾管固井技术

南海西部的北部湾盆地涠洲K油田X1井是一口工况较为复杂的定向井,存在井斜大、裸眼段长、高温、储层压力衰竭带来的异常低压,同时具有较高的气油比等因素共同作用,给固井作业带来极大的挑战。由于φ177.8 mm尾管与φ215.9 mm井眼环空间隙较小,如果采用常规静态尾管固井技术固井顶替效率偏低,将会导致井下漏失和无法压稳地层,引起气窜,造成压力衰竭和高温目的层位的固井质量难以满足后期射孔开采的要求。为了保证复杂工况下油气水层间良好封隔,该井选择使用旋转尾管下入固井技术和抗高温早强防气窜水泥浆体系,同时优选新型油基钻井液冲洗液和隔离液,有效清洁滤饼,并且实现胶结面的润湿反转;使用软件对尾管旋转扭矩进行精确模拟和提高尾管下入居中度,完成了压力衰竭和高温目的层φ177.8 mm尾管固井作业。采用高清扇区水泥胶结测井仪器进行SBT扇区水泥胶结测井结果表明:油气水层实现了良好的层间封隔,全井段固井质量优,较邻近区块的K2井有了明显的改善,满足了后续射孔开采的要求。      

乌兹别克复杂水平井固井工艺技术

1-G井、350井是乌兹别克斯坦的第一批水平井,表层套管尺寸大,技术套管裸眼段长,地层异常高温,盐膏层段长,油气层"上喷下漏"导致固井难度极大.经过研究摸索,(4)508 mm表层套管、(4)339.7 mm技术套管采用了插入法固井,采取两凝水泥、稀释钻井液、大排量注替等措施较好地解决了长裸眼大环空内的水泥浆窜槽问题.(4)244.5 mm尾管固井,选用厚壁套管、悬挂简单可靠的外台阶式尾管悬挂器,使用欠饱和盐水水泥浆,采取稀释钻井液、增加水泥浆的接触时间、大排量紊流顶替等措施,达到了封隔地层防止长段膏岩层蠕动之目的.(4)139.7mm完井套管固井,采用管外封隔器带分级箍加盲板的复合结构,使用不渗透水泥浆体系,较好地解决了高渗透油气层的封固问题.350井完井固井工具出现问题后,成功地实施了反向注水泥固井技术.     

窄密度窗口及小间隙超深井尾管固井技术

针对西南油气田超深井五探1井φ168.3 mm尾管悬挂固井存在钻井期间漏失严重,井深、井底温度高,大段盐膏层、油基钻井液与水泥浆污染严重、后期作业井筒温度压力变化影响水泥环密封完整性等难题。采用低密度高强度韧性微膨胀防窜水泥浆体系,通过优化浆柱结构,控制井底动态当量密度与钻进时井底动态当量密度相当的平衡压力固井等配套工艺技术,有效防止了固井施工漏失,解决了水泥浆与油基钻井液污染严重的问题,确保了固井施工顺利,固井质量合格率100%,优质率99.8%,为深井窄密度窗口、油基钻井液固井提供了技术支撑。      

长封固段低密度水泥浆固井技术

晋古13井是一口井深为4988.56 m的奥陶系潜山预探井,三开完钻后,要求在2780～4987.5 m井段下入φ 177.8 mm尾管进行固井,重点封固好3886～4366 m的油层井段.由于本井存在盐膏层、煤层及溶孔和裂缝型地层,钻井过程中曾发生垮塌和漏失,且裸眼段地层井径大而不规则,套管重叠段环空间隙小,水泥封固段顶底温差大等客观因素,需一次封固水泥2200多米,存在许多困难和风险.通过研制低密度水泥浆体系,优选G309、G301、GH-9和ZW-1控制水泥浆性能,采用适当的固井技术措施,保证了施工的顺利,固井质量达到了优质,为长封固段、高温井、复杂井的尾管固井施工积累了成功的经验.     

一种大温差弹韧性水泥浆

长封固段大温差气井固井面临水泥浆顶部易超缓凝,水泥环易发生密封失效致环空带压等问题。通过研选抗高温大温差缓凝剂和降失水剂,可满足170℃以低100℃温差水泥石强度发展要求;优选抗高温弹韧性材料,降低水泥石脆性,增强水泥石弹韧性。研制出大温差弹韧性水泥浆体系,密度在1.50~2.20 g/cm3范围内可调,水泥浆流变性好,API失水量小于50 mL;50℃温差下密度为1.50 g/cm3低密度水泥石72 h抗压强度可至11.5 MPa,60℃温差下密度为2.20 g/cm3水泥石72 h抗压强度可至15.3 MPa,70℃温差下密度为1.88 g/cm3水泥石抗压强度达17.7 MPa,且水泥石弹性模量均小于7 GPa,抗折强度大于3.5 MPa;水泥环密封完整性评价显示,水泥环可满足90 MPa压力30轮次加卸载密封要求。该大温差弹韧性水泥浆体系在西北油田分公司顺北4井φ193.7 mm+φ206.4 mm尾管回接固井中成功应用,一次封固段长5693 m,上下温差约105℃,固井质量优质,为其他超长封固段气井固井提供成功范例。      

吉林油田双坨子地区气井固井技术

针对吉林油田双坨子地区上部地层低压易漏、气层多、分布井段长、气水层间互易造成固井漏失和层间互窜的技术难题,进行了气井固井对策分析。根据防气窜水泥浆体系应满足的条件,对防窜水泥浆外加剂进行了选择,筛选出了具有良好防窜性能的G302水泥浆体系,对防窜水泥浆体系性能进行了评价,形成了以采用G302防窜水泥浆为主,配合采用双凝水泥和"三压稳"为辅的综合防窜技术,提出了以JSS-1冲洗液配合NCH-2隔离液为主的适合低压易漏条件下提高顶替效率的技术措施。2005年在双坨子地区应用该技术进行了4口井现场施工,固井质量全部优质,解决了该地区多层系、长封固段条件下气井固井难题,形成了一套指导该地区气井固井的综合配套技术,并为解决类似的气井固井问题探索出了一条有效的技术途径。     

BX水泥浆体系在LN油田的应用

为了实现钻井"提速、降本、增效",塔里木油田优化了LN油田的开发/评价井的井身结构,减少套管层数,形成了较多的长裸眼固井。而长封固段固井中的高温高压、大温差、长裸眼段、多套压力层系并存等复杂情况极大地增加了固井难度,对水泥浆的各项性能要求更为严格。从LN油田低压易漏长裸眼段固井的难点出发,结合该区域目前广泛采用的工艺技术现状,水泥浆的应用情况,进行了BX水泥浆体系应用适应性评价。结果表明,BX水泥浆体系具有高初始稠度、强触变性、防窜性能好等特点,更能够适用于LN油田的地质特征,在水泥浆候凝期间起到一定的防漏堵漏作用。双密双凝水泥浆设计,能有效降低液柱压力,降低施工过程中压漏地层的风险,提高整体固井质量,能够满足低压裸眼长封固段固井需求。      

金坛盐穴储气库定向井固井技术

金坛储气库二期二阶段为了提高盐岩资源利用率,实现达容达产,改变以往直井钻井方式,采用了丛式定向钻井建库模式,容易导致井径不规则,套管居中度也很难保证。另外,盐层埋深较浅,低温盐水水泥浆稳定性差、失水量不易控制、抗压强度发展慢;二开井段易发生漏失,水泥不能返至地面,给固井质量带来不利影响。笔者结合盐穴储气库对固井的要求,开展了低温高强盐水水泥浆、增黏盐水隔离液及配套固井技术研究。研究结果表明,低温高强度盐水水泥浆浆体稳定性好,抗压强度发展快,后期强度高,满足了盐穴储气库定向井水泥浆体系的需求;增黏盐水隔离液,配合定向井套管居中等技术措施,提高了在"大肚子"及不规则井段的顶替效率,预防固井施工憋堵;采用低排量顶替技术保证了水泥浆返至地面,盐层段有效封固。该盐穴储气库定向井固井技术在金坛储气库二期二阶段现场应用11井次,固井质量显著提升,为其他盐穴储气库固井提供了借鉴。     

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论述了长庆石油勘探局在油气井固井过程中存在的主要生产难题———水泥返高不足和注水泥井段胶结质量不理想；分析了影响固井质量的主要因素———水泥浆体系质量较差、井漏、长裸眼井段顶替效率不高、水泥浆凝结过程中油气水侵；提出了提高全井封固质量的技术对策、提高天然气井注水泥质量的主要工艺技术以及套管防腐技术。这套技术大幅度提高了低压易漏井段和油气水活跃产层的注水泥质量，油气层合格率由攻关前的８０％提高到９９％；油气井优质率分别达到７８．１％和７７．７％以上。不但为简化井身结构开发方案提供了技术保障，而且为低压易漏长封固井段提高注水泥质量提供了宝贵经验。