油基超细水泥封堵封窜研究与实践

油基水泥浆是水泥在油中的悬浮体。当油基水泥浆注入出水层时，水可置换水泥杀水表面的油再与水泥作用，使它固化而封堵出水层。进入油层的水泥，因油层不含水或含水很少，故不会或很少会引起油层谨塞。油基水泥是一种选择性老剂。结合超细水泥在现河油区的成功应用，重点对分散剂含量、油灰比     

一种适用于油基钻井液的表面活性剂隔离液

页岩气钻井过程中采用的油基钻井液极易残留在井壁和套管壁表面,与固井水泥浆产生接触污染。套管壁及井壁长期处在油基钻井液环境中,两界面亲油憎水,给固井作业带来油基钻井液顶替和清洗困难、混浆流变性能变差、混浆强度严重下降、界面胶结质量不良等问题。针对以上问题,对表面活性剂及隔离液进行了如下研究:①调研油基钻井液对水泥浆的接触污染机理;②测定溶液表面张力,验证表面活性剂对清洗效果的影响;③配制表面活性剂水溶液和隔离液,利用模拟套管冲洗法测定清洗效率。实验结果表明,表面活性剂的加入能显著降低水油界面张力,提高清洗效率;配制出了一种清洗效率高达92.86%的三元复配表面活性剂隔离液体系,表面活性剂组成为LAS+JFC-6+AOS （1:1:1）;该隔离液对油基钻井液有良好的清洗效果,可提高界面胶结质量,有助于提升页岩气井的固井质量。      

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。     

油基钻井液用冲洗液PC–W31L的制备及性能研究

针对油基钻井液用水包油型冲洗液无法用润湿测定仪检测混合液（即油基钻井液与冲洗液的混合液,全文同）电导率的问题,优选复配了合适的表面活性剂和溶剂,并引入一种含氮类聚合物,制备了油基钻井液用冲洗液PC–W31L。分析了PC–W31L冲洗油基钻井液的作用机理,并对其性能进行了评价。结果表明:PC–W31L对油基钻井液的冲洗效果良好,冲洗界面为水润湿状态,能使油基钻井液由油连续相完全转变为水连续相;PC–W31L与油基钻井液、水泥浆的流变相容性良好,对水泥浆稠化时间和抗压强度的影响均在可控范围内。研究表明,冲洗液PC–W31L不但对油基钻井液的冲洗效果良好,且能用润湿测定仪测定其水润湿能力。      

油基钻井液组分对水泥浆性能的影响及其机理

针对固井时油基钻井液与水泥浆掺混易产生接触污染进而影响施工安全的问题,开展了油基钻井液各组分对水泥浆流变性、稠化时间、抗压强度等性能影响的研究,同时结合扫描电镜、X射线衍射仪、红外光谱等手段,初步探索了油基钻井液各组分对水泥浆性能影响的机理。实验结果表明:油基钻井液的掺混会使水泥浆流变性变差、水泥石抗压强度降低,影响顶替效率及水泥环的封隔能力;柴油、主乳化剂、副乳化剂等单组分对水泥浆流变性能的影响不大,而由柴油、内部水相与乳化剂搅拌形成的乳状液则会对水泥浆性能产生几乎与油基钻井液同等程度的影响。研究结果表明:乳状液圈闭了水泥浆中的自由水,导致浆体变稠,使水泥颗粒无法与自由水有效结合,阻碍水泥浆的水化,导致水泥石结构疏松多孔,影响了水泥石的强度。对策建议:可使用添加合适表面活性剂的先导浆、隔离液等措施来缓解接触污染。     

适用于柴油基钻井液的前置液用表面活性剂优选方法

采用前置液有效驱替油基钻井液是提高页岩气井固井质量的关键,表面活性剂则是决定前置液驱替效果的关键。目前,单纯以清洗效率为指标考虑工程性能来优选表面活性剂,工作量大且有一定的盲目性。因此,开展了基于表面活性剂特性的优选方法研究:1确定了清洗效率较高的表面活性剂离子类型和HLB值范围;2确定润湿渗透柴油基钻井液表面所需的临界表面张力γc;3从表面活性剂表面张力和临界胶束浓度(CMC值)进行优选;4将材料研究与工程模拟评价相结合,最终确定一套适用于柴油基钻井液的前置液表面活性剂优选方法。实验结果表明,适用于柴油基钻井液的前置液用表面活性剂应满足以下特性:1应选用非离子或阴离子表面活性剂,且HLB值应在12~15;2表面活性剂的较优加量应接近或大于表面活性剂的临界胶束浓度;3表面活性剂的γlg(溶液表面张力)应小于或接近润湿柴油基钻井液表面的γc(临界表面张力为25~27mN/m),此时,前置液的清洗效率较高。该方法可为表面活性剂的优选提供指导,有助于提高页岩气井固井质量。     

纳米乳液型冲洗隔离液体系构建及性能评价

油基钻井液已广泛应用在非常规井钻井施工中，如何有效清除钻井液及泥饼，为水泥浆提供适合的胶结环境，是使用油基钻井液钻井后固井面临的关键难题。纳米乳液界面张力低、液滴粒径小、增溶能力强，是一项油基钻井液冲洗新技术。以冲洗效率及乳液粒径为评价标准，优选了冲洗油基钻井液的纳米乳液，通过稳定性、电位、粒径测试，分析了纳米乳液同隔离液处理剂的配伍性，最终构建了一套纳米乳液型冲洗隔离液体系。研究表明，随着烷基糖苷和聚氧乙烯醚2种表面活性剂复配比从2∶8到9∶1，纳米乳液冲洗效率先增加后降低，粒径先减小后增大。纳米乳液高冲洗效率与小粒径的一致性，为优选兼具高冲洗效率及动力学稳定性的乳液提供了理论基础。少量聚合物类外加剂会增加乳液黏度和油水界面张力，但对纳米乳液的稳定性影响并不显著；带相反电荷的表面活性剂会降低纳米乳液液滴的Zeta电位，导致纳米乳液稳定性下降。常规处理剂可直接用于调控纳米乳液性能，制备纳米乳液型冲洗隔离液。构建的隔离液体系在100℃内流变性恒定、沉降稳定性高，与水泥浆相容性好，120℃下3 min冲洗效率达99%以上，能显著提高使用油基钻井液后固井的胶结强度。     

提高油基水泥浆堵水材料封堵强度的研究

油基水泥浆是一种常用的选择性堵水材料,由于硬化油基水泥石体系中存在未完全置换的油相,对体系孔隙结构和力学性能均产生不利的影响.从优化油基水泥浆配方(选择润湿分散剂和其它外加剂)入手,提高油基水泥硬化体中的水化产物体积,从而改善界面胶结强度,降低有害孔比率,提高硬化油基水泥石的抗压强度.试验研究了不同种类的化学外加剂和外掺料对硬化油基水泥石抗压强度的影响,结果表明:掺加FeCl3、硅灰和F17A的油基水泥石,其抗压强度提高程度最为显著,三者复合(1?Cl3 5%硅灰 3?7A)效果最佳.扫描电镜(SEM)和汞侵入法(MIP)分析结果证实,体系抗压强度的增加源于硬化体孔隙结构的改善,即大孔的减少和致密程度的提高.     

塔里木山前构造高密度油基钻井液固井技术

塔里木山前构造盐膏层及其以下层段大量使用高密度油基钻井液,给后续固井工作带来巨大挑战。为解决塔里木山前构造高密度油基钻井液固井技术难题,在分析相关固井难点的基础上,结合盐膏层固井和深井超深井固井技术,开展了冲洗型加重隔离液和水泥浆的优选、管串结构设计和固井工艺优化研究,提出了相关应对技术措施。通过引入粒径小、粒度分布集中的球形加重材料MicroMAX(主要成分为Mn3O4)和优选表面活性剂,得到了一套冲洗型加重隔离液;通过优选外加剂和引入超高密度加重剂GM,得到了一套综合性能良好的高密度水泥浆。KS2-5井的现场应用表明,该套技术能较好地满足山前地区油基钻井液固井需求。     

表面活性剂协同低盐度水驱提高致密油藏采收率研究

为探究表面活性剂协同低盐度水驱提高致密油藏采收率机理，以新疆油田某致密砂岩油藏为研究对象，通过自制实验装置，研究了不同注入速度、溶剂配比等条件下，低盐度水驱、表面活性剂驱及二者协同作用对采收率的影响。结果表明：表面活性剂协同低盐度水驱能有效发挥协同优势，提高致密油藏采收率；注入速度过低时表面活性剂能有效改造孔喉界面，但水驱能量不足，注入速度过高时易诱发油水界面锥进，且表面活性剂改造孔喉界面效果有限，导致驱油效率随注入速度的升高先升高后降低；注入速度为0.3 mL/min条件下，低盐度水(NaCl质量分数为0.1%)和十二烷基苯磺酸钠阴离子型表面活性剂(质量分数为0.4%)按7∶3质量配比，驱油效率最高，可达89.79%,相较于单流体驱至少提高了29.83%。现场应用表明：致密油藏单井产量严重衰减后，利用表面活性剂协同低盐度水驱，能有效提高采收率，月产量提升约47%。研究成果可为同类致密油藏高效开发提供借鉴。     

磁处理水泥浆应用机理实验研究

水泥浆经过磁处理后,改变了水泥颗粒的表面性质和胶体的电动特性,拆散了水泥浆体的网状结构,使水泥浆的粘度、切力降低,流动性变好,有利于提高固井顶替效率.磁处理使水泥的水化反应速度加快,水化产物数量增多,结晶、沉淀得更完善,水泥石变致密,水泥石的渗透率降低和强度提高,在固井中能更好地封固油气水层.通过室内系列微观实验,研究了磁处理水泥浆的应用机理,论证了磁处理效果.从室内实验到现场应用都证实了,磁处理水泥浆是提高固井质量的一项新技术,并具有施工简单、投资少和效益高的特点.     

宝浪油田煤层水泥封堵体系室内研究

针对宝浪油田高温(83～110℃)、高矿化度(30 000～250 000 mg/L),此外,部分井层因与煤层相距较近或油层与水层间夹层厚度小,导致大量注入水没有注入油层,而是进入了煤层。因此,选用波特兰水泥来封堵煤层,通过实验数据表明,向波特兰水泥中加入促凝剂A后,当浓度在0.10%～0.35%范围时,随着促凝剂浓度A的增大,候凝时间急剧减小,由68.0 h降低到17.5 h。而且煤颗粒越小,水泥胶结物的耐压能力就越高。经过聚合物交联体系封堵以后,水泥浆滤失量明显降低,只有12.8 mL,并且在15～35 h之间,随着时间的延长,水泥浆的稠度急剧上升。因此,通过总体评价所选水泥浆体系可以满足实际施工需要。     

油基水泥浆在石油钻采工程中的应用

针对水基水泥浆在石油钻采应用中存在的不足,介绍了油基水泥浆的组成及性能。油基水泥浆遇油不凝、遇水快速凝固的特性使其在稳油控水、保护油层、提高采收率等领域具有广阔的应用前景。并整理和分析了聚合物及油基超细水泥浆在美国KANSAS州HAYS地区堵水的应用情况。     

新型海水水泥浆体系的研究与应用

通过室内试验研究的新型海水水泥浆在渤海油田油层套管固井中得到成功应用。应用结果表明,新型海水水泥浆能够满足中深部地层(2000m左右)固井作业的要求,作业安全可靠,固井质量优良,对储层的伤害低于淡水水泥浆。新型海水水泥浆的成功应用,打破了以往海上技术套管和油层套管固井作业只能依赖淡水的限制。在海上钻井作业中广泛应用新型海水水泥浆,能够取得良好的社会效益和经济效益。     

超细水泥封堵剂研究与应用

在油田高含水开发期,不同类型的水窜,水害严重影响采收率,针对普通油井水尼封堵成功率低的问题,进行了超细水泥封堵剂的研究,室内试验结果表明,超细水泥粒径小,对微孔隙的可渗性好,超细水涨浆流变性好,固时间可调,超细水泥石抗压强度高（达40.6MPa) ,且具有微膨胀性,耐久性和耐高温（达315℃）性能等特点,介绍了超细水泥封堵工艺技术,在辽河油田,大港油田的施工应用表明,超细水泥用量少,施工简便,成功率在90％以上。     

油基水泥浆堵剂的室内研究

结合堵水施工工艺,提出了一套简便的油基水泥浆堵剂室内评价方法,对研制的油基水泥浆堵剂的施工性能、水化性能及岩心试验进行了综合评价,对油基水泥浆堵剂的水化机理、选择性进行了初步探索。研究表明:油基水泥浆堵剂具有较高的水化强度及较强的堵水选择性,但注入性较差,在堵水作业中最好与注入性较好的其它堵剂联合使用.     

油基钻井液与水泥浆接触污染内因探讨

油基钻井液因其良好的性能被广泛应用于深井、复杂结构井钻井中,但伴随其广泛应用,油基钻井液与水泥浆因接触污染引起井下复杂情况案例越来越多。为此,首先分析了水泥浆中掺混钻井液和钻井液外加剂对其性能影响,在此基础上,借助于扫描电镜、X射线衍射仪及傅里叶变换红外光谱仪等现代分析手段,探究掺混前后水泥浆物相和微观形貌的变化。研究结果表明:油基钻井液中降滤失剂、氯化钙在水泥水化不同阶段增加了的氢氧化钙的溶解度,加快了C₃S水化速度,使得水泥浆凝聚、变稠,导致水泥浆流动性急剧变差;而主乳化剂、辅乳化剂及黏土增加了油基钻井液界面膜的强度与厚度,难以与水泥浆形成“油包水”或“水包油”乳化结构而造成污染。该系统性研究更加深入地认清了油基钻井液与水泥浆接触污染的本质,为防范两者接触污染提供技术参考。     

应用改性水泥浆封堵馆陶组超稠油油藏油井底水

曙光油田馆陶组超稠油油藏,由于底水上窜,致使东边部的油井第一轮注汽便高含水,严重影响了油井的正常生产.直接采用普通油井水泥浆进行封堵,效果不理想;采用常规有机类堵剂及特种耐高温堵剂,因其耐温性差、成本高,难以大面积推广应用.通过在油井水泥中加入缓凝、降滤失、消泡等添加剂后改变了水泥浆的流变性,不仅使现场施工安全可靠,而且可加大水泥浆用量,从而增大封堵半径,提高措施效果.     

阿31-102井防漏堵漏低密度水泥浆固井技术

二连油田阿南老区阿31-102井由于周围生产井开发政策不同,各套目的层压力系数差别较大,高低压储层共存,压力系数为0.8～1.4.钻井过程中在1459～1670 m井段累计发生7次漏失,共漏失钻井液150 m3,井漏时钻井液密度1.31g/cm3.井漏同时也存在较严重的油水浸现象.为解决此问题,在井温低、水泥用量小的情况下,采用低密度防漏堵漏水泥浆体系固井.该水泥浆体系在降低水泥浆密度的同时,在水泥中加入弹性防漏堵漏材料,以达到防止漏失及油水浸的双重目的.现场应用施工顺利,未发生漏失情况,36 h后测井,固井质量优质,满足二连油田老区复杂储层的低温防漏固井要求.     

改进型超细水泥封堵技术在河南油田开发中的应用

超细水泥封堵技术是封堵油水井高渗透层段,减少产水量或无效注水,提高注入水驱油效率的有效措施之一。通过对超细水泥封堵用剂配方及施工工艺的改进,该技术在河南油田的应用大大提高了油水井封堵措施有效率,结合酸化、补孔等措施,产生了明显的增油降水效果。