用多功能钻井液设计超低密度矿渣水泥浆

本文针对陕甘宁盆地中部低渗透天然气田低压易漏地层二级固井中存在的问题，利用高炉矿渣、漂珠的潜在活性及比重较小的特点，结合多功能钻井液固井技术的优点，用多功能钻井液设计超低密度（１２０ｇ／ｃｍ３～１４０ｇ／ｃｍ３）矿渣水泥浆。用该水泥浆为领浆和纯Ｇ级水泥浆为尾浆对天然气井进行一次性注水泥固井，替代分级固井技术。室内研究结果表明：超低密度矿渣钻井液固化液中激活剂可以扩散到滤饼和残留的多功能钻井液中，使套管、水泥石和地层三者之间达到完整的胶结，使地层封隔效果良好，水泥石抗压强度高，水泥浆流变性好，体系稳定，稠化时间满足现场施工要求，并解决了分级固井技术中存在的固井质量问题。     

特低密度水泥浆室内实验研究

在油田低压易漏地层使用密度１．４０—１．６０ｇ／ｃｍ３的低密度水泥浆固井时，有时仍会发生返高不够的问题。为此设计了密度１．２０—１．４０ｇ／ｃｍ３的特低密度水泥浆。该体系以密度较小的高炉水淬矿渣为水化材料，漂珠为减轻外掺料，膨润土为稳定剂，用碱性激活剂激发矿渣和漂珠的活性，使体系形成胶凝体。该水泥浆具有密度低、稳定性好、抗压强度高、材料费用低等特点，流变性和稠化时间均能满足非产层填充环空和支撑套管的固井施工要求。     

低密度高炉矿渣水泥浆固井技术

针对长庆油田低压易漏地层团井水泥浆返高和固井质量存在的问题,用高炉矿渣、膨润土设计密度1.40～1.60g/cm³的矿渣膨润上水泥浆,用矿渣和钻井液设计密度1.40～1.60g/cm³的矿渣MTC浆,用矿渣和多功能钻井液设计密度互1.40～1.60g/cm³的矿渣UF浆。对三种低密度矿渣水泥浆的抗压强度、凝结时间、流变性和稳定性进行了试验研究。室内研究结果和现场试验结果表明,三种低密度矿渣水泥浆水泥石抗压强度高,水泥浆流变性好,体系稳定。低密度矿渣膨润土水泥浆现场施工方便,固井质量优质率平均约80%.低密度矿渣MTC浆和矿渣UF浆现场施工有局限性,但其对提高固井质量的技术优势必将引起固井界人士的关注和研究应用。     

超低密度高炉矿渣水泥浆研究

针对油田在低压易漏地层中使用１．４０￣１．６０ｇ／ｃｍ＾３的低密度水泥浆固井存在水泥浆返高不够,固井质量差等问题,结合矿渣膨润土水泥浆。矿渣ＭＴＣ固井技术和多功能钻井液固井技术,利用矿渣和漂珠等材料设计了密度１．２０￣１．３５ｇ／ｃｍ＾３的超低密度矿渣膨润土水泥浆,矿渣ＭＴＣ浆和矿渣ＵＦ浆。     

超低密度水泥用早强稳定剂GQD的研究与应用

长庆油田属低压,低渗透油藏,用常规密度水泥浆固井会压漏地层,导致注水泥失败,针对低压易漏地层固存在的问题,体系稳定性差;漂珠与水泥的相容性较差,而且密度越小,相容性越差,同时导致水泥石的抗压强度迅速减小。研制出了漂珠超低密度水泥浆用早强稳定剂GQD,CQD主要由促凝材料WJ（高介碱金属）、提粘增稠材料AS（碱土金属的硫酸盐）、有机分散剂FP和催化材料SK（胺类有机物）组成,介绍了GQD的作用机理,对GQD在漂珠水泥,粉煤灰水泥及纯水泥体系中的作用进行了室内试验。结果表明,GQD不仅解决了漂珠水泥体系易上浮分层,稳定性差的问题,还提高了水泥石的低温早期抗压强度,在400多口井中推广应用,固井质量合格率为100%,优质率大于80%,较好地解决了低压易漏地层长封固段的水泥低返和固井质量问题。     

新型超低密度MTC固井液

MTC具有与泥浆相容利于提高顶替效率的技术优势和可利用泥浆降失水材料控制体系的稳定性而节约降失水材料成本的经济优势。超低密度MTC可用于低压易漏地层固井。我院通过大量的理论及实验研究,研制出适于新疆油田多种泥浆体系、密度可低至1.2g/cm3、50℃常压养护24hr抗压强度可达8MPa以上、综合工程性能良好的新型超低密度MTC。     

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与常规水泥浆固井技术相比,MTC固井技术具有明显的技术、经济优势。但是,由于低密度、超低密度矿渣MTC固井液体系中含有大量的低密度减轻材料和泥浆处理剂,同时,矿渣只具备潜在的水化反映活性。因此,体系的强度与同等密度的水泥浆相比有些偏低,从而限制了其在低压易漏地层固井中的应用。新疆石油管理局钻井工艺研究院通过大量的实验研究,开发出一种适于新疆油田多种泥浆体系的矿渣MTC高效促凝剂。室内检测结果表明,该促凝剂：①可显著提高矿渣MTC在低温下的早期强度;②所配矿渣MTC的稠化时间随其加量的变化、随设计温度的变化近似呈线性变化,因此,可通过其加量的变化灵活调节矿渣MTC在低温下的稠化时间;③不影响体系的流变性及流动能力,可与分散剂配合使用,灵活调节体系的流变性,从而有效解决低密度、超低密度矿渣MTC低温早期强度偏低的问题。     

适用于长庆油田固井的超低密度泡沫水泥浆

长庆油田靖安、华池及镇源区块因地层承压能力低,固井作业中易发生井漏,影响固井质量。采用以漂珠水泥浆为基浆,加入FC系列发气剂配成超低密度泡沫水泥浆。对该水泥浆的配方、性能、密度变化及应用效果进行了评价。漂珠超低密度泡沫水泥浆抗污染能力强、防窜性能好、成本低,能使水泥浆密度降低为1.20～1.25g/cm~2,提高低压易漏长封固段的固井质量。     

钻井液转变成固井液的固井技术研究

通过向钻井液中加入高炉矿渣和其它化学处理剂,可将钻井液转变成固井液(MTC)。高炉矿渣是一种具有水硬性质的颗粒材料。文中介绍了筛选矿渣,分析了影响矿渣水化反应和形成强度的因素,建立了钻井液转变成固井液的室内实验方法,研究了钻井液转变成固井液的液体性能和固体性能,评选出1种激活剂、2种分散剂和3种调凝剂,完成了密度1.50~1.70g/cm3、流动度21~26cm、API失水小于100mL、无游离水、稠化时间180~300min、24h抗压强度大于13MPa的MTC固井液配方。经冀东油田用常规固井设备和工艺在φ244.5mm套管固井中施工5口井。这5口定向井的钻井液类型有聚合物钻井液、正电胶钻井液和小阳离子钻井液。钻井液转变成的MTC团开液密度为1.62~1.81g/cm3,具有可泵性好、固化物抗压强度发展快等特点,测井表明固井质量合格,与用油井水泥固井相比可节约固井材料费约75%。     

复合空心微珠低密度水泥浆的研究与应用

低压易漏地层在固井过程中易发生漏失,因此固井时要求降低水泥浆密度。以漂珠和空心玻璃微珠复合作为密度减轻材料,根据颗粒级配紧密堆积理论,以水泥、稳定剂DZW以及其他各种外加剂进行合理配比,设计出一种密度为1.28 g/cm3的低密度水泥浆。性能评价结果表明:该体系满足沉降稳定性要求,流动性好,65℃下滤失量小于50 m L,24 h抗压强度大于14 MPa。现场应用结果表明,复合空心微珠低密度水泥浆体系能够有效解决低压易漏地层固井漏失问题。     

巴麦地区固井技术难点与针对性措施

巴麦地区地质条件复杂,普遍存在低压易漏、异常高压、大段盐膏层和高压盐水层等地层。针对该地区固井技术难点,研制了性能优良的堵漏隔离液体系、密度1.20~1.45 g/cm3的低密度水泥浆体系、密度2.60~3.00 g/cm3的高密度抗盐水泥浆体系,并对该地区低压易漏层固井防漏技术、异常高压层高密度固井技术、盐膏层和高压盐水层固井专封技术等进行了完善与优化,形成了一系列效果良好的技术措施。玛北1、PSB1等井的现场应用结果表明,该技术有效地解决了该区块的固井难题,提高了巴麦地区探井的固井质量。     

夏42-斜2井低密度水泥浆固井技术

夏42-斜2井是在玉皇庙地区夏42断块构造高部位上的一口滚动井,在东二段底部和沙一段底部均有火成岩裂缝性地层,地层压力系数较低(不超过1.08),钻进中极易发生井漏,固井时易发生水泥浆漏失,导致固井施工失败。夏42-斜2井采取反常规固井作业,不再僵化地坚持“先堵漏再固井”的传统方案,而是采用低密度水泥浆固井技术,配合全井换轻质钻井液的技术,并采用以下现场技术措施以完钻循环钻井液排量作为固井施工中替浆排量的上限,避免因排量过大压漏地层;优化水泥浆初凝时间和初凝到终凝的过渡时间,使水泥浆填充到位后快速达到凝胶强度,保证了固井施工一次成功．封固质量优良。     

低密度MTC固井液在低渗透气井的试验研究

针对陕甘宁盆地低渗透气田天然气井地层漏失等问题，通过室内试验，设计了密度为１．４１～１．６０ｇ／ｃｍ３的二级固井高炉矿渣——ＭＴＣ水泥浆和ＡＰＩＧ级水泥——ＭＴＣ水泥浆。目的提高固井质量、降低固井成本。结果通过对高炉矿渣的水化机理和两种ＭＴＣ水泥浆对比分析，认为高炉矿渣——ＭＴＣ转化法较ＡＰＩＧ级水泥——ＭＴＣ转化法，具有外加剂用量少、抗压强度高、体系简单、固井成本低等特点。结论两种低密度ＭＴＣ水泥浆配方设计合理，性能优良，能满足现场施工的要求。     

高强超低密度水泥浆体系研究

国内外利用颗粒级配和紧密堆积理论研究开发了1．20～1．65g／cm^3的低密度水泥浆体系,解决了固井中的技术难题,取得了比较满意的效果。随着勘探开发复杂古潜山油藏、海相碳酸岩盐裂缝油藏,保护油层、保护套管的需要,对水泥浆提出了更高的要求。特别是超深井、高温度、长封固、平衡压力固井施工,要求水泥浆超低密度、高强度、体积不收缩。目前,国内外还没有水泥浆密度低于1．10g／cm^3的超低密度体系的应用报道 。通过采用美国3M公司的高强低密度人造空心微珠,进行了超低密度水泥浆体系的试验,在水泥浆密度达到1．04～1.10g／cm^3时,依然具有较高的强度和较好的水泥浆性能,可以应用到超深井、超长封固的固井施工中.     

低压易漏深井大温差低密度水泥浆体系

针对塔中低压深井长封固段大温差固井面临的低密度水泥浆高温稳定性差、易漏失、返出井口后长时间无强度等固井技术难题,开展了密度 1.20~1.60 g/cm3大温差低密度水泥浆体系研究。从抗压、抗剪切性能、颗粒形态等方面对漂珠进行优选;基于颗粒级配原理,从提高水泥浆稳定性和抗压强度出发对减轻剂、填充剂、超细材料进行优选及合理组配,结合缓凝剂和降失水剂之间的协同作用,设计出一套长封固段大温差低密度水泥浆体系。实验结果表明:该低密度水泥浆体系流变性好,失水低,模拟工况条件下,水泥浆上下密度差小于 0.02 g/cm3,稠化时间和强度发展满足施工要求,能满足温差 70~120 ℃、一次性封固 6 000 m左右的固井需要。     

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。     

超低密度水泥浆体系设计和研究

欠平衡钻井的发展和某些低破裂压力地层要求固井水泥浆密度低于1.20 g/cm^3,有些甚至要求水泥浆密度低于1.00 g/cm^3。为此,引入了超低密度水泥浆的概念;分析了所使用的减轻材料选择依据,提出超低密度水泥浆设计原理,超低密度水泥浆密度可达0.96 g/cm^3;讨论了超低密度水泥浆稳定性、失水、强度等性能,并对超低密度水泥浆的综合性能进行了试验,结果表明其综合性能优良,可以满足各种固井工程的应用要求。