海洋深水表层固井壁面剪切及胶结强度室内试验研究

海洋深水温度低、压力大、地层破裂压力小，对固井作业产生了较为严重的影响。在分析深海环境特点的基础上，利用自行设计的界面剪切胶结强度测定仪，研究了地层岩性及表面性质、套管壁面性质、水泥浆性能等对界面强度的影响，特别详细深入地分析了水泥浆密度、水泥浆滤失性能、水泥石强度对界面强度的影响。并在此基础上，分析了水泥浆体系、钻井液体系、冲洗隔离液体系及注水泥工艺，提出了合理的钻井及固井工艺措施，以全面提高Ⅰ、Ⅱ界面的剪切及胶结强度。     

海洋深水用双充填低温低密度水泥浆体系研究

题示低温低密度水泥浆用于海洋油藏深水井固井，填充的惰性气体气泡用物理和化学方法共同产生，所用外加剂大部分是专门研制的。对该体系的组成及原理作了一般性的说明。详细说明了该体系的室内制备方法。报道了水泥和主要外加剂的筛选结果。所选水泥为葛洲坝水泥厂生产的低温高强水泥T5，水泥石7℃抗压、抗折强度为28．7、4．8MPa。化学发泡剂INS和TNL反应产生氮气使水泥浆发泡。促凝剂ACL使水泥浆在-5℃凝固，缓凝剂RD可调节5℃稠化时间为4～8小时，35℃时也可调。加入6％～8％降滤失剂JPO使水泥浆滤失量〈20mL。加入5％增强剂GCO使密度1．35g／cm^3的泡沫水泥抗压强度由8．14MPa增至10．41MPa。密度可调范围为0．8～1．5g／cm^3，在8MPa下仍可达1．48g／cm^3。给出了水泥装的配方：T5＋90％海水＋7％JPO＋1％FLY（分散剂）＋0．8％ACL＋1．5％RD＋35％LGT、（减轻剂）＋5％GCO＋1％SB（泡沫分散剂4）＋2％INS＋1％INL。图3表3参8。     

微膨胀纤维增强水泥浆的性能试验研究

在固井施工中,为了提高水泥环与地层、套管间的胶结性,实现有效层间的良好封隔,保证油井的正常生产和后续增产措施的顺利实施,延长油井寿命,需要提高注入水泥浆的各项性能。为此,在微膨胀水泥浆体系中加入JFR活化纤维,研制成微膨胀纤维水泥浆。通过对微膨胀纤维水泥浆的稠化时间、流变性、API失水、水泥石抗折与抗压强度、水泥石抗衰减性能进行试验,发现微膨胀纤维水泥浆的稠化时间任意可调,流变性能良好,API失水量小,水泥石的抗折、抗压强度及抗衰减、抗收缩性能高。     

直接返排钻井完井液储层保护机理分析

水平井裸眼完井是一种最大限度提高储层开采能力的方式,海上油田常采用无固相钻井完井液并辅以破胶完井的方式来完成钻完井作业。直接返排钻井完井液是在此基础上开发的,对其在参数设计、材料选择、完井工艺等方面进行了分析与评价,并分析了其储层保护机理。该体系基本组成为海水+纯碱/烧碱+流型调节剂VIS+淀粉降滤失剂STARFLO+可溶盐+高纯粒径匹配碳酸钙MBA,3种功能材料均能够被0.3% HTA隐形酸螯合剂溶液液化,液化后无任何残留,使井筒内及近井地带的泥饼全部转化为清洁盐水,MBA由5种不同粒径的碳酸钙复配而成,且和淀粉可以达到互相“镶嵌”的作用,使泥饼更加致密。通过实验评价,该钻井完井液的低剪切速率黏度控制在30 000 mPa·s左右,具有最佳防止污染和返排的能力,且渗透率恢复值最高,可抗15%左右钻屑污染,渗透率恢复值大于80%。该体系在南海东部3个油田、1个气田已应用12口井,井底最高温度为60~130℃,密度最高为1.20 g/cm3,3口井属于低孔渗油藏,9口井属于中、高孔渗油藏,钻井过程顺利。该技术简化了完井方式,节省了作业时间与费用,并具有较好的储层保护效果。      

硅酸盐钻井液泥包形成的趋势研究

硅酸盐钻井液因其优异的防塌抑制性常应用于泥页岩地层,但其在钻进过程中极易发生钻具泥包现象。笔者通过分析硅酸盐钻井液极易产生泥包的原因,选取用膨润土制成2.0 mm～3.2 mm的泥球来模拟钻屑用于实验研究,利用自制直径为25 mm的钢球,老化罐的滚动模拟井下钻进情况,通过硅酸盐加量、硅酸盐模数、膨润土含量、KCl加量及不同防泥包剂对硅酸盐钻井液体系产生泥包的实验研究,探讨了不同因素对硅酸盐钻井液产生泥包的程度及趋势的影响。结果表明,硅酸盐模数对泥包影响不大;随着硅酸盐含量的增加,泥包程度呈上升趋势,但加量超过9%后泥包程度相差不大,建议加量在3%～5%之间;随着膨润土加量的增加,泥球的直径呈先减小后增大的趋势,膨润土加量为1%时,泥球直径最小;KCl在一定浓度内降低泥包的产生,过量的KCl反而会促进泥包生成,最佳浓度为3%～6%;加入3%防泥包快钻剂WETMINE能有效防止钢球泥包的产生。通过与钻井液体系流变性相结合,优选出能最大程度减少钻具泥包的硅酸盐钻井液体系关键外加剂的加量,为选择合适的外加剂提供参考依据。     

压差激活密封剂的制备、密封性能及机理研究

压差激活密封剂是一种具有自适应密封、施工简单、费用低等特点的新型密封体系,对于油气井管柱完整性的快速修复具有重要意义。笔者以羧基丁腈胶乳（XNBRL）、MgCl2、OP-10、VIS-B为原料,设计四因素四水平正交实验,考察了胶乳浓度、激活剂浓度、剪切速率、停搅时间对压差激活剂固相颗粒生长及微结构的影响,评价了压差激活剂的动态密封性能,分析了压差激活密封机理。结果表明,压差激活密封剂固相颗粒形貌规则,具有层级体型结构,粒径小于400 μm ;粒径生长影响顺序为：停搅时间>胶乳浓度>激活剂浓度>剪切速率;制备密封剂可在50℃、7.5 MPa压差下对0.5 mm×0.8 mm×10 mm微缺陷成功实施封堵;根据微粒形貌、分子聚集态结构及其射流场剪切形变行为,提出了密封流体在微缺陷压差作用下的液固转化力学-化学耦合构效模型,初步揭示了压差激活密封剂的自适应修复机理。     

适合海上低渗气田水平井固井的柔性水泥浆体系研究

海上低渗气田利用常规手段难以有效开发,一般需采用水平井、分支井固井后射孔加大型压裂技术进行完井,其固井质量直接影响后期增产的效果和气田产量。为保证海上低渗气田水平井段良好的固井质量,设计了柔性水泥浆体系。室内对该水泥浆体系进行了试验评价研究,结果表明:柔性水泥浆体系较普通聚合物低密度水泥浆体系具有失水低、流变性好、体系稳定、强度发展迅速、防窜性能强、韧性高的优点,能够有效满足水平井、分支井固井作业,保证海上低渗气藏后期开发对固井质量的需要。     

深水完井液关键外加剂优选评价方法

在充分调研国内外文献的基础上,结合具体的研究实践,提出了深水完井液关键外加剂优选的评价方法。对深水完井液盐类物质的筛选除了检测其实际结晶温度(TCT)外,还必须对其压力结晶温度(PCT)进行检测,PCT的测定是由专用设备通过测量系统温度和体积的变化来确定的;对完井液水合物抑制性能的评价方法一般采用温度-压力法,即通过试验过程中温度和压力的变化来判断气体水合物的生成与分解,从而判别抑制剂性能的好坏;对缓蚀剂的筛选除了采用常规的腐蚀失重法进行评价外,还必须进行应力腐蚀开裂试验评价。     

油基泥浆长水平段页岩气固井技术在建页HF-2井的应用

建页HF-2井井深为2888m,水平段长1000m,大斜度段长380.5m,垂深1753.74m,页岩发育,使用油基泥浆,裸眼段伴有漏层。针对现场情况,制定了相应的固井技术措施确保固井质量,具体措施包括:模拟套管串强度通井,优化扶正器安放设计,使用高效油基泥浆清洗液VERSACLEAR冲刷井壁,采用双凝双密度韧性胶乳水泥浆进行防漏防窜双控制,使用双配双注固井设备以及漂浮顶替技术。较好地解决了页岩气长水平段油基泥浆条件下的固井技术难题,建页HF-2井水平段全段固井质量良好。     

天然气水合物层固井低热水泥浆研究

海洋深水表层固井作业环境具有低温、低地层破裂压力以及存在天然气水合物等突出问题,开发低热水泥浆,形成一套能够在天然气水合物层的低温环境下高效封固表层的硅酸盐水泥浆体系,是保证海洋深水勘探开发有效开展的关键。通过筛选和研制放热平衡抑制剂,使其在低温下能够吸收水泥水化产生的热量,平衡抑制热量,控制温度上限,可有效地降低水泥水化热,从而确立了一套可适于天然气水合物层固井的低热水泥浆体系。该体系在低温环境下具有低水化热、高早强、低滤失以及良好稠化和防气窜等性能,能够满足海洋深水天然气水合物层固井作业要求。