降失水剂W99-1在下二门油田的应用

在固井过程中,因压差的关系,注入井下的水泥浆要发生失水,而水泥浆失水量过大会导致水泥浆出现"瞬凝"现象,使水泥浆流动度大幅度地降低,甚至造成憋泵,最终导致固井注水泥失败。另外,水泥浆失水与岩层及地层水形成硫酸钙沉淀物和水堵,造成产层污染。为了保护油气储层、提高固井质量,控制好水泥浆的失水至关重要。     

国外水泥浆与地层相互作用模型及其应用

水泥浆失水过多会使水泥浆密度大幅度提高、流变性变差、稠化时间明显缩短，导致在固井施工中环空桥堵、憋泵等事故，从而严重影响固井质量。此外，水泥浆滤液侵入地层会对产层造成严重伤害。因此，要在水泥浆中加入降失水剂以控制其失水量。然而究竟将失水量控制到多少，目前在国内还没有定量的论述。本文根据美国道威尔·斯伦贝谢固井服务公司提出的水泥浆与地层的相互作用理论，推导了最大失水量和水泥饼最大渗透率的数学计算模型，并结合油田实际绘制了有关实用图表。     

水泥浆失水量对油气层损害影响的试验研究

用失水量不同的水泥浆进行岩心污染试验,研究了水泥浆失水对岩心渗透率和污染深度的影响.结果表明,水泥浆失水量对岩心污染深度影响不大,但对岩心渗透率有很大影响;随着水泥浆失水量的增加,岩心渗透率下降,试验条件下最大渗透率损害率达77.8%.现场保护油气层效果表明,对于高压低渗油气藏,固井过程中水泥浆失水量宜控制在70 mL范围以内.     

国外固井水泥浆降失水剂研究动态

在油气井注水泥固井作业中水泥浆可能发生失水,失水不仅影响固井质量,也会损害油气层,国外从六十年代开始研究油气井水泥浆降失水剂,文中叙述了影响水泥浆失水量的因素,降失水剂的作用原理和当前国外常用的降失水剂。可用作降失水剂的主要有纤维素衍生物,酰胺类化合物和聚胺类化合物,作者对这几种化合物的降失水性能,优缺点和适用情况作了介绍,并指出,为了降低粘度,使用降失水剂时必须与分散剂配合,评价降失水剂的实用性应从固井的综合性能考虑。     

固井抗污护能问题及现实护能措施的探讨

本文基于钻井工程技术的最新成就,讨论固井研究的主攻方向,论证固井中必须重视保护产能问题。本文综合论述了美国油井水泥材料试验规范的发展演变,水泥浆污染油层的机理,介绍了控制水泥浆失水的经济效益的一个实例。对我国控制水泥浆失水的研究和化学剂推广应用提出了建议。介绍了国内外一些与保护产能有关的其他新材料和研究方法手段。     

超高温固井水泥浆降失水剂的合成与性能

为实现超深井与复杂井超高温固井水泥浆体系的构建目标,突破常规固井水泥浆降失水剂的超高温控失水瓶颈,研制开发了超高温水泥浆降失水剂F-SHT,并对其进行了结构表征与性能评价。结果表明,F-SHT的数均分子量为21 475 Da,表观黏度低,不影响水泥浆的配制;在温度达到294℃时开始发生明显热失重,表明其分子链热稳定性良好;有效控失水温度可达240℃且可抗饱和盐水,采用水泥浆静态失水量评价方法,测得240℃/6.9 MPa下饱和盐水水泥浆API失水量为38 mL。测试了F-SHT在水泥浆体系中的综合性能,停开机、稳定性与API失水评价结果均合格。F-SHT在河探1井Φ177.8 mm尾管固井中成功应用,结果表明F-SHT现场适应性良好,固井质量良好,同时为超深层油气资源的勘探开发提供了有力支撑。     

抗冻型JYC降失水剂的室内研究与应用

为了解决高寒地区冬季固井施工中液体降失水剂易结冰的问题,在聚乙烯醇交联反应中通过引入冰点降低剂并控制交联反应的交联度,合成了在低温下具有适度流动性和良好降失水性能的JYC降失水剂。通过室内试验对JYC降失水剂的抗冻性能、JYC降失水剂加量对水泥浆性能的影响及海水对JYC水泥浆性能的影响进行了评价,结果表明:JYC降失水剂可以在-20 ℃的环境下使用;随着JYC降失水剂加量的增加,水泥浆的失水量逐渐降低,但其加量超过8 %时,失水量的降低幅度很小;随着JYC降失水剂加量的增加,水泥浆的稠度略微增大,稠化时间稍有延长,但对其抗压强度无不良影响;采用海水和部分海水配浆,JYC水泥浆的失水量会增大,但仍小于50 mL,水泥浆会增稠,其抗压强度有一定提高。在吉林松南区块的应用表明,JYC降失水剂不但解决了高寒地区冬季固井施工中液体降失水剂易结冰的问题,而且固井质量也得到了提高。      

新型固井用超高温降失水剂C-FL94的研究

为了解决200℃以上超高温固井降失水问题,以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)和腐殖酸钠为原料,合成了一种超高温固井用降失水剂。通过水泥浆性能评价,发现其在超高温条件下有较强的控制失水能力,添加有该产品的水泥浆稠化时间可调、抗压强度发展迅速,与不同的水泥浆体系配伍性好,是一种综合性能优良的产品。     

适合煤层气井固井的低密度水泥浆体系

煤层气井固井与常规天然气井固井有一定区别,前者的难点主要表现在：①低温低压下水泥浆强度发展缓慢;②水泥浆中的微颗粒对煤层割理与裂缝易造成充填与堵塞;③井壁稳定性差;④煤层属低压多压力系统剖面,地层压力系数变化规律性差,难以平衡压力固井;⑤煤层流体pH值呈酸性,易和水泥浆滤液反应产生沉淀污染储层。为提高煤层气井的固井质量,根据煤层气井的特点,确定了适用于煤层气井固井的低密度水泥浆体系的设计思路：①选择密度较低、粒径合适、抗压强度适当的减轻剂;②开发减轻剂和活性矿物微粉,利用其填充作用、级配调节作用和晶核作用来提高体系的力学性能;③选择性能良好的成膜型降失水剂和早强剂,控制水泥浆失水并提高早期强度;④确定合适的减轻剂、水泥、矿物微粉的加量比例和粒度分布,根据固井要求选定水固比配制水泥浆。据此开发出了水泥浆密度在1.20～1.50 g/cm³范围内可调,水泥浆失水量低,水泥浆在25～50 ℃条件下早期强度发展迅速,力学性能稳定,流动性良好,施工性能良好的低密度水泥浆体系。实验结果表明,该水泥浆体系能满足煤层气井固井的要求。     

抗高温水泥浆体系研究与应用

为了解决现有水泥浆体系抗高温能力差的问题,研制了抗高温降失水剂DRF-120L和与之配伍性好的其他抗高温水泥外加剂,开发了一种以抗高温降失水剂DRF-120L为主剂的抗高温水泥浆体系。在室内对该抗高温水泥浆体系的性能进行了评价,结果表明:该水泥浆体系能抗200℃高温;抗盐性能好,即使采用饱和盐水配浆,性能也能达到高温深井固井要求;失水量可以控制在100 mL以内;稠化时间易调;水泥石抗压强度高。该抗高温水泥浆体系在辽河油田、塔里木油田及华北油田的7口高温深井固井作业中进行了应用,固井质量全部达到合格以上。这表明该抗高温水泥浆体系综合性能能满足高温深井固井要求,解决了水泥浆体系抗高温能力差的问题。      

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.     

抗高温抗盐多元共聚物类降失水剂的研究与应用

采用水溶液自由基聚合的方法制备了抗高温、抗盐多元聚合物类降失水剂BZF-L1,通过分子设计对降失水剂的性能进行了优化。研究结果显示,该降失水剂抗温可达180 ℃,抗盐可达饱和;通过改变降失水剂的加量（4%～7%）,可使水泥浆在室温至180 ℃、淡水至饱和盐水条件下的失水量控制在100 mL 以下。该降失水剂与缓凝剂的配伍性好,能够将水泥浆游离水量控制在0.5 mL 以下,水泥浆180 ℃的上下密度差在0.03 g/cm3 以下,24 h 抗压强度能达到20 MPa 以上,在不添加分散剂的情况下水泥浆的流性指数大于0.65,满足固井施工要求。在歧139X1 井进行了现场试验,该井施工顺利,固井质量好。该降失水剂的聚合度高,固含量低,在保持降失水剂应用效果的同时可有效降低降失水剂的成本,利于推广应用。      

高温高压固井降失水剂的研究

针对高温高压地层固井难度大，对水泥浆性能要求高，目前中国使用的固井降失水剂普遍存在抗盐、抗高温能力差的问题，以丙烯酰胺（AM）、N，N二甲基丙烯酰胺（DMAM）、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烯酸（AMPS）为原料合成了新型油井水泥降失水剂，对其在淡水、盐水和高密度水泥浆体系中的性能进行了评价。研究表明，该聚合物在90℃时能将淡水水泥浆的失水量控制在50mL左右，对盐水水泥浆的失水量也有较强的控制作用；该降失水剂在温度150℃以内都能保持水泥浆体系具有较低的滤失量；在高密度水泥浆中表现出了较高稳定性和配伍性。     

高温固井水泥浆体系的研究

本文概述了国内外使用的高温固井水泥浆及其外加剂体系及其发展方向。通过对高温水泥浆降失水剂、缓凝剂等外加剂的研究,水泥浆抗温达190℃(BHCT),稠化时间可调,水泥石强度发展快,强度稳定,失水控制低,综合性能满足河南油田泌深1井固井工程的要求。     

抗循环温度210℃超高温固井水泥浆

随着勘探开发不断向深层迈进,超深井、超高温井逐渐增多,超高温对水泥浆抗温能力提出了更高挑战。为了解决现有水泥浆体系抗高温能力差的问题,研制了抗高温降失水剂DRF-1S、抗高温缓凝剂DRH-2L及其他配套抗高温水泥外加剂,并形成了超高温常规密度固井水泥浆,在室内对该水泥浆的性能进行了评价结果表明,该水泥浆能够满足井底循环温度210℃、井底静止温度230℃的固井要求,水泥浆API失水量可以控制在100 mL以内,稠化时间可调,高温沉降稳定性不大于0.04 g/cm3,230～250℃超高温下水泥石强度高且不衰退。该水泥浆在华北油田杨税务地区高温深井安探4X井φ127 mm尾管固井进行应用,固井质量优质,为该地区勘探开发提供了固井技术支撑。      

高温盐水水泥浆体系的室内研究

在盐膏层固井作业时,常规的淡水水泥浆不能满足固井作业的要求。在评价了不同缓凝剂和不同降失水剂对盐水水泥浆性能影响的基础上,优选出了以缓凝剂CHY-5和降失水剂CFL-2为主剂的含盐量为18%(BWOW)盐水水泥浆体系,并分析了和CFL-2的作用机理。室内研究表明:缓凝剂CHY-5对温度不敏感,能有效的防止井底温度波动对固井工作的影响;降失水剂CFL-2能有效控制体系的滤失量;优选的盐水水泥浆的稠化时间可调,过渡时间短,呈近直角稠化;能满足深部地层(约4 000 m)、井温约140℃的地层固井作业的要求。     

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.     

水泥浆滤液对油气层的损害分析及保护技术

固井过程中,若不对水泥浆性能进行调整和控制,水泥浆滤液与水泥细小颗粒会大量进入油气层,堵塞油气通道,影响油气开采效果。分析了水泥浆滤液对岩石渗透率的影响,对失水量不同的水泥浆体系分别在相同条件下对同类岩心进行了岩石渗透率损害实验,找出了水泥浆滤失量的最佳控制范围,现场应用表明,对于高压低渗油气藏,固井过程中水泥浆失水量宜控制在70 mL范围以内。该项研究对固井过程中较好地保护油气层、提高油井产能具有很好的指导意义。     

S—S—S低失水水泥浆设计与现场应用

针对吐哈固井实践和地质特征对水泥失水控制提出的要求，通过实验研究；设计出ＳＴ２００Ｓ（降失水剂）－ＳＡＦ（分散剂）－ＳＡＴ２００（缓凝剂）（简称Ｓ－Ｓ－Ｓ）低失水水泥浆体系。该体系性能指标良好，现场试用１８井次，经声幅（或变密度）检测，固井质量优，较好地解决了油、气对水泥浆凝固干扰（气侵）问题。     

冀中地区家29断块盐层固井技术的探讨

对于盐岩层固井,由于井径严重不规则而导致水泥浆的顶替效率较低、有滞留钻井液存在,同时由于水泥浆的溶蚀、冲蚀作用和微环隙的形成,技术难度大.通过总结家29断块盐岩层的固井实践,探讨了满足盐岩层固井技术要求的盐水水泥浆技术、隔离液配方和施工工艺.提出盐水水泥浆、盐水隔离液中盐的适宜加量为7%(BWOC),并通过在盐水水泥浆中引入抗盐降失水剂、抗盐缓凝剂、微硅和膨胀剂,使水泥浆失水量小于50 mL,析水量小于1%,24 h抗压强度大于14 MPa,水泥浆体积膨胀率大干20%,同时提出采用0.6～0.8 m/s的顶替速率.家29-2X、家29-9和家9-18井应用该固井技术后,固井质量均为优质.