提高油水层固井质量的防窜水泥浆

在长庆马岭油田南区和华池油田华字号井区,调整井高压层固井后的水窜问题十分突出。锁水抗窜剂由速凝、膨胀、抗渗、减阻等外加剂复配或由化学药品复配而成。对锁水抗窜水泥浆进行了配方优选和性能评价。结果表明,锁水抗窜水泥浆体系具有胶凝强度发展迅速、临界时间短、体积微膨胀、早期强度和界面胶结强度高的特点;该水泥浆体系密度高,使水泥浆柱压力增大、压稳系数提高,能防止固井后发生水窜。     

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防气窜是国内外固井界至今仍尚未解决的一个技术难题。这主要是由于水泥中自由水的流动控制及水泥的粒子在水化后颗粒群中的流势、流型问题并未获得解决，同时由于水泥从水化开始发展到有胶凝强度全过程的液柱压力变化未获得较准确的定量数据，即未解决测量技术。针对巴喀油田地质特点和实践经验，提出的防气窜固井综合技术包括：①井身结构设计；②水泥浆体系优选；③压稳气层技术；④配套工艺措施。这套综合技术的运用，解决了巴喀油田的固井气窜问题，具有显著的技术经济效果。     

固井防水窜机理研究与应用

本文进行了固井水泥浆凝结过程中压力降落和胶凝强度发展规律实验研究,从中找到了它们的规律和特点及其内在联系。在此基础上,建立防窜临界条件,提出了"压稳系数"概念,用以定量描述固井后对高压水层的压稳程度,为固井质量分析和固井施工设计提供依据。在机理研究的基础上,研制成功锁水抗窜剂,用于A级油井水泥中,使水泥浆具有胶凝强度发展迅速、临界时间短、体积微膨胀、界面胶结强度高等特点,对防止固井后水窜起到了明显效果。     

防气窜固井分段设计方法

为指导防气窜固井压稳设计,避免过压稳或欠压稳,研究了防气窜固井分段设计方法。基于环空水泥浆液柱中不同深度的水泥浆因温度不同导致静胶凝强度增长速度不同,以及不同深度的压力损失也不同的实际情况,对环空水泥浆的液柱压力损失进行分段计算。设定水泥浆液柱静胶凝强度的增长自上而下是线性增长,通过调整水泥浆性能控制分段水泥浆静胶凝强度的发展,使尾浆静胶凝强度达到240 Pa时,领浆平均静胶凝强度小于48 Pa,建立了水泥浆液柱压力损失精确计算模型,提出了分段设计方法和压稳判定方法。在川东北地区100多口气井固井施工设计中应用该方法,固井防气窜成功率达到100%。该方法为防气窜固井环空设计提供了理论计算模型。      

固井后环空气窜预测新方法

为了准确地预测固井后环空气窜的危险程度，有针对性地采取相应的防气窜水泥浆体系和工艺技术措施，利用7150型防气窜模拟实验装置研究了固井后环空气窜的影响因素。认为固井后环空气窜的主要原因是由于水泥浆失重引起的。分析了水泥浆静胶凝强度、失水等对水泥浆失重的影响规律，提出了新的固井后环空气窜预测新方法。给出了压稳系数GELFL的计算公式及评价标准：如果GELFL小于1，说明环空水泥浆液柱净压力在静胶凝强度达到240Pa时已不能压住地层压力，极易发生气窜，GELFL越小，发生气窜的可能性越大；如果GELFL大于1，说明环空水泥浆液柱净压力在静胶凝强度达到240Pa时可以压住地层压力．气窜危险程度较小，GELFL越大，发生气窜的可能性越小。现场应用该方法并配制相应的防窜水泥浆体系，有效地防止了环空气窜，主要油气层段水泥封固质量优良。     

丁苯胶乳水泥浆体系研究及应用

针对大庆油田油气层具有埋藏深、井底温度高和目的层多等特点,研制出了一种新型的适用于深井固井抗高温水泥浆,即DHL丁苯胶乳高温防窜水泥浆.通过室内实验研究,给出了适用于不同温度下的DHL胶乳水泥浆配方,并对DHL胶乳水泥浆常规物性、流变性、胶凝强度和防水气窜性能进行了评价.结果表明,该水泥浆具有抗高温、低失水、直角胶凝、防水气窜和良好的流变性等特点.在大庆油田深井中的应用结果表明,DHL胶乳水泥浆抗温达220℃、流动性好、不起泡,抗压强度高,实现了水泥浆在较低返速下的紊流顶替,有助于提高深井固井顶替效率;胶乳水泥浆失水量小于50 mL,胶凝强度曲线成直角,过渡时间短,自由水为零,防止了油气水窜的发生,满足深井固井施工的要求.     

薄油层薄隔层活跃水层调整井固井技术

百色油田的井较浅,且油、水层具有多、薄、活跃等特点,部分区块有浅气层,储层段易垮,存在大肚子现象,调整井固井后的互窜问题十分突出。固井声幅测井结果表明:在水层、油层、油水同层及隔层位置都有峰值出现,难以满足注采需要。经分析研究和室内试验,选用了具有直角稠化,初终凝时间与稠化时间短而且相配,静胶凝强度发展迅速的防窜水泥浆。经现场 3口井试验,该防窜水泥浆能有效地防止固井后发生互窜,提高固井质量,其中 2口井全优,1口井合格。     

新型防气窜水泥浆在埕岛油田CB306-1井中的应用

CB306区块在3200～3300 m井段有异常高压气层,当量密度高达1.38 g/cm3左右,固井时该井段水泥胶结较差,气窜现象严重,固井质量不合格.CB306-1井是该区块的第一口开发井,为了有效地防止气窜,提高固井质量,该井固井时采用新型防气窜水泥浆.该体系由SF-1氮气膨胀剂、降失水剂和减阻剂等多种水泥外加剂混拌而成.SF-1氮气膨胀剂呈浅黄色粉末状,易溶于水,适于水湿混或与水泥干混.在埕岛油田CB306-1井的应用表明,新型防气窜水泥浆性能稳定,膨胀量达到23%,加强了水泥和地层的胶结,并能有效地防止水泥浆失重时高压地层气体的侵入,提高了固井质量;该体系在常压下有较高的抗压强度,对水泥石后期强度影响较小;可以湿混或干混,易于海上固井施工.     

厄瓜多尔Parahuacu油田固井技术

厄瓜多尔Parahuacu油田固井时,二界面易发生边底水窜,水泥浆滤液及固相易侵入储层孔喉,采用常规密度水泥浆易发生漏失。针对这些问题,通过模拟冲洗试验,研制了酸性冲洗液、暂堵型隔离液和界面胶结增强剂,配成了多效固井前置液;通过选用空心玻璃微珠、确定液固比设计窗口、控制滤失量和增强防水窜性能,研制出一种防水窜胶乳低密度水泥浆。室内试验结果表明,多效固井前置液能清除井壁95.0%的结构性滤饼,使储层渗透率恢复率超过90.0%,水泥界面胶结强度提高5倍以上;防水窜胶乳水泥浆密度1.74 kg/L,浆体性能稳定,API滤失量不大于20 mL,静胶凝强度过渡时间短于10 min。由上述前置液、水泥浆和相关配套技术措施（如扶正器加放措施、注替方案设计）形成的固井技术,在Parahuacu油田5口井进行了应用,套管居中度达到85.8%,水泥浆环空顶替效率超过95.0%,储层区域未发生水泥浆漏失和边底水窜,固井质量优良。研究结果表明,Parahuacu油田固井技术现场应用效果显著,能解决该油田油层固井中存在的问题。      

低温、高早强、短候凝水泥浆体系的研究与应用

针对哈国阿克套项目北部扎奇油田浅层气活跃、埋藏浅,表层固井后常出现环空窜气,严重时发生井喷事故,研发出一种新型油井水泥促凝早强剂CN-1。该促凝早强剂加量在1%～3.5%,调配出的水泥浆体系低温下具有高早强、短候凝、浆体析水少、水泥石模块无收缩等特性。结合配套的固井施工工艺技术,经3口井现场应用,固井质量合格率100%,环空无气窜,以较小的成本解决了北部扎奇油田固井后浅层气气窜问题,同时保证了钻井时效。     

低温促凝剂CN-2的研究与应用

针对低温条件下，水泥浆因候凝时间长，极易造成油、气、水侵，导致固井后水泥环不致密，固井质量差这一现象，研制了一种新型低温复合早强促凝剂CN—2，并完善了与之配套的水泥浆体系，从而满足各类低温条件下的固井施工，为低温浅层油气井固井质量的提高提供了可靠的保证。     

低密度高强度水泥浆在板深7井中的应用

针对板深7井工程地质情况,固井时采用耐高温低密度水泥浆体系．实验结果表明,耐高温低密度水泥浆体系密度低(1．57g／cm3),强度高,稠化时间易于调节,并具有低失水量、低污染、抗高温、防窜和防漏等性能,利于保护产能,满足了深井固井各项指标的要求。声幅测井结果表明,全井优质。     

胜坨地区高密度水泥浆体系的设计与应用

针对胜坨地区油气井原始地层压力高,固井作业时易发生气窜等问题,进行了高密度抗盐水泥浆体系研究。应用紧密堆积和颗粒级配原理,使用微硅与铁矿粉进行颗粒级配,并优选了铁矿粉和沃尔德的外加剂,配制出高性能的高密度水泥浆体系。对该水泥浆的稳定性、稠化时间、防气窜性能、流变性能进行了室内评价,试验表明,该体系在较大温度范围内具有浆体沉降稳定性好、密度在1.90~2.60 g/cm3范围内可调、游离液为零、流变性好、失水量小、强度高、稠化时间可调等特点,而且具有良好的防气窜性能。该高密度水泥浆体系已成功应用于胜坨地区坨720等井以及胜利油田、新疆等高压油气层地区固井作业中,现场应用表明,该体系的流变性能、初始稠度、失水量、稠化时间、抗压强度等指标均能满足施工要求,固井质量优良,可进一步推广应用。     

保护煤储层固井技术的探讨

煤储层与一般的油气层相比,埋藏浅,微孔隙和裂缝发育,煤层的机械强度低,渗透率低,孔隙压力小,易坍塌,易污染,中国目前虽然钻了多口煤层气井,由于在钻井完井过程中没有注意加强对煤储层的保护,致使部分井的试气不理相,产量比较低,影响了煤煤层气的开发,探讨了固井过程中保护煤储层的必要性,分析了固井施工对煤层造成的伤害以及保护煤储层方面存在的主要问题,提出了保护煤储层的固井技术措施,即应根据煤层的压力情况,设计合理的固井工艺及水泥浆体系,保征固井质量阿与降低对煤层的伤害相结合,严格控制水泥浆性能,具有低失水,高早强,微膨胀等特点的水泥浆体系不但能提高固井质量,而且能降低对煤储层的伤害,尽量控制水泥浆液柱压力,实现近平衡压力固井,介绍了保护煤储层固井技术在现场的成功应用,并提出了煤层气井固井尚待研究解决的问题。     

油井水泥膨胀剂研究(Ⅰ)--水泥浆体的收缩与危害

水泥浆体的体积收缩使水泥环的胶结质量不能保证,严重时还可能形成微间隙,引发地层流体窜流;高滤失使得水泥浆在施工过程中发生脱水桥堵和失水收缩,水泥浆滤液进入油气层孔隙后,与地层内流体不配伍造成油气层污染.综合分析了油井水泥浆体在不同条件下的收缩特性、评价方法及其影响因素,讨论了固井作业中发生地下流体窜槽的原因和危害.分析结果表明:油井水泥浆体固有的体积收缩是造成窜槽事故的根本原因.要从根本上解决固井后的窜槽问题和提高井下水泥环二界面胶结质量,必须首先解决水泥浆的体积收缩问题.     

高温大温差固井水泥浆体系研究

针对高温深井长封固段大温差固井面临的水泥浆顶部强度发展缓慢、易气窜等固井技术难题.在对高温大温差水泥浆设计难点分析基础上,通过合理设计水泥浆外掺料组成,优选抗高温性能好、对水泥石强度影响较小的外加剂,并研制出一种新型强度调节剂FZ-1,加快水泥石顶部抗压强度发展,最终设计出一套密度为1.90g/cm3,能有效解决顶部水泥浆超缓凝问题的高温大温差水泥浆体系.实验结果表明,该体系沉降稳定性好、失水量小、稠化时间可调、早期强度高且具有良好的防窜能力,能够满足循环温度为110～140℃,温差为50～70℃的高温大温差固井施工要求.     

孤东油田高压调整井固井技术

通过对孤东油田的固井技术研究,总结了高压调整井的固井技术措施,解决了高压调整井固井的技术难题。研究与应用结果表明,套管外封隔器可有效地防止注水泥过程中及封固后油气上窜或层间窜扰;早强水泥浆体系可有效地提高水泥石的早期强度;管外封隔器和早强水泥浆体系配合使用能够明显提高高压调整井的固井质量,也为调整井固井提供了新的思路。     

一种新型胶乳水泥浆性能研究

通过对胶乳水泥浆体系的降失水、稠化时间、胶结强度、稳定性、流变性、防气窜能力、强度等方面的性能进行评价和配方调试实验,结果表明:与普通的油井水泥相比,胶乳水泥弹性好,具有良好的抗拉、抗折和抗冲击性能,耐腐蚀性好,水泥环界面胶结良好;胶乳的加入增强了水泥石的抗冲击性和弹性,复配后水泥浆的降失水性能良好.胶乳水泥浆体系具有...     

窄密度窗口正注反挤低密度水泥浆固井技术

针对西南油气田分公司蓥北1井φ273.05 mm套管固井存在漏层多、分布广,油气显示活跃,低温低密度水泥浆强度低及发展慢等固井难题。开发出了密度为1.23 g/cm3的高强度韧性防窜低密度水泥浆体系,该体系稠化时间可调,静胶凝强度发展快,62℃下440 min即起强度、24 h强度高达14.5 MPa,弹性模量为5.8 GPa。通过采用低密度高强度韧性防窜水泥浆、抗污染冲洗隔离液技术、软件模拟、优化浆柱结构、结合低密度与常规密度正注和反挤等配套技术,确保了蓥北1井φ273.05 mm套管固井施工安全,固井质量合格率为85%、优质率为65%。为西南油气田窄密度窗口固井提供了技术参考。     

高性能、低成本化学泡沫水泥浆在青海油田低压易漏井的应用

针对青海花土沟油田、油砂山油田低压油气井地层承压能力低，固井时易发生漏失的特点，固井时采用在漂珠水泥浆中加入FC系列发气剂配制成的化学泡沫超低密度水泥浆。试验结果表明，化学泡沫超低密度水泥浆强度高、稠化时间易于控制，并具有低污染和一定的堵漏性能，能使水泥浆井下密度降低至1.30-1.35g/cm^3，井口密度降低至0.90-0.95g/cm^3,提高低压易漏地层的封固质量，降低对产层的污染。在青海油田6口中、浅层低压易漏失油气井进行了应用，这6口井的漏失非常严重，但是固井质量为3口优质、3口合格，固井质量达到了原先的预想，表明该泡沫水泥浆较好地解决了青海油田浅、中层低易漏失井的固井问题。化学泡沫超低密度水泥浆避免了固井补救措施造成的费用，而且节约了大量的机构设备购置资金和维修费用，具有较好的经济效益。