浅析低密度水泥浆体系的研究与应用

随着油田开发的不断深入，长封固固井和低压易漏固井技术应用越来越广泛，而要实现长封固固井和低压易漏固井技术均需要低密度水泥浆，辽河油田经过对水泥外加剂和外掺料的优选，结合大量的室内试验，摸索出密度120～1．30 g／cm^3的低密度水泥浆体系，并在现场试验取得了不错的成果。     

哈10-1X超深井固井技术实践

哈10-1X井位于塔里木盆地塔北隆起轮南低凸起西斜坡构造,一级及二级固井前均出现井下复杂情况.为解决该区块地层承压能力低,易漏失,水泥封固段长,常规固井方法无法满足固井要求的问题,采用了双凝双密度水泥浆固井,并采用了高密度钻井液顶替技术,以降低施工压力.一级固井采用1.45和1.88g/cm3双密度水泥浆,封固段为3800～6758 m;二级固井采用1.45g/cm3的低密度水泥浆,封固段为0～3001.64m.声幅测井结果显示,技术套管固井质量合格.现场应用结果表明,采用低密度水泥浆配合常规密度水泥浆固井技术,提高了低压易漏井、长封固井段的固井质量.     

注采井长封固段固井技术的研究与应用

油田区域的长期开采造成了地层下部压力明显低于上部,给注采井固井,特别是长封固段注采井固井带来许多困难.试验研究表明,适应于长封固段的梯度多凝水泥浆是由不同比例的水泥、降失水剂、分散剂、缓凝剂、膨胀剂和消泡剂组成.该水泥浆性能、水泥石强度、封固质量、油层保护方面均远远优于常规固井水泥浆,采用该水泥浆固井技术,提高了固井质量,减少了施工压力.现场应用表明,双级梯度多凝水泥浆固井技术能减少施工压力,防止压漏地层;在长封固段,双级梯度多凝水泥浆可以有效地防止水泥浆在凝结过程中因失重造成的油气窜槽,有效地压稳地层,保证固结质量;可以减少对地层的污染,快速封固好易漏、易塌等复杂地层,实现水泥浆在长封固段的紊流顶替,提高了封固质量.     

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论述了长庆石油勘探局在油气井固井过程中存在的主要生产难题———水泥返高不足和注水泥井段胶结质量不理想；分析了影响固井质量的主要因素———水泥浆体系质量较差、井漏、长裸眼井段顶替效率不高、水泥浆凝结过程中油气水侵；提出了提高全井封固质量的技术对策、提高天然气井注水泥质量的主要工艺技术以及套管防腐技术。这套技术大幅度提高了低压易漏井段和油气水活跃产层的注水泥质量，油气层合格率由攻关前的８０％提高到９９％；油气井优质率分别达到７８．１％和７７．７％以上。不但为简化井身结构开发方案提供了技术保障，而且为低压易漏长封固井段提高注水泥质量提供了宝贵经验。     

吐哈油田葡北3-12井超长封固段固井技术

葡北3-12注气井位于吐哈盆地葡北构造带中断葡北1号构造．井深为3610m。针对该区块地层承压能力低，易漏失，油气水窜严重，常规固井方法无法满足固井要求的问题，该井采用三段三凝制、常规水泥浆和泡沫水泥浆体系固井，并采用重钻井液顶替技术．降低施工压力。该技术能保证固井候凝过程中井底压力平衡，施工安全。现场应用表明，采用常规水泥浆和泡沫水泥浆固井技术．提高了低压易漏井、长封固井段的固井质量，解决了水泥返高不足的问题；并通过一次常规固井工艺实现了全井封固，简化了施工工艺，节约了成本，经济效益和社会效益十分显著。该井封固优质段累计达2600m，优质率达85％，固井结果良好。     

漂珠水泥浆在下二门油田固井中的应用

下二门油田具有产层裂缝发育、地层孔隙喉度大，地层破裂压力低，漏失层多等特性，加之水泥封固段又特别长，对固井质量提出了很高的要求。针对下二门油田固井的特点和难点，采用漂珠低密度水泥浆进行长封固段固井施工，现场实践证明，漂珠水泥浆各项性能均能满足油层固井的需要，有效地解决了下二门油田易漏地层长封固段固井难题。     

泡沫水泥固井技术在青海油田的应用

针对青海花土沟油田、油砂山等油田低压油气井地层承压能力低。固井时易发生叠失的特点。固井时采用在漂珠水泥浆中加入FC或TW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l-30-1．35g／cm3，井口密度降低至0．90～0．95g／cm2，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2000～2002年的现场应用结果表明，泡沫固井技术在青海油田的应用已经成熟。从应用范围、应用数量和泡沫固井质量都有明显的提高．固井质量达到原先的预想，表明该泡沫水泥浆较好地解决了青海油田浅、中层低压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械设备购置资金和维修费用。具有较好的经济效益．     

林4-36X井防漏防窜水泥浆固井技术

林4-36X井是二连油田低压区块上的一口开发井,目的层段压力系数0.6～0.9,钻井过程中在油层段1372.4 m和1485.3 m处发生漏失,井漏时钻井液密度1.19 g/cm3;在发生井漏的同时,也存在着油水外浸.在井温低、水泥用量小的情况下,采用低密度防漏防窜水泥浆体系固井,通过降低水泥浆密度并在水泥中加入弹性防漏堵漏材料,提高水泥浆的防窜性能等技术措施进行固井,施工作业顺利,电测固井质量优质.     

漂珠水泥浆在下二门油田固井中的应用

下二门油田具有产层裂缝发育、地层孔隙喉度大,地层破裂压力低,漏失层多等特性,加之水泥封固段又特别长,对固井质量提出了很高的要求。针对下二门油田固井的特点和难点,采用漂珠低密度水泥浆进行长封固段固井施工,现场实践证明,漂珠水泥浆各项性能均能满足油层固井的需要,有效地解决了下二门油田易漏地层长封固段固井难题。     

低压易漏井固井技术

阐述了中原油田应用于低压易漏井的3项固井技术及其应用效果,即高强低密度水泥浆技术、前置低密度钻井液固井技术和双级注水泥技术。结果表明,这3项固井技术的应用,成功地解决了中原油田目前低压易漏井固井时出现的井漏和固井质量等问题。     

低密高强度水泥浆在下二门油田的应用

下二门油田深层系地下情况复杂 ,气层发育、断层多 ,该区块上的井设计封固段一般在 1 3 0 0～ 2 1 0 0m。由于封固段长、水泥浆液柱压力高 ,而断层处地层胶结力又较低 ,固井施工中经常发生水泥浆漏失 ,严重影响了该区块的固井质量。通过采用低密度高强度水泥浆体系不仅有限地解决了下二门油田长封固段井水泥浆易漏失、易发生油气窜的难点问题 ,同时也实现了保护油气层的目的。     

泡沫水泥浆固井工艺技术

花土沟油田是青海石油管理局1个开发多年的主力油田,井深为1300m左右,现在所钻的井多为调整井,地层压力系数很低,仅为0.6~0.8,油层分布特点是薄、散、多,且上部80~150m还有浅气层,油层固井要求全井封固,水泥返至地面。该区块原来油层固井合格率为92%,优质率仅为48%,固井质量严重影响了该油田的产能建设和合理开发。为了解决这一固井难题,对泡沫水泥浆固井技术进行了研究,并对5口井进行了油层封固,固井施工顺利,未发现漏失现象,经声幅测井证实,5口井水泥均返至地面,油层固井优质率高达100%。实践证明:这种新型的低密度化学泡沫水泥解决了低压易漏井、长封固段井和稠油热采井的固井难题,提高了固井质量,缩短了建井周期,节约了成本,经济效益十分显著。     

低密度水泥浆在冀东油田的应用

为了解决低压易漏失长封固井作业过程的水泥浆流失问题,研究、优选出适合于冀东油田低压易漏地层的低密度水泥浆.在全面分析固井的技术难点和影响固井质量原因的基础上,针对地层破裂压力低、封固段长、间隙小、水泥浆顶替效率低等特点,对不同温度和不同水泥浆密度的水泥浆配方进行了实验,优选出由水泥、漂珠、增强剂(PZW-A)以及相应配套外加剂组成的低密度水泥浆,从流动度、游离液、失水量、稠化时间、抗压强度几方面进行评价.该低密度水泥浆综合性能优良,具有密度可调、游离液低、失水量易控制、过渡时间短、水泥石均匀致密不收缩、抗压强度高、抗腐蚀和防气窜等特点,能够很好地满足低压油气井、深井长封固段固井需要.17口井的现场应用表明,固井优质率达到47%,尤其提高了低压易漏井、长封固段、大井眼等特殊井固井质量,同时能更好地保护油气层和最大程度地开发有效产能.     

南堡5-98深探井尾管固井技术

冀东NP5—98井是冀东油田的一口重点预探井,完钻井深为5557m,尾管下深为5547m,在4903-5337m井段应用欠平衡钻井技术,在5337～5557m井段应用近平衡钻井技术,井底静止温度达180℃,循环温度约为155℃。采用密度为1．88g／cm3的夹江G级水泥加35％硅粉的高温水泥浆和前置液固井,CBL测井结果表明,封固段固井质量优良。     

高强度低密度水泥浆体系的研究

深井、高温井固井施工中水泥封固段顶底温差大，一次封固井段长，易发生水泥浆漏失、低返等问题，固井存在许多困难和风险。依据紧密堆积理论，研究出了低密度水泥浆体系并对其性能进行了综合评价。评价结果表明，该体系具有密度低、强度高，失水量小，流变性及稳定性好，耐高温、耐腐蚀及长效性等特性。现场应用200多井次，结果表明，使用该水泥浆体系，固井合格率为100％，优质率达90％，能有效解决长封固段低压易漏层油气井固井过程中的难点，保证了固井施工质量。     

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。     

建35-3井空井固井技术

建35-3井是建南南高点低压易漏地质构造上的一口开发井,该井在φ311.2 mm井眼采用空气钻井技术钻至井深2 690 m,然后下入φ244.5 mm技术套管.为了解决空气钻井达到设计井深后,替入钻井液再下套管、注水泥固井面临井壁水化失稳和井漏等问题,决定在该井直接进行空井固井作业.通过分析固井技术难点,并采取非插入武正注反灌注水泥固井作业,选用双凝双密度水泥浆体系,用增韧防漏水泥浆作尾浆,该井实现了低压易漏地层全井封固,而且施工顺利,固井质量合格,值得借鉴和推广.     

超低密度水泥浆尾管固井技术在百泉1井的应用

位于克拉玛依百口泉-黄羊泉地区的百泉1井,存在着多压力系统,钻井过程常发生漏失、溢流等复杂情况。针对该井的地质特点和固井难点,制定对应措施,采用了新型前置液、超低密度水泥浆体系和平衡压力尾管固井技术,有效地解决了低压易漏和高压易喷同时存在的长封固段固井难题,使用1.10 g/cm3水泥浆密度为目前克拉玛依油田固井所使用的最低密度的水泥浆。该项固井工艺为复杂地质情况下固井作业提供了经验。     

长庆胡尖山油田固井工艺技术

胡尖山区块A8井区是长庆油田原油增产的主要区块.该区块主力油层长6层属欠压实易漏地层,地层复杂,而且裸眼段长,油层多、油层段长,水层活跃、油水同层,井眼质量差、井径扩大率大,因此开发井、预探井在钻井、固井中多次发生严重漏失,影响了钻井速度及固井质量.通过综合分析固井中存在的问题及难点,对固井工具、水泥浆体系、现场施工进行一系列研究及改进,通过3口井施工,固井质量达到了要求,基本解决了长6层固井中存在的难点,形成了一套切实可行的解决易漏长裸眼、低压多油层固井工艺技术.现场应用表明:根据平衡压力固井原则,优选前置液、水泥浆体系,优化现场施工参数,精细现场施工措施,确保了注水泥、候凝过程不发生漏失;采用三凝水泥浆体系封固长裸眼、多油层、易漏失、水层活跃地层,行之有效,固井质量好;粘滞性前置液(CND)性能优越,完全满足塞流顶替的要求,提高了长裸眼顶替效率;通过加入复合早强稳定剂GQD,优化改进了漂珠低密度、超低密度水泥浆性能;触变性、快凝水泥浆性能优越,完全满足了并达到固井要求,确保了固井质量.     

低压易漏长封固段固井技术在吐哈油田的应用

随着油田勘探开发不断深入，探井钻井已逐步向深层迈进，一些特殊要求的开发井(如混相注入井、采气井、调整井)正逐年增多，一次性封固2000—3700m的长封固段固井技术正在成为吐哈油田勘探开发的热点技术。突出的技术难点主要表现为“地层承压能力低、封固段长、注入量大、作业时间长、施工压力高”。以前解决这类技术问题，主要依靠双级或多级注水泥，但该技术施工时间长、费用高、风险大，固井成功率相对较低，很难满足油田勘探开发的需要。针对油田勘探开发的特殊要求，研究开发了泡沫低密度水泥固井技术、MTC技术、高强低密固井技术，并取得了良好的技术经济效益。