超高密度水泥浆体系高温性能室内研究

通过分析高温高压油气井固井常遇到的一些问题,提出了选用特定粒径分布的高密度锰铁矿粉作为加重剂,构建密度可达2.80g/cm3抗高温的超高密度聚合物水泥浆体系。文章对超高密度水泥浆体系作了简要的介绍,通过对水泥浆高温下的流变性、稳定性以及失水与强度性能试验研究发现,该水泥浆体系具有流变性好、浆体稳定性高、失水量低、水泥石强度发展迅速、防窜能力强的优点,其综合性能能够满足深井、超深井固井作业要求,具有良好的应用前景。     

高温防窜水泥浆体系的开发与应用

高温高压气井固井的主要风险之一缘于水泥浆类型的选择和气窜的发生。水泥浆体系的组成和配制方法往往是产生气窜的主要因素,又往往是防窜中需注意的主要技术。一个良好的水泥浆体系应具有防窜功能,并能将高温高压固井的风险减少到最低限度。研究了高温高压对水泥浆主要性能的影响,水泥浆体系与气窜的关系,提出高温防窜水泥浆的设计方法,高温防窜水泥浆性能的特殊检验方法和质量保证控制程序,并开发出一套适合于高温高压气井固井的水泥浆体系。该体系的应用增加了高温高压固井作业的可靠性,提高了固井质量,促进了高温高压固井技术的发展。     

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.     

高密度抗盐水泥浆体系研究

针对高温、高压盐层中固井出现的各种问题,研制出两种高密度抗盐水泥浆体系。对两种高密度抗盐水泥浆体系配方各组分进行筛选实验,结果表明,分别以重晶石、铁矿粉为加重剂,另加SZ1—2降失水剂、SXY分散剂、KQ—D防气窜剂、SN-2A和CST-2缓凝剂及DGN多功能外加剂可配制密度分别为2．2和2．4g／cm^3抗盐水泥浆体系。两种高密度抗盐水泥浆体系均具有在淡水和18％盐水中流变性好、触变性强、失水量小、抗压强度高和稳定性好等特点,能克服常规水泥浆盐层固井中出现的问题。     

高温水泥浆体系研究与应用

针对土库曼斯坦南约洛坦气田膏盐层固井对高温抗盐水泥浆性能的要求,研究了高温缓凝剂GHN和高温抗盐降失水剂GFL.GHN由有机膦酸钠盐、有机酸组成,对水泥浆其它性能无不利影响,对水质和水泥品种适应性强,其加量与稠化时间具有良好的线性.GFL为单磺酸四元共聚物AA-AM-VP-AMPS,抗温达180℃,抗欠饱和盐水.为提高固井质量,在高温水泥浆中还使用了硅粉、稳定剂及微膨胀剂.该高温水泥浆性能优越,应用温度范围为100～180℃,失水量在100mL以内,在土库曼的7口井中进行了试验,现场施工顺利,固井质量合格率为100％,解决了该气田高温盐膏层固井技术难题及高压、多气层固井过程中井漏与气侵并存的问题.     

新型水泥浆减轻剂SNC在深井中的应用

随着石油勘探与开发的不断深入,1988年华北油田勘探二公司深井和复杂井的井数增多,技术套管的深度由过去的2 200～3 500m增至3 500～3 800m。为充分支持套管,减少套管损坏及满足下一步钻探工作的顺利进行;为保证油田合理开发和油井开采寿命,一般要求水泥全井段封固或高返,因而提出了“水泥高返与井漏”的技术难题。经过精心对比试验,选用SNC油井水泥减轻剂配制低相对密度水泥浆作为领浆,用于深井技术套管注水泥和封固油层套管或尾管的非油层段,取得了良好的技术效益和经济效益。     

新型防窜水泥浆体系的研究与应用

根据大庆油田钻井研究所提出的防气窜机理与控制方法,研制开发了FSAM非渗透防窜体系。FSAM防窜体系由非渗透降失水剂FSAM,助剂FSAM-L、分散缓凝剂FSAM-R和早强剂组成,室内试验表明,该体系具有低失水量（小于50mL),高早期强度（6h强度超过3.5MPa,8h强度达到10MPa)、良好的流变性与短稠化过渡时间（48Pa到240Pa的过渡时间在20min以内）等特点。不仅适用于常规密度水泥浆体系,也适用于低密度水泥浆体系,在镇原,泾川地区防渗漏,防水窜固井,川西马井构造防气窜固井和南阳油田防水窜固井的现场应用表明,FSAM非渗透水泥浆体系对不同类型的油气层和水层都有较强的防窜能力,能有效地改善气、水层的胶结质量,固井质量优质率在90%以上。     

深井塑性水泥浆体系研究

在深井的固井过程中经帮会面临大段盐膏层固井问题。深井本身具有井深、温度高、水泥环薄的特点，再加上地层盐水的侵入而使水泥浆性能发生变化，加大了固井难度；而且一般水泥石本身具有硬和脆的性质，易受后续施工、射孔或地下复杂作用力的影响而发生脆裂，或与套管、井壁剥离。采用以改性纤维为主要材料的早强增塑剂QA研究出了深井抗盐塑性水泥浆体系。对塑性水泥浆的惜规性能和抗盐、抗温能力及密度可调性进行了试验分析研究。试验结果表明，加入QA的水泥浆的惜规性能指标与不加QA的水泥浆接近，但水泥石抗裂程度明显提高，抗压强度增加25％～30％，7d的抗冲击韧性提高16．6％～22．3％，抗折强度提高18％～21％，弹性模量降低约17％；而且水泥浆抗盐性能优良，使用温度和密度范围宽，与各类外加剂配伍性好，流变性好，直角稠化，强度发展快，粘接强度高，有利于复杂地层的固井施工；工艺简单，操作方便，适宜现场推广运用。     

新型海水水泥浆体系的研究与应用

通过室内试验研究的新型海水水泥浆在渤海油田油层套管固井中得到成功应用。应用结果表明,新型海水水泥浆能够满足中深部地层(2000m左右)固井作业的要求,作业安全可靠,固井质量优良,对储层的伤害低于淡水水泥浆。新型海水水泥浆的成功应用,打破了以往海上技术套管和油层套管固井作业只能依赖淡水的限制。在海上钻井作业中广泛应用新型海水水泥浆,能够取得良好的社会效益和经济效益。     

新型泡沫水泥浆体系在胜利油田莱州湾区块的应用

胜利油田莱州湾区块地层承压能力低,易发生井漏,井底温度低,储水源丰富,且水中含有大量腐蚀性离子,严重影响水泥浆的稳定性,固井质量难以控制。阐述了新型泡沫水泥浆的研制,旨在研究出一种氮气发气剂和稳泡剂以及与其相配套的水泥外加荆,使其均匀地分散于水泥浆中而形成泡沫水泥浆。制备方法是先将一定量的发气剂SWPM-1干混于水泥中,用清水配制非泡沫水泥浆（密度控制在1．85～1．90g／cm^3）,方法同API标准,然后将制好的非泡沫水泥浆在低速下（4000r／min）再搅拌10s,同时加入一定量的发气剂SWPM-2和稳泡剂SWPM-3,则可制成泡沫水泥浆。同时,泡沫水泥浆具有密度低、强度高、防窜性能好、水泥浆造价低等特点,在胜利油田莱州湾区块的应用情况证明,通过采用新型泡沫水泥浆体系,解决了该地区固井技术难题,现场固井68口。固井质量均达到优质。     

防渗漏水泥浆体系的研究与应用

为克服长庆低压易漏地层固井水泥浆易漏失的难点,开发出了集防渗漏和减轻性能于一体的GJQ防漏材料.该材料主料为海绵体,其密度低于漂珠并具有一定的膨胀特性,同时引入了其余辅助减轻材料、颗粒级配材料和活性胶凝材料,这4种材料的粒径互补、配伍性强,能够充填水泥石空隙,形成更加致密的水泥石;GJQ可将水泥浆密度降低至1.20 g/cm3,形成的低密度水泥浆稳定、析水量小、抗压强度高,适用于低压易漏地层及井筒上部填充段固井.通过现场试验,该体系的应用效果好,满足了鄂尔多斯盆地低压易渗地层固井的需要,解决了以往漏失缺返导致地层水侵蚀套管和固井质量差等技术难题,提高了固井质量,延长了套管使用寿命.     

胶乳粉固井水泥浆体系研究与应用

为开发性能稳定且优异的胶乳水泥浆体系,研究了胶乳粉水泥浆体系关键材料,构建了胶乳粉水泥浆体系,研究其性能和微观形貌,并完成了现场应用.研究结果表明,胶乳粉能显著提高水泥石的弹韧性,分散剂DIP-S、降失水剂FLO-S、缓凝剂REM和消泡剂CX66L能有效调节水泥浆的性能.使用这些关键材料构建的胶乳粉水泥浆体系在60℃和...     

新型苯丙胶乳水泥浆体系的室内研究

为提高苯丙胶乳的适用温度,满足高温固井的需求,以苯乙烯、丙烯酸丁酯、功能单体等为原料,合成了一种新型耐高温苯丙胶乳GR,并进行了500 kg的放大生产。室内评价了GR苯丙胶乳水泥浆体系的高温降滤失性、流变性、防气窜性能、稳定性和综合性能,对比了GR小样产品与中试产品的性能,论述了苯丙胶乳GR的作用机理。结果表明:GR苯丙胶乳水泥浆的滤失量可以控制在50 mL以下,耐温能力达到150 ℃;GR苯丙胶乳水泥浆具有良好的流变性、直角稠化、防气窜性能以及稳定性等特点,另外中试生产的苯丙胶乳的性能与室内小样产品均保持一致。综合分析认为,GR苯丙胶乳水泥浆可以满足150 ℃以下高温固井的要求。      

新型承压堵漏水泥浆体系的室内研究

在渗漏型地层和诱导裂缝性地层固井时,水泥浆低返是各油气田急需解决的一项难题。从材料学角度出发,开发出了一种可承压延时吸水膨胀材料DRF,其核心组分为经过表面改性和化学接枝处理的棒状及球状高分子吸水膨胀树脂。评价了DRF承压堵漏水泥浆的常规固井施工性能和堵漏能力,分析了其作用机理。实验结果表明,DRF具有一定的降失水功能,使浆体游离液为0,水泥石渗透率降低72%,通过配合使用稳定剂,可提高水泥浆的沉降稳定性;DRF承压堵漏水泥浆能在0.7～6.9 MPa的压差下封堵不同粒径石英砂模拟的微渗漏和大孔洞型渗漏性漏失,对2 mm以下的裂缝性漏失也具有较好的堵漏能力。     

触变性水泥浆体系研究与应用进展

触变性水泥浆具有良好的触变性,易充满漏失层,被认为是目前解决恶性井漏问题的一项重要技术手段.笔者在调研触变性水泥浆的应用和研究的基础上,得出了改善水泥浆触变特性的机理,并依据该理论提出了一种新型的具有强触变特性的水泥浆.室内初步试验研究表明:强触变性水泥浆具有较好的触变性和流动性;在静止状态下,能较快形成高静胶凝强度;75 ℃温度下失水量为81 mL,24 h抗压强度达到19.4 MPa,游离液量达到0.8%以下,均满足固井要求.该触变性水泥浆对于解决钻井完井过程中出现的裂缝性、溶洞性漏失难题有重要的现实意义.     

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。      

胶乳水泥浆体系研究及应用

采用国产胶乳和配套的外加剂，通过试验研究了胶乳水泥浆的稳定性能、失水性能和流变性能、防窜性能以及水泥石性能。结果表明：胶乳辅以合适的稳定剂，可以作为水泥浆的外加剂，配制出具有防气窜和韧性性能的胶乳水泥浆；配合使用适量的外加剂，可显著降低胶乳水泥浆的失水量，提高水泥浆的流变性能，控制水泥浆的稠化时间，使胶乳水泥浆综合性能满足固井要求。对胶乳的作用机理进行了论述。还介绍了胶乳水泥浆在沙30—7井的应用。     

胶乳水泥浆的室内研究及应用

为了有效提高水平井水泥环胶结强度,提高固井质量,通过对现有胶乳添加剂的改善和优选,开发出一种新型胶乳水泥浆体系。对该体系的失水控制、防漏失性能、流变性、稳定性、稠化时间及水泥石力学性能进行了室内实验。实验表明,胶乳水泥浆具有良好的流变性和较高的沉降稳定性,能有效控制失水、防止环空窜流;水泥石的渗透率低、弹性及抗拉强度高、抗冲击能力强;能有效提高第一界面和第二界面的胶结强度,延长水平井寿命。     

射流抽吸式水泥浆调配装置的研究与应用

为了解决注水泥塞的施工过程中,地面调配水泥浆费时费力、施工难度大及安全风险高的问题,根据射流抽吸原理设计了射流抽吸式水泥浆调配装置。基于离散颗粒法对注入漏斗内干水泥粉的运动规律进行数值模拟研究,优化设计了注入漏斗的半顶角和调制开关塞的安装高度,以达到防堵塞的目的,最后通过现场应用验证了该装置的使用效果。研究结果表明:漏斗流的流动形态是导致注入漏斗口堵塞的主要原因;随着注入漏斗半顶角的增大,干水泥粉停滞区域增大,体积流率减小,优选半顶角为45°;调制开关塞能够实现干水泥粉的流动形态由漏斗流向整体流转变,随着其安装高度的增加,干水泥粉的体积流率逐渐减小,优选安装高度为70 mm。现场应用中,射流抽吸式水泥浆调配装置可节省调配水泥浆用时50%以上,水、灰混合均匀,未出现堵塞现象,极大降低了插旗杆等施工事故发生的概率,保证了施工作业安全、高效地进行,应用前景广阔。