固井质量不合格井封隔能力综合分析及治理

喇南中东一区二套为2019年产能区块,共设计油水井290口,2019年7月29日全部完钻,从完钻井封固情况看,固井质量相对较差,固井优质率仅为22%。有10口固井质量不合格井,从AMK2000复测结果看,这10口井油层部分无封隔能力厚度比例65.5%,固井水泥环存在窜漏风险。因此,针对这一问题开展了固井质量不合格井封隔能力综合分析及治理试验,分别选取1.5m微环、0.5m微环及没有微环的隔层,采用套压法和井下存储式压力计法进行验窜,验证固井水泥环封隔能力,为下步修复工作提供理论依据;开展了多层段水泥封窜现场试验,现场试验表明该工艺具有施工成功率高、可操作强,具有良好的推广应用前景。     

深层页岩气固井水泥环力学完整性研究

维持正常的油气生产通道与延长油气井的运行寿命,必须保证井下固井水泥环的完整性.建立基于深层页岩气实际井下环境的地层围岩-水泥环-套管组合体模型,研究水泥石井下力学载荷状态及力学行为特征,形成适用于深层页岩气固井工艺的固井水泥基材料完整性评价方法.     

自修复水泥浆的试验研究

油气井固井施工完成之后,环空水泥石在如憋压、射孔、压裂、酸化、修井以及水泥石收缩和地层蠕动等作用下将受到一定程度的破坏,产生裂缝或微环隙,造成油气井封固失效,影响油气资源的开采。试验将一种新型水泥外加剂——自愈合剂RZ引入油气井水泥,以探究其自修复能力。研究表明:被破坏后的自修复水泥石试样在养护8周后,渗透率降至0.2 mD以下。试验还结合相关微观分析手段对自修复水泥石进行了微观分析,提出了自修复水泥的修复机理,包括二次水化、结晶沉淀、渗透结晶、膨胀封堵等理论。     

固井质量不合格井微环段封窜工艺配套技术

确定了固井质量不合格井微环段封窜工艺,通过精细验证方法,设计了井下存储式压力计验窜工艺管柱,验证了微环段封隔能力,观评价了不合格井段微环评价标准,优选了可穿透40μm窄缝的超细水泥,能够进入和通过微裂缝提高固井质量,为下步该技术的推广应用提供了技术保障。     

声波测井技术评价水泥环密封完整性实验研究

近年来,随着勘探开发进程的深入开展,多数油田开发进入中后期,流体注入、酸化、压裂等增产改造措施得到广泛应用,越来越多的井却出现了环空带压,因此现有固井质量的评价方法已经不能满足实际需求,实现准确定量评价水泥环胶结质量是解决问题的关键。基于声波测井原理,室内制作Ⅰ、Ⅱ界面不同环空微间隙的水泥环模型模拟现场井下情况,利用水泥环声波测井固井质量评价装置,采用CBL/VDL的组合方式采集聚合物水泥声波测井曲线,对所测声波幅值通过二项式拟合,构建微环隙大小与一二界面固井胶结质量、封隔能力的关系曲线版图,并提出了Ⅰ、Ⅱ界面水泥环微环隙大小与水泥石胶结质量评判依据。     

多压力层系影响固井质量的深入分析

地层孔隙压力是影响侧斜井固井质量的重要地质因素,主要体现在高压层及压差对固井质量的影响。当环空的阻渗能力大于地层的侵入能力时,地层流体不能侵入环空,水泥浆向地层中滤失,环空的胶结受到破坏,水泥环胶结质量受到影响。当地层的侵入能力大于环空的阻渗能力时,地层流体侵入环空,环空的胶结受到破坏,水泥环胶结质量变差。当地层孔隙压力系数高于1.45时,固井质量不易保证,当层间压差低于5Mpa时,同时环空压差在1.0-8.0Mpa之间,固井质量能够保证。     

油井水泥自修复技术的发展与展望

油井水泥自修复技术是基于建筑业自愈合混凝土发展起来的一种解决油气井水泥环微环隙的新技术。概述了水泥自修复技术的种类及特点,对国内外各种水泥自修复技术进行了介绍,分析并总结了各种技术在应用中的优缺点,并对油井水泥自修复技术的进一步发展进行了展望。     

微硅砂含量对热采井固井水泥强度影响研究

热采井开采过程中由于注汽压力高、温度高(280℃以上)因素影响,汽窜现象比较严重。汽窜主要是固井水泥环在高温影响下强度衰减,形成裂纹。防止汽窜主要是研究高温下强度不衰减水泥。因此在现有耐高温微硅砂固井水泥基础上,开展室内固井水泥试样强度试验,分析不同微硅砂含量和微硅砂粒径情况下水泥试样在280℃温度情况下的强度变化规律,得到在水泥中添加35%的微硅砂,选用300目微硅砂能够抑制高温对水泥石强度衰退的影响。     

双套双环修井工艺在萨南油田的研究与应用

双套双环修井技术即利用小套管修复加固注入井水泥环修井工艺的简称。这种工艺对套损部位采取整形扩径后,先修复水泥环,再下入高强度小直径套管,进行二次固井,该工艺技术的应用取得了良好的现场效果,可以保障我厂大修修复率的稳步提高及后续投产条件,对油田以后的生产具有重大意义。     

泡沫水泥浆固井技术在页岩气生产套管固井中应用研究

针对页岩气区块水平井固井漏失低和压裂后环空带压的技术难题,开展泡沫固井技术的应用研究,达到提高固井质量和实现长效密封的目的。结合平桥区块地层漏失特点及压裂后环空带压规律,采用平衡压力固井技术,设计分段式泡沫低密度水泥浆注结构,实现防漏和防气窜固井工艺设计;优化泡沫水泥浆体系,优选发泡剂和稳泡剂,提高体系中泡沫半衰期及高温稳定性,保障泡沫在浆体中原位高效分散;采用大尺寸水泥环密封能力评价装置模拟井下压裂施工压力变化,水泥环能够满足30段以上的分段压裂层间密封和长效密封要求;结合固井施工过程井下温度压力环境,设计泡沫水泥浆两段式注气方法及配套工艺,实现防漏防窜工艺,并在焦页198-1HF中的生产套管固井成功应用。泡沫水泥浆封固井段优质率达到98.2%,施工过程无漏失现象,压裂18段后未发生环空气窜,为页岩气井防漏防窜提供了新的技术方法和手段,具有良好的借鉴意义和推广价值。     

固井水泥石增韧材料的研究进展

固井水泥石这类脆性材料在井下复杂应力环境下易破坏,导致其封固能力下降.增韧材料可增韧降脆水泥石;水泥石完整性评价方法可用于指导增韧材料研发.本文全面介绍了晶须/纤维、纳米材料、胶乳和颗粒等固井水泥石增韧材料及内源增韧的国内外研究成果,分析了各类增韧材料的特点及发展趋势;本文阐述了增韧力学指标存在的问题,并综述了目前固井领域的水泥石完整性评价方法.通过全面总结固井水泥石增韧材料的研究进展,就增韧材料的发展方向提出建议.随着油气勘探向深部、低渗透、海洋和非常规领域的延伸,水泥石韧性要求越来越高,水泥石增韧材料及技术将会有更加广阔的应用前景.     

G级高抗硫油井水泥浆性能的影响因素分析

油井水泥作为固井最主要的材料,其性能直接决定着固井质量的好坏。选取了四种常用的G级高抗硫油井水泥,分析了水泥的矿物组成、水泥粒径分布、水化热等性能,并研究了其对水泥浆性能的影响。结果表明：水泥细度和矿物组成是影响水泥浆流变性的主要因素;水泥中铝酸盐矿物含量( C3 A+C4 AF)是影响水泥和外加剂相容性的关键因素;水泥中石膏的种类和含量对稠化时间影响明显。     

油井水泥专用丁苯胶乳的实验评价

针对传统丁苯胶乳在油井水泥浆中适用性能差的问题,采用种子乳液聚合方法合成了一种油井水泥专用丁苯胶乳,并对其进行了微观结构和应用性能评价。该丁苯胶乳物理性能、红外及热失重分析结果表明：该丁苯胶乳乳液稳定性好,高温下分子结构稳定。丁苯胶乳水泥浆的应用性能结果和微观结构分析表明：该丁苯胶乳水泥浆API失水可控制在50 mL内,耐盐性能好,可解决传统胶乳水泥浆稠化实验"鼓包"、"包心"等问题;加有该丁苯胶乳的水泥浆早期强度发展快,胶凝强度过渡时间短;丁苯胶乳能细化水泥浆的孔径结构,提高水泥浆的胶结强度和形变能力,并且其水泥石的柔韧性比原浆水泥石提高了30%;此外,能够满足深井、超深井和气井等复杂井的固井作业要求。     

固井水泥环性质和厚度对套管承载能力的影响研究

油气井固井注水泥作业主要目的就是要形成质量较好的水泥环,起到支撑及保护套管的作用。但在钻井和开发过程中,水泥环会受到多种不利载荷的影响,如温度应力、地层岩石围压、套管内压力等,使水泥环不能起到有效保护套管的作用。本文以某口井作为研究对象,根据弹性力学的相关理论并结合有限元方法,通过建立有限元模型,利用和操作有限元分析软件ANSYS,系统的研究了水泥环性质、厚度,对套管的承载能力的影响规律,并根据以上情况提出了相应的措施,用于指导现场工程实践。     

降低G级高抗硫油井水泥初始稠度的措施

根据哈萨克斯坦油田对G级高抗硫油井水泥实际应用要求,公司通过配料方案调整、熟料煅烧、水泥比表面积与生产储备等多方面研究G级高抗硫油井水泥质量控制方法,达到降低与稳定G级高抗硫油井水泥初始稠度目的。该产品已广泛应用于哈萨克斯坦国内多家油气开采公司,产品具有初始稠度低、强度较高、游离液低、抗硫酸盐性能好等优点,质量指标符合油气固井工程技术要求。     

盐膏层固井专用水泥的研究与生产实践

普通油井水泥用于盐膏层固井时易产生增稠、溶解等各种问题，给固井作为带来安全风险。本研究通过开发一种喷雾造膜技术，降低出磨水泥温度的同时在水泥表面形成钝化膜，并通过探究冷却液量、盐水浓度、地层温度的影响优化水泥性能，成功研发生产出盐膏层固井专用水泥，使水泥遇盐水时仍能保持良好的流动性和固井强度。     

变内压条件下膨胀水泥与地层机械性能的匹配

以膨胀水泥和地层作为研究对象,以维持井筒完整性为目的,利用弹性力学理论,借助有限元方法模拟分析了套管内压变化条件下膨胀水泥和地层机械性能对井筒完整性的影响,研究了两者机械性能的匹配关系。研究表明:膨胀水泥弹性模量越大,水泥环内最大米塞斯(Mises)应力越大;膨胀水泥泊松比越大,水泥环内最大Mises越小,水泥环内最大周向应力越小。地层弹性模量越大(地层越硬),水泥环内最大Mises应力越大,水泥环内最大周向应力越小;地层泊松比对水泥环内最大Mises应力和最大周向应力的影响较小。建议硬地层(弹性模量大)匹配弹性模量较小、泊松比较大的膨胀水泥,重点预防水泥环的挤压破坏;软地层且内压较小时匹配弹性模量较大、泊松比较大的膨胀水泥,重点预防水泥环的周向拉伸破坏。     

热采井抗高温长效水泥固井技术研究与现场应用

稠油油藏大多采用热力降粘的方式开采,主要是采用蒸汽热采的方法。注蒸汽热采一般为蒸汽吞吐,后期转为蒸汽驱,因此热采稠油井的固井必须适合和满足蒸汽吞吐和蒸汽驱开采方式。后期注蒸汽开采时,由于地层的保温效果很差,高温蒸汽在注入过程中能量通过水泥环很快耗散到地层中,导致稠油油藏达不到注蒸汽热采的效果,严重影响稠油油藏的开发效果。在注蒸汽开采过程中,水泥石在高温蒸汽环境中强度衰减严重,导致水泥环破裂损坏,使原本封固好的环空失效,引发油气水窜,严重缩短油井寿命。针对稠油油藏固井存在的问题,须研究开发一种适用于封固稠油热采井的长效固井技术,使该固井技术具有水泥浆热容高、保温效果好,可延缓蒸汽注入过程中能量损失;水泥浆具有良好的强胶结性能,大大改善固井第二界面胶结强度,有效防止油气水窜的发生,提高浅层水泥封固段长期封固效果;水泥石强度高,抗高温性能好,其强度在高温下衰减缓慢,可经受稠油热采高温蒸汽的侵蚀的优点。有效解决稠油热采井在高温驱替环境下固井质量差、油井寿命短的问题,为稠油油藏勘探开发提供有力的技术支撑。     

高温缓凝剂LY的合成及在低密度水泥浆中的应用

随着石油勘探开发向深部油气层发展,固井长度增加,井底温度升高,需要提高缓凝剂的抗温能力并降低其温敏性。本文首先以AMPS和IA(衣康酸)这两种单体为原料合成共聚物,通过单因素实验法优化合成条件,得出最优合成条件为n(AMPS):n(IA)=50:20,反应温度60℃,引发剂加量1%。再将AMPS/IA共聚物与一种多羟基羧酸盐复配得到新型高温缓凝剂LY,并将该缓凝剂LY应用于低密度水泥浆体系中,通过中、高温条件下的稠化时间对比说明缓凝剂LY对温度的敏感性,实验证实LY的温敏性较小;并通过缓凝剂LY对水泥浆流变性的影响说明缓凝剂的分散性及稳定性,结果证明缓凝剂LY的稳定性较好,并可改善水泥浆的流变性;通过125℃下的高温稠化曲线可知该缓凝剂可抗温度达到125℃,具备高温缓凝剂特性,能够满足固井的要求。再通过XRD谱图分析缓凝剂对低密度水泥石的影响,并最终探讨缓凝机理。     

提高G级高抗硫酸盐油井水泥物理性能的措施

通过对G级高抗硫酸盐(HSR)油井水泥存在的缺陷与不足的分析,采取相应的工业生产措施,包括合理的配料方案、科学的煅烧方法、有效的磨制措施,得到物理性能优于国家标准的油田固井水泥。