高炉矿渣改善固井水泥界面胶结性能研究

基于对双界面封固系统的认识和对高炉矿渣物化特性的分析，研制了用于模拟固井界面胶结的试验装置，利用胶结强度模拟试验等方法评价了高炉矿渣水泥体系的性能。结果表明，矿渣和激活剂加量范围分别为25％～35％和3.5％～4.5％时能明显提高水泥第一界面的胶结强度，且受养护温度的影响较大；矿渣水泥在干心、水湿和有滤饼3种界面条件下的第二界面胶结性能都优于基浆，第二界面胶结强度远小于第一界面，体系性能满足现场固井要求。试验证实了模拟装置的可行性，高炉矿渣独特的水化特点、良好的界面亲和性及与水泥间的颗粒级配为解决固井工程中的界面胶结问题提供了实际可行的解决方案和必要的理论依据。     

水泥矿渣固井液在胜利乐安油田草4定向井固井中的应用

钻井液对水泥浆的污染及水泥浆与泥饼不相容性是影响顶替效率及固井质量提高的主要原因,为此,开发研制了水泥 矿渣体系.文中以草4-2-斜217井和草4-7-斜219井为例介绍了该技术在胜利油田乐安区块的现场应用情况.室内试验和现场应用证明:水泥 矿渣体系与钻井液相容性好,钻井液顶替效率高,二界面胶结质量好;失水性能易于控制,API失水量根据需要可调;体系早期强度高,满足射孔开采要求;体系流动性能好,流性指数和稠度系数满足现场施工要求;水泥石胶结强度较原浆水泥石明显提高.该体系目前已经在该地区应用6口井.     

钻井液转变成固井液的固井技术研究

通过向钻井液中加入高炉矿渣和其它化学处理剂,可将钻井液转变成固井液(MTC)。高炉矿渣是一种具有水硬性质的颗粒材料。文中介绍了筛选矿渣,分析了影响矿渣水化反应和形成强度的因素,建立了钻井液转变成固井液的室内实验方法,研究了钻井液转变成固井液的液体性能和固体性能,评选出1种激活剂、2种分散剂和3种调凝剂,完成了密度1.50~1.70g/cm3、流动度21~26cm、API失水小于100mL、无游离水、稠化时间180~300min、24h抗压强度大于13MPa的MTC固井液配方。经冀东油田用常规固井设备和工艺在φ244.5mm套管固井中施工5口井。这5口定向井的钻井液类型有聚合物钻井液、正电胶钻井液和小阳离子钻井液。钻井液转变成的MTC团开液密度为1.62~1.81g/cm3,具有可泵性好、固化物抗压强度发展快等特点,测井表明固井质量合格,与用油井水泥固井相比可节约固井材料费约75%。     

井筒无钻井液固井技术

空气钻井完井后需要转化好钻井液才能下套管进行固井作业。转化钻井液不仅浪费材料，还会带来诸如井壁稳定、防漏、套管挤毁、环空封固质量差等一系列技术问题。通过优化水泥浆性能，采用正、反注水泥工艺，实现了空气钻井后不转化钻井液直接下套管进行固井作业，既保证了施工安全和质量，还缩短了完井周期。现场进行了9口井的实际应用，最大井深3000 m，固井一次成功率100%，固井合格率100%。     

水泥窑灰替代粉煤灰的固井水泥浆体系研究

以50%API G级水泥和50%粉煤灰组成的混合材,并以0%、5%、15%、30%窑灰替代混合材,在20℃评价窑灰在粉煤灰水泥浆中的应用性能。结果表明,随着窑灰替代量的增加,水化反应的诱导期逐步缩短、热流曲线的峰值到来时间逐步提前、静胶凝强度的发展时间及稠化时间呈现缩短趋势,说明窑灰具有低温早强作用;虽水泥浆表观黏度随窑灰替代量增加有所降低,但水泥柱上下密度差仍在0. 025～0. 033 g/cm~3之间以及API失水呈现减少趋势,说明窑灰具有稳定水泥浆体的作用;可能由于窑灰属于非胶凝材料,累计放热量、绝热条件下的最高温升及后期强度(6 d)均呈现下降趋势。上述结果表明,在构建低温早强和低水化热的深水固井水泥浆体系构建中,窑灰应具有应用潜力。     

低密度高炉矿渣水泥浆固井技术

针对长庆油田低压易漏地层团井水泥浆返高和固井质量存在的问题,用高炉矿渣、膨润土设计密度1.40～1.60g/cm³的矿渣膨润上水泥浆,用矿渣和钻井液设计密度1.40～1.60g/cm³的矿渣MTC浆,用矿渣和多功能钻井液设计密度互1.40～1.60g/cm³的矿渣UF浆。对三种低密度矿渣水泥浆的抗压强度、凝结时间、流变性和稳定性进行了试验研究。室内研究结果和现场试验结果表明,三种低密度矿渣水泥浆水泥石抗压强度高,水泥浆流变性好,体系稳定。低密度矿渣膨润土水泥浆现场施工方便,固井质量优质率平均约80%.低密度矿渣MTC浆和矿渣UF浆现场施工有局限性,但其对提高固井质量的技术优势必将引起固井界人士的关注和研究应用。     

糖甙钻井液井况下的固井技术

南海北部湾海域涠洲组硬脆性泥页岩地层水敏性极强,以前使用常规水基钻井液钻井,经常发生井壁坍塌、卡钻等复杂事故。在2007年进行的WZH6-9-3探井作业中,选用了一种新型的水基钻井液SMB糖甙钻井液体系,该钻井液不但具有优良的抑制性和润滑性,而且还能满足环保排放的要求,非常适合水敏性地层的钻井作业。虽然,SMB钻井液体系具有很多优点,但是其主要成分"糖甙"对固井水泥浆却有很强的缓凝作用,这给后续的完井作业,特别是固井带来了非常严重的影响。在这口探井的?244.48 mm油层套管固井中,针对上述固井难点,通过大量的室内试验研究,筛选出了受糖甙钻井液影响小的水泥浆体系,并研制开发了一种专门针对糖甙钻井液的新型前置冲洗液。该井段固井施工顺利,固井质量优良,完全满足测试要求。     

微珠低密度水泥固井

本文通过室内研究及现场试验,提出在油井水泥中加入一定配比的空心微珠的低密度水泥,可以满足低压地层固井作业的需要、同时提出这种水泥在应用中的注意事项。     

钛铁矿高密度水泥固井

钛铁矿高密度水泥是用95℃水泥为基料,钛铁矿粉为填料的水泥产品。水泥干灰密度≥4×10~3kg/m~3,经四川石油管理局川西北矿区8口井的固井实践表明:高密度水泥与缓凝剂、减水剂配伍;采用单车配,单车抽注。达到水灰比低,水泥浆密度大,流动度好,保证了高压井的正常施工和良好的固井质量。     

多功能钻井液可提高固井质量

矿渣是一种潜在的水硬材料,在水基钻井液中加入少量细目矿渣即配成多功能钻井液。固井时,用多功能钻井液和矿渣,并加适量激活剂即配制成矿渣钻井液固化液,可实现固井。文中介绍了多功能钻井液的性能和固化试验,矿渣钻井液固化液中激活剂扩散试验及抗压强度、流变性、稳定性、初终凝时间和硫酸盐侵蚀试验。认为,多功能钻井液在井下条件下,时间长了也可固化;激活剂能扩散到滤饼和未被顶替走的多功能钻井液中促其固化;矿渣水泥石能抗硫酸盐侵蚀,可满足固井要求。多功能钻井液提高固井质量技术特别适用于大位移井、水平井固井。     

钻井液转化为固井液固井的研究及现场应用

本文着重介绍ＭＴＣ的固化原理，室内实验结果评价，现场施工配注工艺及应用效果。     

推广矿渣MTC技术提高固井质量

矿渣MTC浆是由钻井液转化而成,与传统的油井水泥浆相比,具有与钻井液相容性好,利于提高顶替效率;矿渣MTC浆固化体强度抗钻井液的污染能力强;滤失低、沉降稳定性好、触变性好等优点,加之矿渣MTC浆还能采用钻井泵施工,这些都促进了固井质量的提高。     

一种新型低密度矿渣固井液

针对漂珠、空心玻璃微珠等减轻剂价格昂贵、使用量大、其浆体与钻井液相容性较差等问题,借鉴钻井液转化为水泥浆（MTC）技术,直接以矿渣作为胶凝材料替代油井水泥配制固井液,并研究了配套的激活剂和缓凝剂。通过大量的室内实验,初步筛选出一种碱金属氢氧化物JHQ和一种碱金属硅酸盐JGY作为激活剂,并最终确定他们的掺量分别为3%和2%,此时固化体3 d的抗压强度可达到12.5 MPa ;体系采用的缓凝剂HNJ主要靠分子中α和β位羟基羧酸基团能与Ca2+有很强的螯合作用,形成高度稳定的五元环或六元环,部分吸附于矿渣颗粒上,阻止水化产物性能,以达到延长工作液稠化时间的目的,浆体稠化时间与缓凝剂HNJ掺量几乎呈线性增长趋势;体系选用具有提高浆体稳定性和控制失水能力的膨润土类悬浮剂GYW-201,并配合使用悬浮稳定作用强的高聚物悬浮剂GYW-301。结果表明,矿渣固井液适用温度为50~90℃,密度在1.30~1.50 g/cm3范围可调,具有成本低、失水量低、沉降稳定性良好、与钻井液相容性好、稠化时间线性可调、低温下强度发展迅速等优点。该体系已应用于江苏油田现场作业,固井质量良好。因此该矿渣固井液可替代低密度水泥浆,用于低压易漏井、长封固段、欠平衡井等固井施工,降低固井成本。      

低密高强矿渣浆体系固井工艺技术

针对胜利油田低压、易漏、长封段井情况，研究出了低密、高强矿渣浆体系及配套固井工艺技术，该技术能够显著提高低密度矿渣浆的沉降稳定性、体积稳定性，减少游离液含量，降低失水，大幅提高矿渣石的综合性能。多井次的应用表明：该技术工艺简单，能降低固井施工风险，节约固井成本，提高固井质量。     

大港油田马东深层矿渣MTC固井技术

分析了马东深层固井存在的难点，研制出了适合马东深层固井要求的矿渣MTC体系，该体系具有流变性好、紊流临界排量低、与钻井液相容性好、静胶凝强度过渡时间短、沉降稳定性好、具有微膨胀特性等特点。在马东深层2口井的试验应用表明，第一和第二界面固井质量均达到了优质，社会效益及经济效益非常明显。     

低密高强矿渣浆体系固井工艺技术

针对胜利油田低压、易漏、长封段井情况,研究出了低密、高强矿渣浆体系及配套固井工艺技术,该技术能够显著提高低密度矿渣浆的沉降稳定性、体积稳定性,减少游离液含量,降低失水,大幅提高矿渣石的综合性能。多井次的应用表明:该技术工艺简单,能降低固井施工风险,节约固井成本,提高固井质量。