调整井防窜水泥浆体系研究

一些老油田经过长期的分层布井、三次加密钻井、高压注水和大排量强抽,形成了地下高压层、常压层、低压层共存的多压力体系,同时层间压差大,产层水淹严重,给固井质量带来了严重影响,一次合格卒逐年下降,固井质量差已成为影响油田开发和钻井的严重技术难题.而油气水窜在调整井固井中显得尤为突出,提高固井质量已成为油田开发和钻井亟待解决的问题.文中进行了膨胀水泥浆的特性分析、防窜性能测试和沉降稳定性试验,通过评价、筛选外加剂,优选出一套能提高调整井固井质量、满足固井要求的失水量超低、防窜稳定性好的水泥浆体系.     

百色油田调整井固井技术研究与应用

百色油田由于注采不平衡,纵向上形成多压力层系,给调整井固井带来很大的困难,通过分析百色油田调整井固井封固后环空油气水窜槽的原因,认为提高调整井固井质量必须改善水泥浆在井下的胶结环境和提高水泥浆的防窜性能。百色油田调整井采取的主要固井技术措施施为,使用双纠套管扶正器,使套管居中不偏心,采用快体冲洗液,并加以大量的低密度水泥浆前置液,尽量消除泥饼对水泥胶结的影响,提高界面胶结强度和质量,采用具有直角稠化,短侯凝,超短过滤,低失水,高早强,微膨胀性能的防窜双凝水泥浆体系和环空憋压候凝措施,达到压稳,防窜的目的,在水泥浆中引入膨胀剂和套管内敞压候凝技术,消除因内部压力和水泥浆固有的膨胀－收缩特性而造成的微缝－微孔隙,实现环空密封。经6口井现场应用表明,该固井工艺技术措施解决了百色油田薄油层,薄隔层的封固难题,提高了百色油田的固井质量。     

F17C油井水泥膨胀降滤失双效剂的应用研究

调整井固井作业中的流体窜流问题一直是国内外尚未解决的技术难题之一,这一问题在江苏油田老区调整井固井作业中尤为突出,针对江苏油田老区调整井,特别是油水同层井的固井难题,研究开发出同时具有塑性体膨胀,硬化体膨胀和降滤失双效作用的水泥浆体系,有效地解决了固井施工中的水泥浆脱水失重,收缩失重及硬化体积收缩所造成的微间隙,因而大幅度提高调整井的固井质量,经30余口井的现场实验证明,该水泥浆体系流变性好,失水量小,稠化曲线呈直角,早期抗压强度高,且使水泥浆在塑性状态和硬化后均能膨胀,属一种技术领先的新型多功能油井水泥外加剂,F17C膨胀降滤失剂的应用从很大程度上解决了江苏油田调整井的固井难题,固井优质率明显提高,因而具有很好的推广应用价值。     

二连油田加密调整井固井技术研究与应用

分析了影响二连油田加密调整井固井质量的原因,提出了控制钻井液的切力和黏度、选用高效冲洗液、油层段采用短过渡低失水微膨胀早强水泥浆、合理使用套管外封隔器等保障固井质量的技术措施.通过室内研究,引入了去油清污型高效冲洗隔离液,以优质的降失水剂和早强剂等为主剂配制出了适合油层段的水泥浆.该套提高固井质量的技术措施于2006年在三连油由加密调整井中进行了应用,固井质量较以前提高了17%以上,取得了较好的效果.     

DWA-I防窜水泥浆的研究和应用

介绍了油井水泥降失水防窜剂DWA-I的研制方法,研究了DWA-I水泥浆的低失水、微膨胀、直角稠化等性能.结果表明:在35～50 ℃内,DWA-I加量为4%时,水泥浆失水量小于50 mL;水泥石渗透率比净浆降低了90%以上;1～6 h的水泥石膨胀率达1%～1.38%;初始稠度为8 Bc,20～80 Bc过渡时间为3 min,呈直角稠化.该剂自1999年起分别在大庆、吉林油田不同区块的调整井应用了98口井.固井质量分析表明,应用DWA-I水泥浆固井,在固井施工顺利的同时,无环空窜槽现象发生,固井合格率为100%,固井优质率为87.2%.该剂能有效地控制地层油、气、水窜,满足调整井固井施工和提高固井质量的要求.     

华北油田复杂井固井技术

针对华北油田二连阿南，哈南高压注水采油区块和冀中潜山深井区块固井难度大和固井质量差等问题。华北石油管理局钻井工艺研究院在二连地区采用早强，膨胀和低失水水泥浆，并配合使用套管外封隔器，两凝固井工艺技术。解决了低温高压注水调整井固井作业中存在的问题，提高了固井质量；在冀中地区采用低密度，高强度，零析水，成膜型降失水水泥浆，配合采用双压双凝固井工艺技术，有效防止了井漏，油水互窜等井水复杂事故，提高了固井质量。早强，膨胀和低失水水泥浆低温早强，失水量小于200mL，在凝结过程中能产生有效膨胀，初凝和终凝时间较短，能有效防止气窜及油水互窜，成膜型降失水水泥浆失水量小于100mL，密度和稠化时间易调；有机塑性高分子胶粒在水泥凝结过程中由于被压缩而微膨胀，能有效补偿水泥石孔隙压力，达到防窜，改善水泥石韧性和变形能力的目的。     

高温深井水泥浆体系在徐闻X1井的应用

针对徐闻X1井井底静止温度高达160℃给油层套管固井带来的技术难题,首次选用了适于井温范围在90~150℃的高温深井固井水泥浆体系应用于该井。对高温新型降失水剂TW 110L和缓凝剂TW 302L等外加剂进行了室内试验,在施工现场与固井所用的水样、水泥和硅粉进行了配伍性试验。现场试验表明:该水泥浆体系在高温下性能稳定,稠化时间易于调节,过渡时间短,稠化曲线基本呈直角,且水泥石抗压强度符合质量要求,能满足徐闻X1井油层套管的固井需要。高温深井水泥浆体系在徐闻X1井油层套管固井的成功应用表明,该体系能解决由于井下高温而引起的固井技术难题。     

用套管外封隔器及早强水泥浆体系配套提高二连油田调整井固井质量

套管外封隔器与早强油井水泥桨体系配套应用的综合固井工艺技术,在华北二连油田阿南砂岩油藏阿31断块的应用,很好地解决了多年来该高压注水断块油水井固井质量差的技术难题,为阿南及哈南高压注水砂岩油藏油水井固井质量的提高探索出了一条行之有效的途径。建议以后在二连油田阿南及哈南砂岩油藏进行调整井固井时,套管外封隔器以下油层段使用具有早强、低失水、零析水、微膨胀特点的水泥浆体系。     

三元共聚物抗盐降失水剂在塔河油田石炭系盐层固井中的应用

塔河油田石炭系盐层分布广泛,以纯岩盐为主,埋深在5100～5400 m之间.由于井深,井底温度高,石炭系盐层蠕动能力很强,在未下套管的裸眼中,导致盐层井段水泥浆封固质量较差,并存在不同程度的套管变形或挤毁现象,造成许多井没有完成地质任务. 研究评价了三元共聚物降失水剂DZJ-Y及其优化含盐水泥浆体系.结果表明,三元共聚物降失水剂具有良好的抗盐能力,在饱和盐水条件下能够较好地控制水泥浆失水.在塔河油田T914井φ 244.5 mm/φ 250.8 mm组合技术尾管固井取得成功,盐层段固井质量为优质.现场应用表明,抗盐水泥浆体系具有良好的流动性,失水控制良好,稠化时间可调;水泥石强度普遍较高,有利于提高水泥环的胶结质量;该水泥浆浆体均很稳定,没有析水和沉降;API失水量低,且能产生微膨胀,有助于提高固井质量.该抗盐降失水剂有效地提高了塔河油田石炭系盐层井段固井胶结质量.     

小井眼固井水泥浆流变性研究

小井眼井是继水平井后的又一种新型钻井技术。小井眼井由于井径小,环空窄,其在固井时面临着许多技术难点。从水泥浆体系的流变性能出发,研究配制出了一种用D级水泥作为添加剂的低黏水泥浆体系。经过流变学计算分析,该水泥浆体系能够满足大多数小井眼井固井时的紊流顶替,且该体系失水小,零自由液,水泥浆体系稳定性能好,水泥石抗压强度和抗冲击强度高,稠化时间能确保固井施工安全。     

水力脉冲振动技术提高固井质量的研究与应用

河南双河油田长期以来经过分层布井、三次加密钻井、高压注水和大排量强抽,形成了地下高压层、常压层、低压层共存的多压力体系,层间压差大,产层水淹严重等情况,由此,给固井质量带来严重影响,固井质量一次合格率逐年下降。通过调研得知在建筑行业的混凝土浇注过程中,采用振动脉冲技术可清除蜂窝孔洞而使水泥石胶结致密,从而提高混凝土与钢筋间的胶结强度,依据这种原理,在固井施工过程中采用振动技术,水力脉冲振动器产生的振动波,能有效地改善水泥浆与地层、套管的胶结质量,可以提高环空封固段内水泥石胶结质量。     

动态复杂压力下的水泥浆体系及性能评价

为了提高渤海油田动态复杂压力体系下的调整井固井质量,满足注水泥期间周边注水井不停注的要求,针对压力体系紊乱复杂、储层段固井质量差、层间封隔不良等固井难题,利用自主设计研发的抗动态水分散性能评价装置、界面胶结防窜性能测试装置和塑性体体积测试装置,形成了适用于动态复杂压力下的水泥浆防窜性能综合评价方法。通过抗动态水分散剂、膨胀剂、增韧剂以及缓凝剂等外加剂材料的评价与优选,开发出一套适用于渤海油田动态压力体系固井的新型防窜水泥浆体系,该水泥浆较目标区块原始体系抗压强度提高18.6%、胶结强度提高28.7%、抗水窜压力提高60.8%。在蓬莱油田完成了4口井的现场应用,固井质量较邻井提高22.3%～37.5%。应用表明,新型防窜水泥浆体系具有优良的防窜性能,可大幅提高复杂压力体系下的调整井固井质量,满足注水泥期间注水井不停注的要求,推广应用前景广阔。      

AWG抗渗固井水泥研究与应用

本文介绍了新型固井材料AWG抗渗水泥的各项物理性能。通过室内实验,确定了AWG水泥体系增强剂、AWG水泥浆体系缓凝剂和分散剂,研究了AWG水泥浆体系的配伍的现场应用及缓凝剂对水泥浆体系性能的影响。AWG抗渗固井水泥属于硫铝酸盐水泥系列的一种新型国井材料,AWG水泥具有速凝、早强、短候凝、抗渗、防水气窜、微膨胀、耐腐蚀、抗锈蚀等特性。通过在大庆油田萨中、萨南东部和杏七区、北一区4口井现场应用表明,使用AWG水泥国井后8h测声幅,得到良好的固井质量,达到国内领先水平。AWG水泥在高、低压共存的多压力层系复杂地质情况下使用,能有效地提高调整井、疑难井的固井质量,适用于调整井、疑难井固井、小眼井固井、各种表层套管固井及海上固井。     

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。     

川渝地区深井超深井固井水泥浆防污染试验

为解决深井、超深井固井水泥浆与钻井液的相容性问题,在分析钻井液对水泥浆稠化时间的影响以及深井常用钻井液处理剂与深井常用高温水泥浆进行混合流体的流变性能、高温、高压稠化时间试验的基础上,提出将深井常用的聚磺、钾聚磺两种中高温钻井液体系与深井常用的高温水泥浆体系进行体系间混合流体相容性试验的方法。由此筛选出对水泥浆有促凝作用的钻井液处理剂,来指导钻井液处理剂的选择;并对现有水泥浆相容性试验标准和防污染工艺技术措施进行了评价,总结出适合深井井下实际情况的水泥浆相容性试验方法和固井前钻井液性能调整技术、偏心环空隔离液技术、提高套管居中度技术、水泥浆防污染等措施。现场实践结果表明,固井水泥浆防污染技术能确保深井、超深井固井作业的安全。最后建议根据不同地区特点建立一套较为全面的水泥浆防污染体系,以此来提高固井质量。     

水泥浆异位吞吐对调整井油层固井质量的影响及预防

调整井固井质量往往不高,这是由于长期大量的注水采油,使地层压力、温度和水泥浆的吸热环境发生了变化。再由于固井工艺的特点,决定了返至环空水泥浆的温度最高点不在井底油层段,而在距井底一定距离的地方。返至环空后,温度高的水泥浆优先进入初凝期,并开始失重,使下部未凝固的水泥浆吸纳较高压力地层的流体,同时加速向低压层失水,这就是水泥浆的"异位吞吐",结果使水泥浆固井质量不高。文中分析了水泥浆"异位吞吐"的原因,并提出了预防措施。经数十口井试验,只要采取优选水泥浆降失水剂的类型和剂量的措施,对提高固井质量十分有效。     

靖南区块漏失井固井工艺研究

为了提高苏里格气田靖南区块漏失井填充段固井质量,考察了不同堵漏剂对水泥浆性能的影响,研制了一套适合该区块的轻珠堵漏水泥浆体系。首先优选出植物颗粒（A）、纤维混合物QD-2和复合纤维DF-NIN堵漏剂,并通过正交实验可知,3种堵漏剂的质量分数分别按照2%、2%和3%复配堵漏效果最好,水泥石的抗压强度为7.6 MPa。通过堵漏性能评价可知,水泥浆的漏失量大幅度降低,且基本性能均满足固井质量要求。通过对该区块地质特征进行调研,制定出一套新的固井工艺技术,该工艺技术在靖南区块试验8井次,其一界面固井质量合格率均在95%以上,二界面固井质量合格率均在99%以上。这说明轻珠堵漏水泥浆体系及漏失井固井工艺能大幅提升填充段固井质量,最大程度地满足漏失井全井段封固质量的要求。      

页岩气长水平井段防气窜固井技术

页岩气开发的核心技术为水平井配合大型水力压裂,而固井质量不佳已成为页岩气完井和实施储层改造的主要瓶颈问题。为此,以四川盆地页岩气开发区块为例,探索了水力压裂作用下保持水泥环力学完整性的方法及其配套工艺技术措施。研究结果表明:(1)采用模拟套管刚度的近钻头三扶正器通井钻具组合,可以降低长水平段页岩气井套管下放难度,提高下套管时效和安全度;(2)研制的高效洗油冲洗隔离液体系在常温至120℃下的冲洗效率均大于90%,能够保证水泥浆对油基钻井液的顶替效率和井壁的有效胶结;(3)确定了该区长水平段固井韧性防窜水泥浆凝固后的性能——水泥石弹性模量应小于7 GPa、三轴强度最好大于40 MPa,以减轻和避免压裂时的水泥环破坏;(4)形成的钻井液调整、预应力固井、地面高压泵注工艺等配套技术提高了页岩气井固井质量。2015—2016年期间运用上述系列固井技术在四川盆地开展了85口井固井作业,平均井深4 832 m,平均水平段长1 560 m,固井质量优质率达89.58%;水平井固井后候凝期间无环空带压,钻完井及试油期间环空气窜得到明显改善。结论认为,该配套技术可以保证并提高长水平段页岩气井的固井质量。     

纤维防漏增韧水泥浆应用研究

在室内进行纤维水泥防漏实验研究和纤维水泥增强增韧实验研究的基础上,进行了纤维防漏增韧水泥浆应用研究。试验中选择了低弹矿物纤维ZRF,该纤维分子链中含部分亲水基团,在一定范围较易分散,可以杂乱地分布于水泥浆中,使水泥硬化后具有显著的抗冲击性,射孔试验结果证实了纤维的这种作用。地面模拟实验结果和现场固井应用试验说明,防漏增韧水泥浆体系能够满足现场固井施工要求,既能提高水泥石韧性,又具有防漏功能,同时解决了固井过程中的水泥浆漏失和水泥石脆性的难题,有利于提高固井质量,延长油气井寿命。