低密度高强度水泥浆固井技术在吐哈油田的应用

吐哈油田属于低压低渗油藏,井下漏失问题一直是钻井和固井过程中的最大难题,为解决长封固井段固井、低压易漏井固井、全井封固的气井固井和使用微泡沫钻井液钻井后的固井的难题,采用低密度高强度水泥浆体系固井.经现场应用表明,低密度高强度水泥浆通过合理调整外加剂的加量,水泥浆的稠化时间和其它性能可任意调节,在温度为40～90 ℃下,密度为1.3～1.6 g/cm3时,该水泥浆体系稳定,流变性能良好,抗压强度高,失水量低,游离液低,凝结成水泥石后体积不收缩,结构致密,渗透率低并有一定的防窜能力.该水泥浆有效地解决了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,固井合格率为100%,优质率为70.8%.     

长封固段低密度水泥浆固井技术

晋古13井是一口井深为4988.56 m的奥陶系潜山预探井,三开完钻后,要求在2780～4987.5 m井段下入φ 177.8 mm尾管进行固井,重点封固好3886～4366 m的油层井段.由于本井存在盐膏层、煤层及溶孔和裂缝型地层,钻井过程中曾发生垮塌和漏失,且裸眼段地层井径大而不规则,套管重叠段环空间隙小,水泥封固段顶底温差大等客观因素,需一次封固水泥2200多米,存在许多困难和风险.通过研制低密度水泥浆体系,优选G309、G301、GH-9和ZW-1控制水泥浆性能,采用适当的固井技术措施,保证了施工的顺利,固井质量达到了优质,为长封固段、高温井、复杂井的尾管固井施工积累了成功的经验.     

针对裂缝性地层的低密度高强度韧性水泥浆体系研究

针对鄂南区块产层段延长组由于裂缝发育而导致的固井过程中水泥浆易漏易污染问题,以低密度、防漏、增韧为指导原则,开发低密度高强度韧性水泥浆进行下部产层段的有效封固。通过研发出塑性减轻剂,优选出适合固井用的水性环氧树脂乳液、纳米液硅,提出了环氧树脂-纳米液硅协同增强水泥石性能新方法,研发了密度为1.65 g/cm3环氧树脂-纳米液硅低密度高强度韧性水泥浆。性能测试表明,浆体失水量能控制在40 mL/30 min内,稠化时间具有较合理的时间范围,水泥石具有较高抗压强度,弹性模量不大于7.0 GPa,水泥石具有较好的弹塑力学性能,对储层的污染伤害程度低,实现了低密度、高强度、增韧目标,有利于后期储层压裂改造作业,为鄂南区块古生界天然气勘探开发提供了技术支撑。      

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。     

低密度水泥浆固井技术研究与应用

在压力系数低、易漏地层,特别是裂缝型、溶洞型碳酸盐岩地层固井中,采用密度为1.88 g/cm3左右的常规水泥浆固井,极易引起井漏,造成固井失败,固井质量不合格.根据紧密堆积理论,采用水泥 溧珠 微硅不同粒度的颗粒级配,研究出了低密度水泥浆体系.通过实验得出添加剂在不同密度下的干混最佳比例,从而达到了水泥浆低密度高强度的目的.该水泥浆在塔里木油田轮古地区20多口井中应用取得了很好的经济效益,特别是在井深6008.54 m的开窗侧钻水平井的ψ127 mm尾管固井中,水泥浆最低密度已达到1.20 g/cm3,固井质量全优.该水泥浆在固井中的密度在1.10～1.60 g/cm3范围内可调.     

低密度水泥浆固井技术

针对延长油田股份有限公司西区采油厂的地层特性、储层特点和固井难点,研制出了适合西区采油厂的地层条件、一次上返低压易漏固井用水泥浆体系,以及与产层固井低失水水泥浆体系相配套的固井工艺技术.通过对室内研究与现场施工的总结分析,证明了现场固井设计的合理性,同时固井质量大幅度提高,达到了项目的研究目的,对今后其他地区和气井长裸眼固井具有一定的指导意义.     

低压易漏深井大温差低密度水泥浆体系

针对塔中低压深井长封固段大温差固井面临的低密度水泥浆高温稳定性差、易漏失、返出井口后长时间无强度等固井技术难题,开展了密度 1.20~1.60 g/cm3大温差低密度水泥浆体系研究。从抗压、抗剪切性能、颗粒形态等方面对漂珠进行优选;基于颗粒级配原理,从提高水泥浆稳定性和抗压强度出发对减轻剂、填充剂、超细材料进行优选及合理组配,结合缓凝剂和降失水剂之间的协同作用,设计出一套长封固段大温差低密度水泥浆体系。实验结果表明:该低密度水泥浆体系流变性好,失水低,模拟工况条件下,水泥浆上下密度差小于 0.02 g/cm3,稠化时间和强度发展满足施工要求,能满足温差 70~120 ℃、一次性封固 6 000 m左右的固井需要。     

塔河油田超深井盐水低密度水泥浆尾管固井技术

针对塔河油田超深井(设计井深6200～6600m)、盐层巨厚(厚度为80～400m，且埋藏深，盐膏层井深5200～5600m)、盐层上下漏失层并存等复杂地质条件，对油井水泥外加剂、外掺料的科学筛选，增强水泥石塑性和抗腐蚀流体能力，尾管使用复合套管柱，采用平衡压力固井，研究和应用抗盐抗高温低密度水泥浆固井技术，提高了塔河油田深井盐层固井质量和成功率，成功解决了困绕多年的塔河油田盐层超深井固井难题。     

低密度高强度水泥浆在哈萨克斯坦油田热采井的应用

哈萨克斯坦Karazhanbas油田发育多套储层,但分布不均,是一个受构造控制的断块型的边、底水稠油油藏,埋深为300～500 m,地质构造非常复杂.针对该油田稠油热采的固井技术难题,根据紧密堆积理论、超细活性矿物材料物理化学性能和加工技术,研制出了由混合减轻增强材料BCE-620S以及配套的低温促凝早强剂等外加剂组成的低密度高强度水泥浆.该水泥浆在低温下具有良好的沉降稳定性、稠化时间短且可调、水泥石致密且不收缩、抗压强度发展快且强度高、游离液为零、API失水量低及防漏能力好以及良好的水泥石抗高温强度衰退性能.配合隔离液技术及相应的固井工艺技术,该水泥浆在该油田已成功固井10余口,经测井显示固井质量优良.     

克拉玛依油田成功使用微珠低密度水泥浆固井

由新疆油田钻井工艺研究院化验中心、钻井公司固井技术服务公司、新疆油田开发公司西北缘项目部共同承担的克拉玛依油田八区在钻井生产中,成功地运用微珠低密度水泥浆固井4口,各项技术指标均达到设计要求。 在新疆油田公司2003年开发方案中,计划在八区钻井198口井,是该公司2003年原油产量达到1060     

一种深井固井低密度水泥浆

经试验研究,用硅藻土(中国产)、G级水泥及非CaCl_2类早强剂配制出密度为1.35—1.60 g/cm~3的低密度水泥浆。室内评价了其常规性能及压力对其性能的影响。结果表明。该水泥浆密度可调范围大;硅藻土水泥浆具有较好的综合特性,即水泥浆凝结后的水泥石强度高。稠化时间可调,水泥浆混配容易,流动性好,水泥浆密度受压力影响不大,能适应低压易漏深井固井的要求。     

多底井注水泥用液体乳胶水泥浆

研究出的低失水高分散性防气窜乳胶水泥浆是一种以乳胶聚合物分散剂为主要成分的水泥浆，通常像合成橡胶。乳胶水泥浆与非乳胶水泥相比具有以下特性：①较高的抗折、抗拉强度；②较高的防裂性；③较小的渗透率和收缩率；④较好的粘结、抗压强度；⑤较好的防气侵能力；⑥不用分散剂就有较好的流变性；⑦较好的滤失性能；⑧较短的凝结时间；⑨较低的水灰比。室内试验结果表明，乳胶水泥浆确定具有以上这些特点。在多底井中用乳胶水泥通过侧孔进行尾管水注泥，能防止水泥石在连接点破裂和裂纹向整个水泥柱扩展，以免损害水泥胶结的完整性；乳胶水泥具有较好的抗脆型性及较小的收缩性，能对尾管提供长期支撑，是多底井固井理想的水泥浆体系。     

国外深水固井水泥浆技术综述

深水固井面临着诸多的挑战，如低温、潜在的浅层水窜和气窜、地层孔隙压力和破裂压力之间“窗口”狭窄，地层易压漏、水泥浆温度的演变、顶替差等，提出满足深水低温固井的水泥浆的基本性能要求是：①水泥浆密度低；②低温下较短的过渡时间和优良的抗压强度；③低失水；④好的水泥浆完整性；⑤水泥浆与套管和地层的密封和胶结等长期性能好；⑥顶替效率高。介绍了国外常见的几种深水固井水泥浆技术，包括快凝石膏水泥浆体系、PSD水泥浆技术、高铝水泥、充气水泥浆技术和其他水泥浆技术。最后就深水固井应重点注意的几个问题提出了建议。     

用于封固气层的泡沫水泥浆固井技术

鄂尔多斯盆地各气层压力相差较大，气层及气层上下含水，并有膏岩夹层，影响了水泥浆的顶替效率及水泥石的凝固和胶结。试验了多种水泥浆体系。还是出现了下部气层段声幅偏高的质量问题，据统计有40%的井气层或气层上下声幅值偏高。因此，决定采用化学发气泡沫水泥浆封固气层。该泡沫水泥浆体系由发气剂FCA，发气剂FCB，稳泡剂FCF以及缓凝剂FCR，水和油井水泥组成。现场应用表明，化学发气泡沫水泥浆具有浆体均匀稳定，流动性好，抗压强度发展迅速，稠化过渡时间短等特点，对侵入体系的气体具有乳化分散作用，使之形不成通道，有利于防窜，37口井用化学发气泡沫水泥浆封固气层，固井1次合格率达到100%；该防窜体系现场可操作性强，满足了鄂尔多斯气田探井，开发井的施工要求。     

89105井膨胀水泥防水窜固井工艺

89105井是1口双断面调整开发井,二开钻进过程中多次发生钻井液气侵、水侵,为实现正压差钻井,防止井壁垮塌,对其固井技术难点和固井质量影响因素进行了分析,优选膨胀水泥浆体系配方,并对其性能进行了调整.根据89105井水泥浆大小样试验结果,通过先期堵漏、缩短水泥浆候凝时间、应用综合固井技术、提高水泥浆顶替效率、平衡压力等,优化固井工艺技术措施,对89105井进行了固井作业.现场应用表明,该井在施工过程中未出现漏失现象,80%封固段声幅值在5%以内,注水见效层段声幅值在30%以内,固井质量合格,为该地区同类井事先正压差作业提供了经验.     

胶乳水泥浆体系在剑门1井尾管悬挂固井中的应用

剑门1 井是四川石油管理局承钻的一口重点预探井，该井井底压力高达120 MPa，多次发生气侵、井漏。鉴于此种情况，现场决定四开钻至5004 m 中途完钻，下?177.8 mm 尾管固井。为解决深层高压井尾管固井问题，选用了胶乳水泥浆体系，对该体系的失水控制和防漏失性能、防窜性能、水泥石性能，水泥浆流变性，水泥浆的稳定性、水泥浆稠化时间进行了室内试验。工艺方面采用正注反挤、间歇式低压挤水泥的固井工艺，以减少一次注替静液柱压力过大造成的漏失，易于建立挤水泥压力。经优选水泥浆体系和采用适合该井井况的固井工艺，成功地封隔了 4584~4930 m 4 个严重漏失层，取得了较好的作业效果。剑门1 井?177.8 mm 尾管悬挂固井的成功经验可供此类复杂井固井参考。     

昆2加深井高温固井水泥浆室内研究及应用

昆2加深井是柴达木盆地第一口井深超过7 000 m的预探井。固井面临井底温度高、封固段顶底部温差大、环空间隙小、施工压力高、地层承压能力低、水泥浆受钻井液污染严重等难点。针对这些难题,通过优选抗高温性能好、对水泥石强度影响较小的外加剂,经大量实验,优选出了适宜的水泥浆体系,形成了稠化时间可调、滤失量低、稳定性好、强度高的高温水泥浆配方,确保了该井技术尾管和生产尾管的固井质量。该体系在昆2加深井固井的成功应用表明,该体系可解决由于井下高温而引起的固井技术难题。     

胶乳水泥浆体系在深井水平井的应用

针对庆深气田深井水平井温度高、易气窜的特点,在胶乳水泥浆基础上,通过优选高温稳定剂,研制出了深井水平井胶乳水泥浆体系DHL-600。室内评价结果表明,该体系在高温水平条件下具有低失水、无游离液、水泥浆及水泥石上下层密度差小、沉降稳定性好、防气窜等特点。在庆深气田升深平1井和徐深1-平1井2口深层气井水平井中应用,没有发生气窜且固井质量良好。室内实验和现场应用表明,该水泥浆体系能够满足深井气井水平井的固井施工和固井质量的要求。     

国内外高温深井固井技术研究现状

随着当今探井向深井、超深井的发展,高温深井的固井也变得越来越重要.高温深井中,经常遇到高压油气层,需要用高密度水泥浆体系来平衡地层压力,同时为了防止高压地层油气水窜,需要在体系中加入防气窜剂;为防止高温油气井、气采井、地热井中温度压力的变化引起的应力破坏水泥环的整体性,国外开发了柔性水泥浆技术;另外对于含有CO2腐蚀的高温油气井,国内外常采用特种水泥体系.本文详细介绍了这几种高温深井固井新技术以及它们在国内外的的应用发展现状.     

深井水泥石低温下强度增长剂的应用

针对中原油田油气层埋藏深、油气分散、地温梯度高、深井井底温度高、封固段长、水泥浆低温下不易凝固、水泥石强度发展慢等问题,研制出了一种水泥石增强剂G606.这种外加剂加入水泥浆后对流动度影响不大,降低了水泥浆失水量,对稠化时间有一定的影响,特别是低温下稠化时间大大缩短.现场应用表明,采用增强剂G606配制的水泥浆性能稳定,可调性强;稠化曲线呈直角,有利于阻止油气水窜槽,低温下水泥石强度发展快,克服了低温下水泥浆长期不凝固的难题,完全可以满足正常测井和井下作业需求.加入增强剂G606的水泥浆在36口深井中固井,固井施工顺利,固井合格率为100%,优良率为89%.