高温高压井水泥浆的研究与实践

讨论了高温高压对水泥石强度的影响规律。水泥石强度在温度低于110℃时随养护温度升高而增加，在高于110℃时随养护温度升高而降低，即发生了水泥石高温强度退化现象，且温度越高退化现象越严重。水泥石抗压强度在养护压力低于21MPa时随压力升高而增加；在高于21MPa时压力的影响不明显。在此基础上优选出了满足吐哈盆地预探井和科学探索井固井要求的抗高温水泥浆，该体系使用中粗硅粉高温稳定剂，RC800降失水剂，USZ分散剂和TW-200R缓凝剂。在勒七井和鄯科一井的固井实践表明，该体系高温性能稳定。施工顺利，固井质量合格。     

高温高压下石英砂粒径对油井水泥石性能的影响

在油井水泥中掺入石英砂是防止水泥石在高温高压下强度衰退的常用手段,通过在G级油井水泥中内掺35%不同粒径的石英砂,并在高温高压（240 ℃×21 MPa）下养护至180 d,来探究石英砂粒径对油井水泥石高温力学性能的影响。实验测试了加入不同粒径石英砂的水泥石的抗压强度和渗透率,分析了水泥石的水化产物和孔隙结构。结果表明,石英砂能够防止水泥石在高温下强度衰退,但是水泥石的抗压强度随石英砂粒径的减小而降低;掺入石英砂可降低水泥石的渗透率,石英砂的粒径越小,水泥石的渗透率越低。掺入较大粒径石英砂的水泥石中,生成的针状硬硅钙石较长,是水泥石具有较高抗压强度的主要原因。以300目35%加砂水泥为基础,复配其他外加剂形成高温高压水泥浆配方,在南海DX-11-2井应用,现场固井施工顺利,24 h时CBL和VDL测井显示固井质量优良。      

深井、超深井高温高压井下工具研究

针对井下工具和工艺管柱在深井超深井中高温、高压等特殊环境下各种生产措施的运用，并对井下工具和工艺管柱在各种特殊生产措施中提出的一些特殊要求展开专项研究。主要从压裂酸化、分层注水、机械卡堵水等方面对井下工具和工艺管柱进行研究，并对江汉油田分公司采油工艺研究院所在深井、超深井高温高压井下工具进行了论述和介绍，有利于指导油气田的现场施工，具有一定的实际意义。     

高温高压超深井钻井液密度设计方法探讨

在高温高压超深井的钻探中,由于形成了相对较窄的钻井液安全密度窗口,同时钻井液的密度受温度和井筒压力的影响比较大,地面所配置的钻井液密度和井筒中钻井液密度不同,因此,必须准确的计算并控制钻井液的密度,确保超深井的安全施工。在前人研究基础上,基于超深井中温度和压力对当量静态钻井液密度的影响建立了模型,并对莫深1井的钻井液密度进行了设计分析,研究了井底压力系数和井筒温度对当量静态钻井液密度的影响。     

高温高压深井射孔卡枪原因分析及对策

射孔测试(完井)联作不时发生卡枪卡钻事故。为寻找卡枪原因与对策,进行了定性分析与定量计算。针对射孔套管剩余强度研究的不足,用实物试验测得了射孔孔边的应力集中系数;考虑此应力集中系数,得到了修正的射孔套管剩余强度计算方法。分析表明,井筒准备不充分、井壁泥饼及环空完井液沉砂或固相颗粒析出埋卡封隔器,封隔器胶筒或水力锚不能缩回,地层出砂砂卡封隔器以下射孔枪,射孔炸枪,以及射孔套管剩余强度低于生产压差等是射孔卡枪的主要原因。精心做好井筒准备,保养好封隔器,加强储层出砂预测,钻井预留足够容积的"口袋",同时在确保射孔套管强度的前提下确定生产压差,可以避免射孔卡枪。     

高温高压深井直读试井电缆断裂原因探讨

为了了解高温高压深井直读试井过程中电缆断裂的原因并据此寻找对策,进行了断裂电缆失效分析和直读试井电缆受力分析。失效分析表明,断裂电缆为强度破坏;开采油树阀门开井求产所产生的横向力比先开采油树阀门再开油嘴管汇处的阀门开井求产所产生的横向力小;加重杆只微微上行,所产生的冲击载荷即为加重杆重力的2倍。据此认为,直读试井电缆断裂主要原因为,横向力、冲击力及加重杆和电缆自重的联合作用使井口电缆的工作应力大于电缆材料的强度,致使电缆在井口处断裂。为防止直读试井电缆断裂,开井时,先开采油树侧翼的闸阀,再开油嘴管汇处的阀门;同时要优选加重杆质量,直读试井施工期间,还要平稳改变油嘴。     

龙16井高温高压小井眼尾管固井技术

龙16井是四川盆地川北低平褶皱带九龙山构造上的一口重点预探井,原设计四开四完井身结构,213mm井眼钻至下二叠系志留系完钻。钻井过程中由于地质条件复杂,认识程度有限,纵向上分布多套产层并具有超高压特点,地层裂缝发育,多次出现涌漏同存复杂情况,被迫提前在飞仙关地层下入177.8mm套管固井以封隔上部复杂井段。为科学评价九龙山构造二叠系深部主要目的层和为油气开发创造条件,采用149.2mm钻头钻至5988.00m茅口组地层完钻并进行了尾管固井作业。固井作业前井下条件十分复杂,钻井液密度高达2.34g/cm3仍有强烈的油气显示,井温达139.6℃,该井固井集中体现了典型高温高压深井小井眼尾管固井的重大技术难点,该井的施工成功和各项配套工程技术措施的综合应用,为高温高压深井固井作业积累了可贵的经验。     

油井水泥石增强用材料的制备与性能评价

橡胶颗粒表面的亲水性差、与水泥胶结性欠佳,作为弹性粒子用于固井会降低水泥石的抗压强度.为改善现有技术的不足,以二苯基甲烷二异氰酸酯、聚环氧丙烷二醇、硅酸盐水溶液、重质碳酸钙等为原料制备了一种多相颗粒材料,并对其结构进行了表征.在水泥中加入多相颗粒制得水泥浆或水泥石,评价了水泥浆的流变性、稳定性和水泥石的力学性能.结果表...     

深井超深井固井技术研究现状探讨

为了提升石油、天然气等资源的开采效率与规模,深井超深井的开采成为国际油气田开采的必然趋势.同其它开采技术相比,深井超深井固井技术不仅技术应用难度大,而且需要实际油气田的具体情况,有针对性的选择合适的深井超深井固井技术进行开采作业,对开采单位的技术实力有严格要求.因此,本文将对深井超深井固井技术研究的现状与未来发展趋势进...     

南海深水高温高压气井最大环空压力允许值计算方法

深水高温高压气井普遍存在环空带压现象,而深水井通常采用水下井口,使得B、C环空无法进行泄压操作,导致深水高温高压气井在生产过程中存在安全风险。同时,现有的环空带压计算模型并未考虑腐蚀和温度对井下管柱强度的衰减作用,得到的环空带压计算值偏高,无法指导现场生产。因此,针对深水高温高压气井环空带压问题,基于深水环空带压管理推荐做法及深水井特殊情况,综合考虑地层压力衰减、产量调整、高温及腐蚀等因素对管柱强度的影响,分析环空各组件承压等级及管柱强度在深水高温高压气井实际生产过程中随服役年限的变化情况,建立了深水井高温高压气井最大环空压力允许值计算方法,同时基于最大环空压力允许值得到了环空压力管控图版,并开展了实例计算。计算结果表明：深水高温高压条件下,受地层高温影响,在早期生产过程中,最大环空压力允许值主要受生产套管强度影响,到后期生产过程中,由于地层压力衰减,封隔器上下压差增大,最大环空压力允许值主要受封隔器承压等级影响,随服役年限的延长,当环空压力出现异常时,应当通过环空泄压操作保持环空压力在最大环空压力允许值区间内,保证气井安全生产。本文研究成果可为深水高温高压气井环空带压管理方案制定提供...     

自蔓延高温合成技术在石油工业中的应用展望

自蔓延高温合成技术 (SHS)具有工艺简单 ,过程时间短 ,合成物污染少 ,纯度高 ,节约能源等优点 ,应用于石油工业中 ,可望制造用于输油管、油管、抽油泵泵筒的陶瓷内衬复合钢管、不锈钢内衬复合钢管以及抽油泵泵阀、阀座的材料制备。分别对这种合成技术在石油工业中可能的应用作了介绍分析 ,并建议今后应从加强SHS基础研究、寻求低价原材料、加强SHS技术的计算机模型研究、尽快建立SHS技术基地等 4个方面来加强SHS技术在石油工业中的应用研究     

高温高压套损井膨胀管修复技术

针对高温热采、高压注水套损井膨胀管修复率低的问题,对膨胀管4项关键技术开展理论和实验研究,设计开发适用于高温高压工况的膨胀管修复工具。研制了胀后机械性能达到API N80套管钢级的膨胀管材、承载面角-9°的偏梯形膨胀连接螺纹、紫铜镶嵌焊接成型密封件以及碳化钨涂层的膨胀锥,并在此基础上试制了高温高压膨胀管补贴工具样机。室内实验表明:样机的膨胀压力为25~32 MPa、3轮次交变温度载荷耐压大于15 MPa、水密封耐压大于35 MPa,达到实验设计要求。辽河、吐哈油田45口井的现场试验表明:高温高压膨胀管修复技术适用于热采井、高压注水井的套损修复,套管补贴后验压15 MPa,保压30 min,压降小于0.2 MPa,一次施工成功率100%。修复后的油井增油明显,经济效益显著。     

高温干烧和水湿环境对水泥石结构性能的影响

为了更真实评价稠油热采井中交变超高温对水泥石力学性能及微观结构的影响,基于其在井下所处的实际环境,设计了一套超高温水湿模拟养护装置及方法,并据此研究了水泥石在干烧和水湿环境下抗压强度的变化规律.同时,利用XRD、TG、氮吸附及SEM技术探明了不同养护环境对水泥石物相组成、化学结构、孔隙结构及微观形貌的影响.实验结果表明...     

苏桥储气库高温高压气井纳米凝胶暂堵技术

苏桥储气库气井储层平均埋藏深度近5 000 m,地层温度140~150 ℃,注采条件下储层压力一般在35~45 MPa。气井修井作业前首先需要进行暂堵压井,常规聚合物凝胶类堵剂耐高温性能差、容易漏失造成压井效果不理想,为此,研制了耐温150 ℃纳米凝胶,对纳米凝胶成胶性能、耐高温性能和流变性能进行了评价,在苏桥储气库2口高温高压井进行了纳米凝胶暂堵压井试验。试验表明,该暂堵技术具有工艺简单、见效快、成本低等优点,可广泛应用于高温高压气井暂堵以及高温油气藏调堵堵水作业。     

压痕法评价煤层气井固井水泥石断裂力学性质

深部煤层气井高压注入压裂、水平井分段压裂、CO₂地质封存等复杂工况对井筒环空封隔能力提出了更高的要求。为了探究煤层气井固井水泥石本体破坏原貌特征、水泥石断裂力学性质对环空封隔失效的影响,通过实地解剖沁水盆地晋城矿区煤层气井的固井情况,基本查明了煤层气井井筒环空水泥环的破坏情况,并利用压痕法(IM)对该矿区煤层气井固井水泥石原样进行维氏硬度、断裂韧度的实验测试,研究其在不同载荷下的变化规律。研究结果表明:①该区煤层气井井筒封隔失效的主要形式包括固井水泥环的第一、第二界面的开裂形成流体通道,以及水泥环本体脆性断裂形成高角度垂向裂缝和断块体;②水泥石的高脆性导致硬度随载荷增加先降低再升高,现用固井水泥浆体系的高脆性是其在射孔、压裂环节封隔失效的关键内在因素;③断裂韧度随着载荷的增大逐渐升高,后期维持在0.71 MPa·m^1/2,抗裂性能较差;④射孔冲击在水泥石中形成辐射裂纹,压裂期间高压流体的挤注导致射孔辐射裂纹失稳扩展并形成垂向裂缝窜槽和断块。结论认为,采用抗冲击型高韧性复合水泥可以控制射孔阶段固井水泥石的辐射裂纹尺寸,有利于防止煤层气井井筒环空...     

改进型油管堵塞器在高压注水井中的应用

针对目前高压注水井不压井带压作业中使用的常规油管堵塞器存在结垢严重时无法下放到指定位置、不能形成良好的堵塞和下放具体位置不明确等问题,在结构上对其进行了改进。改进型油管堵塞器主要由提取矛、螺母挡圈、密封胶筒、挡圈、主杆、卡爪和尾楔组成。现场应用表明,改进型油管堵塞器的下放过程非常顺利,没有受到水垢的影响;它可实现高压注水井不压井检修作业,保持注水井地层能量,每井次平均占井周期由原来的35 d减少到18 d,平均单井卸水量由原来的1 870 m3减少到15 m3。     

深井超深井地层水泥环特性对套管载荷的影响

由于软岩层在深井高温高压环境下具有一定的流变性,为了更加真实地反应不同地层岩性情况下水泥环特性对套管外载的影响,采用有限元方法建立了套管-水泥环-地层组合体三维空间有限元模型,研究了不同地层岩性情况下套管载荷的差异,同时结合实例分析水泥环弹性模量和泊松比对套管载荷的影响。研究认为,在岩性较软的地层,应优选刚度较大的水泥环,可帮助套管抵御一部分外载;在地层岩性较硬时,应该降低水泥环刚度,有助于吸收一部分外挤压力,达到保护套管的目的;在深井超深井固井过程中应根据不同地层情况适时调整水泥浆特性,以降低套管外载,保证油气井安全。     

低密度水泥浆在塔里木油田深井超深井中的应用

塔里木油田深井超深井漏失性地层的固井特点是,井深一般在5000m以上,油层套管固井环空间隙小,封固段长.为解决其固井问题,室内对低密度水泥浆进行了研究.经对减轻剂以及对低密度水泥配方的优选,得到2套低密度水泥浆配方,①中高温:低密度G级水泥:DiaceL-D为100:35～100:45,悬浮剂D149,缓凝剂D081,降失水剂D158,减阻剂D80A,消泡剂D047;②高温:低密度G级水泥:DiaceL-D为100:35～100:45,悬浮剂OMEX-51S,缓凝剂HR-13L,降失水剂DiaceL-FL(液),消泡剂CDF-901或NF-4.实验表明:在不同温度下,2套配方的沉降稳定性能都过关,且悬浮剂用量不大;温度由80℃上升到125℃时,不限水质配浆,水泥浆的稠化、流变和失水性能均较好.现场2口井的φ177.8mm尾管固井应用表明:该低密度水泥浆体系适合塔里木油田深井的窄环空间隙、长裸眼段固井.     

低密水泥浆在塔里木油田深井超深井中的应用

塔里木油田深井超深井漏失性地层的固井特点是，井深一般在5000m以上，油层套管固井环空间隙小，封固段长。为解决其固井问题，室内对低密度水泥浆进行了研究。经对减轻以及对低密度水泥配方的优选，得到2套低密度水泥浆配方，（1）中高温；低密度G级水泥；DiaceL－D为100：35－100：45；悬池剂D149，缓凝剂D081，降失水剂D158，减阻剂D80A,消泡剂D047；（2）高温；低密度G级水泥：DiaceL－D为100：35－100：45，悬浮剂OMEX－51S，缓凝剂HR－13L，降失水剂DiaceL－FL（液），消泡剂CDF－901或NF－4，实验表明，在不岂温度下，2套配方的沉降稳定性能都过关，且悬浮剂用量不大；温度由80℃上升到125℃时，不限水质配浆，水泥浆的稠化，流变和失水性能均好，现场2口井的ψ177.8mm尾管固井应用表明，该低密度水泥浆体秒适合塔里木油田深的窄环窄隙，长裸眼段固井。     

高温高压深井试油完井问题综述

简要介绍了我国陆上油田高温高压深井及其试油、完井作业具有"高、深、联、复"的特点;以套管为例,分析了高温高压深井及"高、深、联、复"对试油完井工程安全性的影响;概述了我国高温高压深井完井试油过程中套管、下井管柱、封隔器等井下工具、直读试井电缆、地面管汇与油嘴所出现的问题及基于目前研究、认识所采取的措施;并就高温高压高产深井试油完井工程问题,提出应进行以下研究:(1)动态试油,完井管柱力学分析;(2)试油完井系统压力分析;(3)完井工艺研究。