高温高压下油井水泥环胶结强度测试新方法

固井注水泥完成后,水泥环与套管(Ⅰ界面)、与地层(Ⅱ界面)的胶结强度是影响固井质量的重要因素,但目前的水泥环胶结强度测量方法不能很好地模拟井下条件水泥环的形成以及泥饼的冲洗过程,致使测量出的胶结强度数据不能很好地为现场施工提供参考。为此,在分析现有测量水泥环胶结强度方法的基础上,提出了一种能够模拟井下条件的水泥环胶结强度的测量新方法,并且研制了相应的测量装置。该装置能够模拟高温高压环境下不同钻井液在岩心上形成泥饼、钻井液泥饼的动态冲洗、水泥环的养护形成过程,并测量出水泥环与岩心、水泥环与模拟套管的界面胶结强度等。结论认为,利用该装置能够开展水泥环动态冲洗与高温高压养护实验,还能测量第一界面与第二界面的胶结强度,较之于以前的方法更能贴合现场的实际,更具有实用价值;但要评价地层岩性、冲洗液体系等因素对胶结强度的影响还需要利用该装置做进一步的深入研究。     

油基钻井液用冲洗液BCS-020L研制及应用

油基钻井液完钻井井壁及套管壁上附着的油浆、油膜会影响固井界面的胶结性能。为了改善水泥环与环空界面的亲合性,提高界面胶结强度,研发了BCS-020L冲洗液体系。实验结果表明,BCS-020L冲洗液与钻井液、隔离液均有较好的相容性,对井壁和套管壁上附着的油基钻井液具有良好的冲洗效果,冲洗效率达到80%以上;对环空界面具有良好的润湿改性作用,可以有效促进水泥环与环空界面的胶结。该冲洗液体系在玉门油田柳平1井取得成功应用,固井质量优良。     

基于三维模型的开窗侧钻水泥环胶结强度分析

在老井开窗侧钻过程中,钻头会破坏原有套管和水泥环结构,同时开窗位置附近的第一、第二胶结面胶结强度也会变化,胶结强度的下降将直接影响开窗侧钻的安全进行.为了保证开窗侧钻的安全进行,以开窗侧钻老井为研究对象,采用有限元方法建立了套管-水泥环-地层三维模型,分析了开窗侧钻过程中水泥环胶结强度变化情况.计算结果显示:开窗侧钻后...     

LXX型冲洗液的室内研究

在固井施工中,为了提高水泥环与地层的胶结性,实现有效层间的良好封隔,保证油井的正常生产和后续增产措施的顺利实施,需要提高注水泥浆的各项性能。通过大量室内实验,确定冲洗液的配方;该冲洗液对低固相滤饼的冲洗效率超过80%,且通过微观分析,冲洗液中的活性材料有效地预留在了岩心表面,形成"活性楔子",有效地提高界面胶结能力。     

套管与水泥环胶结界面水力密封完整性评价实验研究

受制于评价手段单一、水泥胶结缺陷及井况条件复杂等因素,传统固井质量评价技术无法有效评价套管与水泥环胶结界面水力密封完整性。将水力突破评价装置和水泥胶结评价测井技术相结合,开展了水力突破和水力流动路径评价室内实验研究,分析了水泥环胶结质量、有效封隔长度、套管尺寸等因素对水力密封完整性的影响,并对水力密封完整性评价研究进行了展望。研究结果表明,提高水泥胶结质量和增加水泥环有效封隔长度能够提高套管与水泥环胶结界面水力密封完整性,可为现场油井全周期完整性寿命设计提供借鉴。     

提高水泥胶结强度的套管黏砂技术研究

为提高固井水泥胶结强度,对黏砂套管—水泥环间各界面进行强度校核,建立黏砂套管水泥胶结强度计算模型,分析胶结剂厚度与砂粒半径的比值、黏砂密度、胶结剂抗剪切强度及水泥环抗压强度等因素对水泥胶结强度的影响。研究结果表明:当胶结剂厚度和砂粒半径的比值为1时,黏砂套管水泥胶结强度最大,且在其他条件不变时,胶结剂厚度和砂粒半径的比值相同,对应的黏砂套管水泥胶结强度也相同;在临界黏砂密度内,黏砂套管水泥胶结强度与黏砂密度和胶结剂抗剪切强度呈线性增长关系;当水泥环抗压强度小于胶结剂抗拉强度时,黏砂套管水泥胶结强度为与胶结剂抗拉强度相关的定值,当水泥抗压强度介于胶结剂抗拉强度和1.5倍胶结剂抗剪切强度之间时,黏砂套管水泥胶结强度随水泥环抗压强度增大而增大,当水泥抗压强度大于1.5倍胶结剂抗剪切强度时,黏砂套管水泥胶结强度为与胶结剂抗剪切强度相关的定值。因此,当胶结剂厚度和砂粒半径的比值为1、黏砂密度为80%、胶结剂中添加质量分数为13%的四乙烯五胺固化剂及水泥环抗压强度大于1.5倍胶结剂抗剪切强度时,黏砂套管水泥胶结强度可达最大值。     

高密度冲洗隔离液的研究

针对大庆调整井、深探井等特殊井中存在高压层,固井时不易压稳、易发生"窜槽"等复杂问题,研究出了具有冲洗和隔离双重功能的、稳定性强和流变性好的高密度冲洗隔离液体系.该体系配制密度范围宽,稳定性好,24 h沉降稳定性不大于0.02 g/cm3,耐温性较高,对钻井液的冲洗率达到100%.现场应用表明,高密度冲洗隔离液具有冲洗效率高、配制密度在1.00～1.85 g/cm3范围内任意可调;流变性良好,有效解决了高密度、稳定性和流变性三者之间的矛盾;冲洗隔离液具有良好的抗温性,温度高于50 ℃以上具有二级悬浮能力,确保了压稳地层,防止了油气水窜,保证水泥环胶结质量,提高了固井质量.     

高密度高效冲洗液XM-1

由于深井、超深井的井底温度和地层压力高,容易发生油气水窜,导致水泥环的胶结质量较低。在研究多功能冲洗液的基础上,研发了一种高密度高效冲洗液XM-1,以优选出的植物胶X-P作为悬浮剂,以磁铁矿CTK-1为加重材料,以矿渣KZ-1为界面增强剂。对该高密度高效冲洗液进行了性能评价。结果表明,冲洗液XM-1与油基钻井液相容性高,泥饼清洗率高,与单独用CTK-1加重的冲洗液相比,界面胶结强度提高了50%以上;经过含有KZ-1的冲洗液冲洗的界面,微膨水泥在界面可以很好地胶结,即使在微裂缝处也可以生成大量层状物并填充空隙,形成良好的封隔能力,而未加KZ-1的冲洗液冲洗的界面,界面胶结存在明显的裂缝,而且裂缝中也没有填充物。     

固井水泥环界面胶结强度实验研究

目前大庆油田开采已指向薄油层,要求薄层固井水泥环有很高的封窜能力。为此,笔者进行了水泥环界面胶结强度实验研究,探索了水泥环界面胶结强度发展规律,并找出了胶结强度与水泥表观体积的胀缩特性及水泥水化热效应之间的内在联系。本文在进行大量实验分析的基础上,找出了提高第一界面和第二界面胶结强度的途径,对提高大庆薄油层固井质量有指导意义。     

微环空对水泥胶结测井的影响

简单介绍了水泥胶结测井及胶结质量评价，微环空及形成原因。通过一口典型井分析了微环空对水泥胶结测井的影响。     

新型DF冲洗液的研究与应用

在固井注水泥作业时，水泥浆与钻井液接触后，常常在水泥浆与钻井液交界面处形成非常粘稠的水泥或钻井液混合物，这些混合物粘附在井壁或套管上，影响水泥环与套管和井壁胶结质量，甚至造成地层间封隔不好形成窜槽。介绍了目前国内冲洗液现状，并针对水泥浆与钻井液相溶性差，对注水泥作业危害大等问题，研制开发了DF冲洗液。研究了DF冲洗液的组成、性能特点，重点从加量、温度、滤失性能、流变性、相容性等方面对DF冲洗液性能进行了全面的室内检测与评价。并进行了TK811等10多口井的现场应用。结果表明，DF冲洗液加量在3%～6%间，具有良好的冲洗、隔离作用，能明显降低钻井液的粘度和切力，降低失水量，与钻井液、水泥浆具有良好的相容性，易形成紊流顶替，有利于提高水泥环与地层间的胶结质量。     

高韧性水泥环降低油气井套损作用机制分析

由于油气资源紧缺,各大油田复杂地层钻井数量增多,致使套损率急剧上升,严重影响了油气井的生产寿命和采收率.通过对套损井的成因分析发现,提高水泥环的韧性可以防止地层压力对套管的挤压损坏和地层流体对套管的腐蚀.其作用机理为:纤维材料能增加水泥环的韧性,提高水泥环二界面胶结质量,防止水泥环的胶结面被破坏,阻止地层流体对套管产生腐蚀,可降低腐蚀套损率;同时,该材料能降低水泥石的弹性模量,增加水泥石的韧性,保持水泥环的完整性,可降低挤压套损率.     

超高温热循环作用下水泥环完整性及界面力学性能衰退规律

稠油热采井因周期性蒸汽吞吐,造成井筒内的温度波动及持续变化、循环加卸载引发的水泥环完整性问题将威胁到井筒的完整性,导致井口抬升等安全问题频发。为了弄清超高温热循环作用下水泥环完整性失效机理、界面胶结衰退规律,避免蒸汽吞吐过程中套管-水泥环界面胶结失效,提出了超高温热循环环境下水泥环胶结强度评价方法,自主研发了集浇筑、养护、加热及测试一体化的水泥环胶结强度特色测试装置,并对“生产套管-水泥环-技术套管”组合体在超高温热循环作用下的界面完整性和力学完整性进行了测试及评价,获得了水泥环在3种不同温度(常温↗150℃↘常温,常温↗200℃↘常温,常温↖250℃↘常温)热循环作用下的完整性及界面力学性能实验结果。研究结果表明:高温热循环作用对水泥环力学及界面力学完整性具有显著的负面影响;随着温度和热循环次数的增大,水泥环界面力学性能显著降低。150℃热循环7次、200℃热循环5次以及250℃热循环1次后,套管与水泥环界面脱离;150℃热循环13次、200℃热循环9次以及250℃热循环7次后,水泥环界面剪切力、化学胶结力、摩擦力以及剪切胶结强度均降低为0,水泥环界面力学性能丧失。水泥环本体失效均以...     

自修复固井前置液实验研究

用渗透结晶自修复剂配制固井前置液,使其在具备冲洗隔离功能的同时具有对固井水泥环窜气通道进行自修复的性能.使用钻井液浸泡钢管(模拟套管)和冲击造缝2种方法模拟因固井水泥环损伤而形成的微间隙和微裂缝,在XAN-RC封堵实验流程上进行了自修复模拟实验.实验结果表明,自修复固井前置液具备前置液的基本性能,能够吸附在冲洗过的钢管表面提高界面胶结强度.处于自修复固井前置液养护环境中的水泥环具有较高的早期和长期抗窜强度.自修复固井前置液通过渗透结晶和多次水化反应机理对水泥环的微裂缝和微间隙进行修复,抗窜强度的恢复能力明显高于清水的养护环境.自修复固井前置液能够实现对固井水泥环损伤的动态持续自修复,为保持水泥环的完整性和耐久性提供了一个新的手段.     

长庆陕224区块储气库井大尺寸套管固井技术

长庆陕224区块地层不稳定,本溪组泥岩段及煤层易出现坍塌,钻井液密度高,接近1.60 g/cm3,技术套管均采用φ244.5 mm大尺寸尾管固井,环空间隙大,冲洗顶替困难,影响水泥石胶结质量。同时储气库井单井注采气量大,工作压力高,长期的注采交变应力作用于水泥环,水泥环的密封完整性不易保证,易出现环空窜流、带压等问题。为此,开发优化了高密度高效冲洗隔离液体系以及韧性水泥浆体系。并在陕224区块靖平22-4-2井φ244.5 mm尾管固井中得到成功应用,固井质量合格率为95.46%,优质率为79.05%,后期注采施工顺利。     

孤岛油田工程测井技术

1.固井质量评价测井技术 1.1 声波变密度测井 固井声幅测井仅能测井套管波波幅大小,只能解释水泥环与套管(第一界面)的胶结好坏。若水泥环与地层封固不好,而形成窜槽,用固井声幅测井就难以判断。为了解决第二界面的胶结质量问题,研制了声波变密度测井。 声波变密度测井是应用声波发射和接收技术测量沿套管传播的套管波和通过水泥环沿地层传播的地层波及泥浆波,根据套管波和地层波的强弱用来判断套管外水泥胶结     

扇区水泥胶结测井技术在三高气井固井质量评价中的应用

高压、高含硫、高危"三高"气井影响固井质量的因素复杂,采用常规测井技术很难对其固井质量进行精确评价.扇区水泥胶结测井仪(SBT)测井技术基本不受井斜、钻井液、高温等因素的影响,可以测到小于15°的窜槽,可确定水泥环沟槽宽度和方位、层间水泥封隔性能以及产层之间的水泥环封隔性能等;可以评价水泥胶结的周向差异状况;对于不同的套管壁厚,利用SBT测量记录的衰减率曲线,可以求出水泥环的抗压强度.SBT能测量6条水泥胶结曲线、1条相对方位曲线、1幅VDL变密度地层胶结波列;SBT还能和套管接箍、自然伽马、补偿中子等仪器组合测量CCL、GR、CN等深度校正曲线.在P2-×井、QB-2井等井中的应用结果表明,SBT测井技术能够确定串槽、水泥胶结比等参数,可以准确评价三高气井固井质量,是一种有效的三高气井固井质量测井评价技术.     

水泥环缺失对水平井套管强度安全性影响分析

在水平井固井过程中,常常发生水泥环缺失,影响套管的强度安全性。为此,综合考虑水泥环缺失位置、缺失厚度与环向缺失角度,利用有限元分析方法,建立了水平井套管-水泥环-地层力学分析模型,考虑套管内压与非均匀地应力的作用,模拟水平井中水泥环缺失段套管的应力分布情况,着重分析了第一胶结面和第二胶结面水泥环缺失厚度对套管强度安全性的影响。分析结果表明:水泥环第一胶结面缺失对套管的应力分布影响较大,缺失比存在一个临界值,若缺失厚度大于该临界值,套管的应力将发生突变;水泥环第二胶结面缺失时,套管应力随缺失厚度增大而逐渐增大,没有应力突变;套管应力极值点位置随着水泥环环向缺失角度的变化而变化,环向缺失角度为60°时,套管的应力极值最大。所得结论可为水平井固井过程中套管的强度判断提供依据。     

固井水泥石徐变实验与分析

测试了油井水泥石在不同载荷下的徐变值以及卸载后的残余应变,并评价了徐变对于固井水泥环长
期密封性的影响。认为水泥环在套管长期挤压作用下持续产生徐变,当套管压力降低后弹性回缩,而水泥环由于
徐变的产生卸压后存在残余应变,残余应变引起的拉应力超过水泥环与套管间的胶结强度而出现微环隙,引起水
泥环长期密封性失效问题。     

扇区水泥胶结测井仪器及应用效果分析

扇区水泥胶结测井仪器除具备常规水泥胶结测井仪器CBL/VDL的功能外,而且能够识别出水泥环周向的局部缺失、微间隙等固井质量问题,还能判别套管周围全方位的水泥胶结状况,可以更好地满足固井质量评价需要。阐述了自行研制的扇区水泥胶结测井仪的技术原理及现场资料应用情况。现场测井资料与刻度井测井结果分析表明,该仪器能准确地识别第一界面45°以上水泥局部缺失的大小及分布情况,该项技术是准确评价固井质量的有效方法之一。