低成本防窜水泥浆体系固井技术

针对安塞油田和靖安油田的调整井、底水油藏井、油气水层活跃井和不平衡压力下的油气水窜固井难题．研制出了GJl01低成本防窜油井水泥浆外加剂。它由铝酸盐聚合物GJL、微膨胀材料GPZ、强触变性材料GCB和高效减水剂GJS组成。室内对GJR-1低成本防窜油井水泥浆的稠化时间、抗压强度、线性微膨胀率以及抗温性能的评价表明。该水泥浆具有低温高早强、短过渡、微膨胀、强触变的特性。现场应用表明．该水泥浆促凝作用明显，可降低顶替水泥浆的泵压．提高顶替效率；过渡时问短，增加了抗窜阻力；微触变性和内聚力高；早期抗压强度高；水泥浆硬化后具有一定的微膨胀性．可防止微裂缝、微裂隙的形成．有效地改善第一、第二界面的胶结质量．防止环空界面窜流。采用该体系固井600多口．油层段固井合格率为100％．优质率超过90％。     

新型防窜水泥浆体系的研究与应用

根据大庆油田钻井研究所提出的防气窜机理与控制方法,研制开发了FSAM非渗透防窜体系。FSAM防窜体系由非渗透降失水剂FSAM,助剂FSAM-L、分散缓凝剂FSAM-R和早强剂组成,室内试验表明,该体系具有低失水量（小于50mL),高早期强度（6h强度超过3.5MPa,8h强度达到10MPa)、良好的流变性与短稠化过渡时间（48Pa到240Pa的过渡时间在20min以内）等特点。不仅适用于常规密度水泥浆体系,也适用于低密度水泥浆体系,在镇原,泾川地区防渗漏,防水窜固井,川西马井构造防气窜固井和南阳油田防水窜固井的现场应用表明,FSAM非渗透水泥浆体系对不同类型的油气层和水层都有较强的防窜能力,能有效地改善气、水层的胶结质量,固井质量优质率在90%以上。     

KSK油田胶乳防窜水泥浆体系的研究与应用

针对KSK油田固井中的油气水窜问题,开展了LX600胶乳防窜水泥浆体系研究工作,并进行了室内实验评价,认为水泥浆体系具有抗高温、低失水、沉降稳定性好、过渡时间短、直角稠化和防气窜等综合性能。LX600胶乳水泥浆体系在KSK油田应用了55口井,应用效果进一步表明,该水泥浆体系能够有效提高双界面胶结质量,解决固井中的油气水窜问题。     

胶乳水泥浆的防气窜性能评价及应用

介绍了一种新型水泥浆防气窜评价方法,并采用该方法分别对胶乳水泥浆与未加胶乳水泥浆进行了防气窜性能评价,对水泥浆进行了失水量、静胶凝强度及气窜评价实验,结果表明,胶乳水泥浆具有良好的防气窜性能.将胶乳水泥浆在四川龙岗62井进行了现场应用,固井效果良好,未发生气窜,与室内气窜性能评价实验结果一致.     

多功能水泥浆体系测窜仪的研制

为评价水泥浆体系的防窜能力,进行了多功能水泥浆体系测窜仪的研制.首先进行了窜槽原理分析,气/液窜与环空水泥浆的液柱压力变化有关,水泥浆环空液柱压力可以视为静胶凝强度发展的函数;基于这一原理,研制出多功能测窜仪,该仪器采用扭矩法测静胶凝强度;给出防窜性能测试方法,并借助超声波强度仪对多功能水泥浆体系测窜仪工作的可靠性进行检验;最后以常用密度水泥浆进行实例验证,结果表明,多功能水泥浆体系测窜仪可用于水泥浆体系防窜性能评价.     

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。     

海上增韧防窜固井水泥浆体系研究及应用

针对海上高压低孔渗油气田固井注水泥候凝时气窜、储层压裂后水泥环破裂等问题,经数值模拟分析压裂作业所需水泥石的性能参数,通过加入胶乳、纤维和膨胀剂等材料,降低弹性模量,增加抗拉强度,达到防收缩防产生间隙的目的,研制了海上增韧防窜固井水泥浆体系。室内评价结果表明,该水泥浆体系的密度为1.65~1.85 g/cm3,API失水量小于50 m L;稠化时间在3~6 h可调;游离液为0,具有良好的施工性能,满足作业要求。水泥石24 h抗压强度大于14 MPa;杨氏模量为3~5 GPa;泊松比为0.13~0.20,满足了压裂对水泥石韧性的要求。该体系弹性模量较常规水泥石降低了约50%,抗拉强度提高了10%左右,增韧防窜性能优良。该体系在东海多口井现场应用,固井质量优良,满足了防气窜和压裂作业的需要。     

膨胀型零游离水水泥浆性能评价

大斜度井及水平井固井后水槽的形成及微间隙的存在,为油、气、水窜流提供了通道,针对大斜度及水平井固井的特殊性,研制出一套适合大斜度井及水平井固井的整体质量及稳定性好的膨胀型零游离水水泥浆体系,以弥补环形空间封固质量较差的问题.该体系能有效地控制水泥浆的游离水和水泥浆凝结的收缩,使水泥浆具有良好的稳定性能和较强的防气窜能力,是大斜度及水平井固井防气窜效果较好的浆体;同时该体系还具有低失水、流变性能好、水泥石质量均匀和强度高等特点,具有强的实用性和广阔的应用前景.     

提高油水层固井质量的防窜水泥浆

在长庆马岭油田南区和华池油田华字号井区,调整井高压层固井后的水窜问题十分突出。锁水抗窜剂由速凝、膨胀、抗渗、减阻等外加剂复配或由化学药品复配而成。对锁水抗窜水泥浆进行了配方优选和性能评价。结果表明,锁水抗窜水泥浆体系具有胶凝强度发展迅速、临界时间短、体积微膨胀、早期强度和界面胶结强度高的特点;该水泥浆体系密度高,使水泥浆柱压力增大、压稳系数提高,能防止固井后发生水窜。     

丁苯胶乳水泥浆体系在塔河油田的应用

通过实验和分析表明,丁苯胶乳水泥浆体系优化的胶乳水泥浆配方弹性模量相比素浆降低42%,抗折强度提高28.2%,冲击韧性提高27.5%。较常规水泥浆在防窜性能、力学性能上均有大幅度提高。在塔河油田的应用取得良好效果。     

精铁矿粉加重水泥浆体系研究与应用

为满足四川油田高压天然气井固井对水泥浆＂压稳、替净、封严＂的要求,选用高密度（5.05 g/cm3）、过孔径为74μm筛的精制铁矿粉作加重剂,并调整了其粒度分布,优化了干灰组分比例,确定了最优水灰比（0.29-0.35）;同时通过多种水泥外加剂优化组合（SD18、SDP-1、SD35、SP）来调整高密度水泥浆性能,实现了水泥浆流变性、稳定性和抗压强度3者相协调,使水泥浆具有良好的动态和静态特性,研制出了密度为2.10-2.40 g/cm3的高密度水泥浆。该水泥浆API失水量小于50 mL,流变性好,稳定性高,SPN值小于3,有较好的防气窜性能,稠化时间可调,水泥石早期强度大于14 MPa。该高密度水泥浆体系在龙岗61高压天然气井中进行了应用,一次性成功封固4 065 m的井段,评价结果表明,其优质率为43.75%,中等质量井段占42.13%,单井合格率达85%以上。     

超低密度水泥浆体系设计和研究

欠平衡钻井的发展和某些低破裂压力地层要求固井水泥浆密度低于1.20 g/cm^3,有些甚至要求水泥浆密度低于1.00 g/cm^3。为此,引入了超低密度水泥浆的概念;分析了所使用的减轻材料选择依据,提出超低密度水泥浆设计原理,超低密度水泥浆密度可达0.96 g/cm^3;讨论了超低密度水泥浆稳定性、失水、强度等性能,并对超低密度水泥浆的综合性能进行了试验,结果表明其综合性能优良,可以满足各种固井工程的应用要求。     

水不分散水泥浆的机理探讨与性能评价

基于胶体稳定理论、双电层压缩及吸附架桥原理,对水不分散水泥浆体系作用机理进行了探讨,并采用扫描电镜分析（SEM）进一步证明抗分散絮凝剂BCY-100S对水泥颗粒的架桥凝聚作用。评价了多种减阻剂对水不分散水泥浆流变性能和抗分散性能的影响,优选出能改善流变且不影响抗分散性能的BCD-200S作为配套减阻剂。评价了3种水灰比分别为0.45、0.47和0.50的水不分散水泥在30～80℃的抗分散性能、力学性能及其综合性能,结果表明,水灰比增大不影响水不分散水泥浆的抗分散性,水不分散水泥浆的游离液量为0 mL,上下密度差不大于0.03 g/cm3,流动度不小于20 cm,失水量可控制在50 mL以内,其力学性能满足施工要求。     

水不分散水泥浆的机理探讨与性能评价

基于胶体稳定理论、双电层压缩及吸附架桥原理,对水不分散水泥浆体系作用机理进行了探讨,并采用扫描电镜分析（SEM）进一步证明抗分散絮凝剂BCY-100S对水泥颗粒的架桥凝聚作用。评价了多种减阻剂对水不分散水泥浆流变性能和抗分散性能的影响,优选出能改善流变且不影响抗分散性能的BCD-200S作为配套减阻剂。评价了3种水灰比分别为0.45、0.47和0.50的水不分散水泥在30～80℃的抗分散性能、力学性能及其综合性能,结果表明,水灰比增大不影响水不分散水泥浆的抗分散性,水不分散水泥浆的游离液量为0 mL,上下密度差不大于0.03 g/cm3,流动度不小于20 cm,失水量可控制在50 mL以内,其力学性能满足施工要求。      

低密度水泥浆固井质量评价方法探讨

随着低密度水泥浆固井技术的广泛应用,现有固井质量评价标准已经不能满足要求,因此有必要在充分研究各影响因素的基础上对现有固井质量评价方法进行修正。通过分析井下声场,建立了套管井井下声场模型,结合各因素对水泥石声学特性的影响及固井质量评价标准的制订依据,提出了固井质量评价标准改进方法,并给出了改进条件下固井质量评价标准的操作步骤。通过对比改进条件下与常规条件下的测井响应差异,得到改进后的固井质量测井评价指标。拟合了不同密度下声幅幅值的函数方程,且各方程相关系数均大于0.93。对比拟合方程线性系数发现,微硅低密度水泥浆体系的拟合系数大于漂珠微硅复合低密度水泥浆体系,拟合系数最小的为粉煤灰低密度水泥浆体系;候凝达48 h时,声幅上限各系数分别为20.74,19.15和18.82,声幅下限各系数分别为20.85,14.81和12.96。各低密度水泥浆体系的固井质量评价指标均随密度增大而减小,且具有很强的线性相关性,改进后的评价标准能根据水泥浆种类及其密度值准确地计算出评价指标,该方法对固井质量评价标准的改进具有很强的指导意义。      

关于非泡沫超低密度水泥浆体系应用的建议

由于中国存在大量的低压、易漏油气井,目前超低密度水泥浆体系在固井中的应用日益增多。由于减轻材料的密度小、抗破碎性能有差异以及超低密度水泥浆体系固液相的密度比低等原因,运用常规水泥浆体系的设计标准、实验方法、混浆操作会产生错误和问题,影响水泥浆性能的稳定,因此需要根据减轻材料的物性以及水泥浆设计密度对超低密度水泥浆体系现场试验及混浆方案做出针对性改善。从减轻材料、液固比、井下环境、抗压强度实验、水泥浆质量、混灰和转运过程以及现场混浆等方面,对超低密度水泥浆体系应用中出现的问题进行了探究,并分别提出了微珠的选择标准、液固比的最优窗口、井下环境的校正、强度实验方法的选择、水泥浆性能的控制、干灰质量保障措施以及LVF动态混浆系统等相关建议,对提高超低密度水泥浆体系固井作业的成功率有指导意义。      

新型低温固井早强剂性能研究

针对浅层低温导致水泥浆强度发展缓慢的问题,通过分散-共沉淀法制备了一种新型低温固井早强剂ES-22,并对制备早强剂的粒径及微观结构进行分析。比较了在低温条件下,新型早强剂ES-22与其他无机早强剂对水泥浆强度发展的影响,并研究了新型早强剂不同加量对水泥浆性能的影响规律。研究表明,制备的早强剂ES-22粒径主要集中在15～25μm之间。与其他早强剂相比,新型早强剂ES-22对水泥石早期抗压强度提升最大,且制备的早强剂在低温环境下对水泥石力学性能提升更大。早强剂掺入水泥浆中对水泥浆流变性影响不大,稠化时间无大幅度缩短,失水量降低。在20℃下养护24 h后,含4%早强剂水泥石的抗压强度和抗折强度比空白水泥石分别提高了204%和136%。新型早强剂在固井水泥浆中有很好的应用效果。     

钻井液与水泥浆损害油层室内综合动态评价方法

盘40块Ng37油藏隔夹层较发育,连通性较好,采用水平井钻井工艺技术开发.为了保护好油气层,需要区分钻井液和水泥浆各自对储层的伤害,但目前缺乏关于水泥浆的滤失与侵入伤害影响的室内动态评价方法.利用FDS-800-10000型地层伤害评价系统,依据SY/T 6540-2002标准,建立了钻井液与水泥浆室内综合动态评价方法,并对滤失量、侵入深度、渗透率伤害和恢复程度等参数进行了分析,为室内准确评价钻井和固井作业伤害以及油气层保护措施的有效实施提供了技术平台和实验依据.     

盐膏层固井用降失水剂的研究与应用

针对塔里木油田库车山前高压天然气井盐膏层溢漏同存、安全密度窗口窄等固井难题,通过优选功能性单体,合成了具有耐温抗盐且分散性好等特性的降失水剂FL-A。红外光谱分析结果表明,单体均参与了聚合反应;热重分析结果表明,FL-A具有良好的耐热性能,耐温达300 ℃;水泥浆性能评价表明,该降失水剂控失水性能好,抗盐达饱和,与其他外加剂配伍性好,稠化线型正常。采用该降失水剂配制的密度为2.3～2.6 g/cm3含盐高密度水泥浆体系在105～180 ℃高温下具有液固比低、失水量小、沉降稳定性好、流变性能优、强度发展快等特性。在盐膏层固井应用10余井次,封固质量良好,高压盐水均得到有效封隔。      

超高温固井水泥浆降失水剂的合成与性能

为实现超深井与复杂井超高温固井水泥浆体系的构建目标,突破常规固井水泥浆降失水剂的超高温控失水瓶颈,研制开发了超高温水泥浆降失水剂F-SHT,并对其进行了结构表征与性能评价。结果表明,F-SHT的数均分子量为21 475 Da,表观黏度低,不影响水泥浆的配制;在温度达到294℃时开始发生明显热失重,表明其分子链热稳定性良好;有效控失水温度可达240℃且可抗饱和盐水,采用水泥浆静态失水量评价方法,测得240℃/6.9 MPa下饱和盐水水泥浆API失水量为38 mL。测试了F-SHT在水泥浆体系中的综合性能,停开机、稳定性与API失水评价结果均合格。F-SHT在河探1井Φ177.8 mm尾管固井中成功应用,结果表明F-SHT现场适应性良好,固井质量良好,同时为超深层油气资源的勘探开发提供了有力支撑。