胶乳防窜水泥浆的室内研究与现场应用

对室内合成胶乳进行了粒径测试,室内研究了胶乳加量对水泥浆基本性能的影响,得出胶乳可有效改善水泥浆的失水性能,增强水泥石的韧性,提高水泥环的密封性,有助于提高固井胶结质量,据此优选出了胶乳防窜水泥浆体系,对其静胶凝强度发展、防窜性能等作了相关评价,其胶凝强度过渡很快,防气窜测试无气窜发生,具有良好的防窜效果。并介绍了该胶乳防窜体系在毛坝7井的现场应用。     

高温高压井固井水泥浆体系研究

高温高压环境易对固井水泥浆性能产生较大的影响,引起水泥石强度衰退、添加剂失效等问题。针对高温固井对水泥浆的要求,研究了水泥浆关键添加剂材料,构建了抗高温固井水泥浆体系,并对水泥浆性能进行评价。实验结果表明,研究的高温降失水剂、缓凝剂、分散剂、加重剂能有效降低水泥浆的失水量,调节水泥浆的稠化时间和流变性,提高水泥浆的密度。使用研究的添加剂材料构建的抗高温高密度水泥浆体系在高温环境下常规工程性能良好,满足固井施工的要求,且水泥浆的高温强度稳定性好。研究结果可为高温固井作业提供技术支持。     

小井眼固井水泥浆体系的室内研究及性能评价

基于纤维增韧技术和颗粒级配原理,选择性能良好的降失水剂、分散剂以及其他外加剂,并利用膨胀剂的微膨胀作用,成功配制出高、中、低密度小井眼水泥浆配方,并对其进行性能评价。结果表明,小井眼固井水泥浆流变性好,滤失小,浆体稳定性高,防窜能力强,稠化时间可调,呈近似直角稠化,水泥石抗压强度高,抗冲击韧性和抗折强度高,弹性模量低,且具有良好的界面胶结强度,能够满足小井眼固井要求,对小井眼固井水泥浆体系的设计以及小井眼固井实践有着重要意义。     

超高温水泥浆在乐东A井中的应用

乐东A井位于莺歌海盆地,是一口高温高压预探井。最终完钻井深5057m,井底静止温度是210℃,是近年来海上固井应用的最高温度。针对现场需要,本文研制了密度为1.90g/cm~3至2.1g/cm~3的耐高温水泥浆体系。该体系选用AMPS类缓凝剂与有机酸复配的缓凝剂提高水泥浆的耐温性,能耐温至230℃;选用分散型高温降失水剂与防窜型降失水剂同时使用,两种降失水剂协同作用,大幅度提高水泥浆控失水能力以及防窜能力。实验表明,水泥浆稠化时间规律性好、抗高温控失水能力强、体系稳定性好、在200℃下,强度发展好,防窜性能SPN值小于3。同时研究了体系与隔离液的相容性。应用效果表明,设计的耐超高温水泥浆保证了该井高温高压固井作业质量和施工安全。     

一种低黏韧性双防低密度水泥浆的室内性能研究

陆丰油田大位移井储层渗透率低、欠压稳，容易发生气窜，造成固井质量不佳，存在底部高温区域沉降稳定性差、易漏等固井技术难题。针对这些难点，室内筛选3M高强抗压中空玻璃微球来降低水泥浆密度为1.4 g·m^-3的同时可以提高水泥石的抗压强度，选用纤维与胶乳混合作为增韧材料，降低了水泥石的渗透率，有效达到目的层增韧防漏的效果。该增韧材料协同防窜剂CT-1和膨胀剂EXP-1，提高水泥石的胶结强度，具有防漏防窜的作用。由上述主要材料协同其他相关水泥浆添加剂构建了一套具有低黏韧性兼具防漏和防窜性能的低密度水泥浆体系，该低密度水泥浆体系具有良好的流变性，自由液为零，且水泥石上部密度和下部密度差值均小于0.03 g·m^-3，可以看出该韧性水泥浆体系具有优异的沉降稳定性能。低黏韧性双防低密度水泥浆具有良好的力学性能，抗压强度达28 MPa，弹性模量小于7 GPa，抗窜强度大于10 MPa·m^-2，且抗窜效果较普通低密度水泥浆抗窜能力提高了81.2%，说明该水泥浆具有较强封隔能力，可以有效提高固井质量。     

碳酸钙晶须改善固井水泥浆性能研究

随着油气勘探向深部地层和低渗透油气藏的延伸,对固井水泥浆性能尤其是水泥环的力学性能提出了更高的要求.针对目前固井用纤维所存在的问题,研究了碳酸钙晶须这一无机矿物纤维对固井水泥浆性能的改善作用.实验包括:①晶须水泥浆的流变性和失水量等常规工程性能;②晶须水泥石的1d、3d、7d、14d和28 d抗压强度、抗折强度和劈裂抗拉强度,使用6265型机械性能测试仪,在不破坏水泥试样的情况下测试了水泥石的抗压强度和杨氏模量发展;③使用5265型静胶凝强度测试仪,测试了水泥浆的静胶凝强度发展,以评价其防气窜性能;④晶须水泥石的孔径和渗透率测试;⑤用扫描电镜对水泥石微观形貌进行观察,探讨了增强机理.结果表明:①晶须水泥浆工程性能良好;②碳酸钙晶须显著改善水泥石的力学性能,晶须加量为10％时,水泥石28 d抗压强度、抗折强度和劈裂抗拉强度提高33.34％、45％和39.28％;③碳酸钙晶须水泥杨氏模量发展稳定,静胶凝强度发展迅速,防气窜性能良好;④晶须加量为10％时,孔隙度较空白试样降低23.4％,渗透率下降14.3％;⑤增强机理在于碳酸钙晶须的桥联、控制微裂纹产生和扩展及纤维拔出耗能作用,减缓裂纹的产生和延展.     

新型早强剂水泥浆体系室内性能研究

现今使用的水泥浆体系不能完全满足中低温浅层油气井的固井需要，达不到防止窜槽和低温促凝以及微膨胀的目的，本文针对这些问题研发了一种具有膨胀性能的新型早强剂，设计开发出一套新型早强剂水泥浆体系。实验结果表明：该水泥浆体系具有温度适用范围广、微膨胀、沉降稳定性好、抗压强度高、流变性能好、防气窜性能好，稠化时间可调等优良性能，为提高中低温油气井固井质量提供了技术依据。     

普光气田防气窜固井液试验研究

普光气田具有井深、井底温度高、压力高,地层压力系统复杂等特点,固井质量要求很高,固井难度较大。气井生产一段时候后,原固井水泥环与套管间产生微裂缝,气体通过微裂缝上窜至井口,导致井口附近严重憋压,造成很大的安全隐患。本文在总结气窜形成机理,特别是对微裂缝——微环隙的成因进行了较为全面的分析和总结的基础上,通过大量的室内固井水泥浆探索实验,研制出了以CW-1、NJ-1和GS-1为组合的最佳方案,该方案选用乳胶作为主剂,膨胀剂和抗高温稳定剂为辅助剂,配合一定的前置冲洗液,提高了水泥与钢管的界面胶结强度,增强了水泥浆的致密性,增大水泥浆对气体阻力,有利于增强防气窜能力。该水泥浆体系具有较好的流变性能和低失水性,较大的水泥石韧性和抗压强度,适合在普光气田固井现场中应用。     

高温防窜水泥浆体系研究及应用

高温防窜水泥浆体系成功解决了水泥浆在高温条件下防窜性能差、稳定性差,以及高温水泥浆在低温条件下强度不能正常发展的缺陷。该水泥浆体系能够解决深井、超深井油气窜槽等固井质量问题。     

封隔式尾管悬挂器固井技术在Yagyi-1井中的研究和应用

窄地层压力窗口气井,具有地质结构复杂,地层承压能力低,漏失严重,而气层活跃,气侵上窜速度快的特点。井内液柱压力略低,发生气侵溢流;动液柱压力略高,井下便发生漏失。井漏严重或处理不当时,有导致井涌,甚至井喷的危险,容易形成又喷又漏的复杂井下状况。这类窄地层压力窗口气井的尾管固井施工作业,风险大、难度高,受井下条件制约,施工排量低,替净、压稳、防窜、防漏及保证封固质量的技术措施受到限制,固井施工中的井下漏失,水泥浆不仅污染油气层,还易引发严重气窜、井喷事故;候凝期间的水泥浆胶凝失重,当量密度降低,压力失衡,地层气体会大量侵入环空,运移上窜,形成油气通道,固井失败。固井在缅甸窄地层压力窗口气井中,采用封隔式尾管悬挂器,结合膨胀型、防漏、防窜、双凝水泥浆体系,及超缓凝先导隔离水泥浆,较好的解决了窄地层压力窗口高压气井尾管固井的防漏、防窜、压稳、替净的固井技术难题,取得了较好固井质量。     

油井水泥专用丁苯胶乳的实验评价

针对传统丁苯胶乳在油井水泥浆中适用性能差的问题,采用种子乳液聚合方法合成了一种油井水泥专用丁苯胶乳,并对其进行了微观结构和应用性能评价。该丁苯胶乳物理性能、红外及热失重分析结果表明：该丁苯胶乳乳液稳定性好,高温下分子结构稳定。丁苯胶乳水泥浆的应用性能结果和微观结构分析表明：该丁苯胶乳水泥浆API失水可控制在50 mL内,耐盐性能好,可解决传统胶乳水泥浆稠化实验"鼓包"、"包心"等问题;加有该丁苯胶乳的水泥浆早期强度发展快,胶凝强度过渡时间短;丁苯胶乳能细化水泥浆的孔径结构,提高水泥浆的胶结强度和形变能力,并且其水泥石的柔韧性比原浆水泥石提高了30%;此外,能够满足深井、超深井和气井等复杂井的固井作业要求。     

高温大温差直角胶凝水泥浆技术

针对油井越来越深、封固段长、地温梯度大、井底循环温度高、上下温差大、顶部水泥浆易出现缓凝甚至超缓凝等固井技术难题,开展了高温大温差水泥浆体系的研究。研究开发出了高温大温差"直角胶凝"水泥浆配方,并考察了其综合性能。室内实验表明,该水泥浆体系在温度范围25℃~180℃,温差为100℃条件下,性能稳定、候凝时间短、水泥石强度尤其是顶部水泥石早期强度发展快,中低温条件下,水泥浆成"直角胶凝"。现场使用结果再次获得了证明。     

抗高温弹性固井水泥浆体系研究

为解决高温下水泥环完整性保障问题,根据高温复杂井对固井水泥浆体系要求,研究高温降失水剂、高温缓凝剂和抗高温弹性剂调节水泥浆的失水量、稠化时间和弹性模量,并构建了高温弹性水泥浆体系,对其性能进行评价。结果表明,研究的高温降失水剂HRW-4、高温缓凝剂HRT和高温弹性剂能有效调节水泥浆体系的各项性能,构建的水泥浆体系流变性满足固井施工要求,失水量33mL,稠化时间3～5h之间,抗压强度20 MPa以上且力学性能高温稳定性好,弹性模量低,有助于保障高温环境下水泥环完整性。     

防气窜固井技术在阿拉新气田应用

阿拉新区块地处松辽平原北部,黑龙江省西部,具有较丰富的浅层天然气资源,1991年进行初步开发。阿拉新区块浅层气井固井气窜严重,固井质量较差。通过认真分析我们找出了该区块固井质差的主要原因,并提出了解决方案,借鉴2009年在葡浅区块浅层气井固井的成功经验,采用适合大庆地区浅层气井固井的双密度双凝防气窜水泥浆体系成功解决阿拉新气田固井质量问题。     

防气窜固井水泥浆体系的研究

固井后环空气窜是影响油田开发效果的重要因素。本文对目前的丁苯胶乳防窜水泥浆体系和纤维防窜水泥浆体系的防窜机理进行了分析和研究。在此基础上进行了防气窜水泥浆室内研究,对缓凝剂和抗高温材料进行试验和评价,优选出了微膨增韧胶乳防气窜水泥浆配方,满足固井水水泥浆防气窜的性能要求。     

超140℃高温大温差水泥浆体系的研究与应用

青海油田柴达木盆地柴西凹陷干柴沟区块目的层套管多采用水泥浆一次上返方式固井,井底温度(>140℃)高,上下温差(≥140℃)大,对水泥浆抗高温性能及顶部水泥石强度发展要求高。针对上述难点,研发了高温大温差缓凝剂和耐高温悬浮剂,其中高温大温差缓凝剂耐温可达200℃,140℃温差下,1.90g/cm³水泥浆72h顶部强度大于7MPa;耐高温悬浮剂耐温可达190℃,高温下水泥浆沉降稳定性可控制在0.02g/cm³以内,同时优选抗高温强度衰退材料保障水泥环长期密封完整性。通过水泥浆整体设计,形成的高温大温差水泥浆体系稠化时间易调节、稳定性及流动性好、套管顶部水泥石强度发展快、底部水泥石强度长期稳定,综合性能良好。该体系在柴××井目的层固井中进行了现场应用,取得了良好的作业效果。     

单通道井固井低黏微膨胀韧性水泥浆体系研究

介绍了单通道井的特点,基于单通道井对固井水泥浆的要求,开发了适用于单通道井固井用的低黏微膨胀韧性水泥浆体系,室内对水泥浆各项性能进行了试验研究,结果表明：开发的水泥浆体系能够满足单通道井固井的要求,低黏微膨胀韧性水泥浆体系配方(w)为：100%G级水泥+42%淡水+7%流型调节剂LPG+1%膨胀剂PUB+7.5%胶乳液+5%降失水剂DPT+0.4%缓凝剂HP-2+1%消泡剂。低黏微膨胀韧性水泥浆体系具有低黏、稳定性好,稠化时间可调,受温度影响较小等优点,能够满足单通道井对固井水泥浆性能的要求。     

韧性高胶结固井水泥浆体系研究

为保障油气井水泥环长期密封完整性,室内研究了增韧纤维、膨胀剂、胶乳液三种功能材料,同时研究了降失水剂、分散剂、缓凝剂添加剂,构建了韧性高胶结水泥浆体系,并对水泥浆体系性能进行评价。实验结果表明,增韧纤维、膨胀剂PZ-1和胶乳液可以提高水泥石的抗冲击强度,增大水泥石膨胀率,改善水泥石的胶结强度和韧性性能。降失水剂SSR、分散剂FSA和缓凝剂HNA能改善水泥浆的失水量、流变性和稠化性能。使用这些添加剂构建的韧性高胶结水泥浆流变性好,失水量低,稠化时间满足要求,抗压强度较高,同时水泥浆具有较好的韧性和高的胶结强度。研究成果可为复杂油气井固井作业提供技术支持。     

一种防窜直角稠化水泥浆体系的室内研究及现场应用

深水高压油气井在固井作业过程中存在很多困难因素,如油气水层易互窜,界面胶结质量差,水泥柱上下温差较大,井眼压差大易发生气窜,钻井费用高,钻井周期长。究其原因,主要是水泥浆稠化过渡时间长,固井后发生环空气窜所导致。为了有效避免气窜现象的发生,优选了一种具有防窜直角稠化水泥浆体系。防窜直角稠化水泥浆体系已多次成功应用于南海东部区块。     

新型高温低密度水泥浆的研究与评价

随着油气田开发进入开发后期,高温高压、合理压力安全窗口窄等问题也日益凸显,为更好地应对固井过程中易气窜、易漏失等问题,给出了一种低密度水泥浆相应的填充材料,并确定外掺料为高性能漂珠,并研制了密度为1.35 g/cm~3的水泥浆。所配置的水泥浆不仅满足低密度要求,而且浆体中胶凝剂含量得到保证,对所配置水泥浆体系的稳定性、流动性和水泥石的致密性都有所改善。又对该高温低密度水泥浆的稳定性、渗透率及抗高温、高压能力进行了评价,结果表明所研制的水泥浆各项性能均较传统的低密度水泥浆体系有所提高。