配制多品种油井水泥的简易方法

油井水泥是固井的主要材料,其性能直接关系着固井的成败和质量的优劣。五十年代以来,水泥工业发达的国家采取增加油井水泥系列品种的办法,以满足钻井的多种需要。比如美国石油协会(API)在五十年代就建立了 A、B、C、D、E、F六种级别的油井水泥系列,并依抗硫酸盐的程度再分为高抗硫酸盐、中等抗硫酸盐及普通型三种类型。用户可以根据需要选择最相近的基本油井水泥,然后委托服务公司予先加好弥补油井水泥性能缺欠的于添加剂、混合材,最后运往井场直接固井。世界上许多较发达的国家都公认 API 油井水泥系列,并沿用了这一标准及试验方法。     

矿渣对固井液性能的影响研究

为了研究矿渣对固井液性能的影响,通过对国内外主要的有关的矿渣固井技术的文献进行调研,对高炉水淬矿渣结构特、性能及其水化机理、影响矿渣固井液的固化因素和矿渣固化体性能和高温性能及其力学性能进行研究,用高炉水淬矿渣和油井水泥浆配制了一系列固井液并在不同水灰比下对其性能进行了实验研究。试验结果表明在0.44水灰比时,矿渣加量为30%时油井水泥的抗温性能最好。试模抗压强度也变好。在0.60水灰比时,矿渣加量达到30%时,试模抗压强度最高,固井液的表观粘度、塑性粘度、动切力也相应的有所提高,可增强固井液的稳定性。在0.80水灰比时,矿渣加入量为20%时,试模抗压强度最高,表观粘度不变,塑性粘度和动切力变化较小,可以提高固井质量。     

多功能钻井液可提高固井质量

矿渣是一种潜在的水硬材料,在水基钻井液中加入少量细目矿渣即配成多功能钻井液。固井时,用多功能钻井液和矿渣,并加适量激活剂即配制成矿渣钻井液固化液,可实现固井。文中介绍了多功能钻井液的性能和固化试验,矿渣钻井液固化液中激活剂扩散试验及抗压强度、流变性、稳定性、初终凝时间和硫酸盐侵蚀试验。认为,多功能钻井液在井下条件下,时间长了也可固化;激活剂能扩散到滤饼和未被顶替走的多功能钻井液中促其固化;矿渣水泥石能抗硫酸盐侵蚀,可满足固井要求。多功能钻井液提高固井质量技术特别适用于大位移井、水平井固井。     

复合膨胀剂对掺矿渣油井水泥性能的影响

针对普通油井水泥固井存在水泥浆高失水和水泥凝固过程中的体积收缩等问题，研究了G级油井水泥-矿渣-复合膨胀剂三元复合胶凝材料的膨胀与强度的协调性。通过汞压入法（MIP）和扫描电镜（SEM）等现代测试方法对矿渣油井水泥的水化硬化特性和机理进行了研究。试验结果表明，矿渣对改善G级油井水泥膨胀性能和力学性能有利；掺入煅烧MgO，在80 ℃水浴养护下，可得到比较理想的自生体积膨胀变形率，用限制膨胀来补偿水泥的限制收缩；掺钙镁复合膨胀剂，能改善矿渣油井水泥的微观结构，使得结构致密，抗压强度相应增加，可制备高性能膨胀油井水泥。     

矿渣MTC固化物高温性能试验

矿渣MTC技术作为一项新的固井技术,已在中低温度的条件下得到广泛应用,从室内各方面性能及现场应用结果来看,它并不亚于油井水泥,而且有其独特的性能,如流变性能好、与钻井液的相容性好、顶替效率高、稳定性好、失水量小、静胶凝强度过渡时间短等特点。但它在中高温情况下的综合性能是否可满足固井要求,它的固化物能否满足后续作业的需要等都要进一步研究。对矿渣MTC固化物的高温强度发展趋势、在井底情况下的耐冲击性及抗腐蚀性能进行了室内试验,试验结果表明,矿渣MTC可用于中深井、深井固井。     

矿渣油井水泥研究

利用高炉水淬矿渣的化学组分以及水化活性、热力学稳定等特性并通过大量的研究和实验,将它作为一种外掺料替代部分油井水泥熟料,研制出了矿渣油井水泥。与G级油井水泥相比,矿渣油井水泥与套管的胶结力提高了55.4%,水泥石后期强度提高了28%-34%,水泥石抗腐蚀性提高了50.3%;水泥石抗震裂韧性提高了21.7%,水泥石力学特性不同程度地同时得到提高,满足了固井、射孔、酸化和压裂及后期采油这一系统工程对水泥石高质量的要求。     

钻井液转变成固井液的固井技术研究

通过向钻井液中加入高炉矿渣和其它化学处理剂,可将钻井液转变成固井液(MTC)。高炉矿渣是一种具有水硬性质的颗粒材料。文中介绍了筛选矿渣,分析了影响矿渣水化反应和形成强度的因素,建立了钻井液转变成固井液的室内实验方法,研究了钻井液转变成固井液的液体性能和固体性能,评选出1种激活剂、2种分散剂和3种调凝剂,完成了密度1.50~1.70g/cm3、流动度21~26cm、API失水小于100mL、无游离水、稠化时间180~300min、24h抗压强度大于13MPa的MTC固井液配方。经冀东油田用常规固井设备和工艺在φ244.5mm套管固井中施工5口井。这5口定向井的钻井液类型有聚合物钻井液、正电胶钻井液和小阳离子钻井液。钻井液转变成的MTC团开液密度为1.62~1.81g/cm3,具有可泵性好、固化物抗压强度发展快等特点,测井表明固井质量合格,与用油井水泥固井相比可节约固井材料费约75%。     

硅烷偶联剂包覆油井水泥的性能与应用

为提高固井水泥环的耐久性,使用硅烷偶联剂KH-560对油井水泥颗粒表面进行包覆处理后以10%的加量加入固井水泥浆中配制成新型的自修复固井水泥浆体系。通过润湿性和水化放热试验研究了硅烷偶联剂包覆油井水泥的表面特性;通过SEM扫描电镜分析和固井水泥环微间隙与微裂缝自修复模拟试验研究了加入硅烷偶联剂包覆油井水泥的固井水泥浆体系固化体的微观结构和自修复性能。研究结果表明:硅烷偶联剂包覆处理后的油井水泥颗粒表面形成了憎水保护膜,降低了水化反应活性;将硅烷偶联剂包覆油井水泥以10%加量加入固井水泥浆后,明显增加了固井水泥环中的未水化产物数量,能够发生多次水化反应,为固井水泥环自修复性能的建立提供了有利条件;加入硅烷偶联剂包覆油井水泥的固井水泥浆固化体损伤试样(模拟微间隙与微裂缝)经过养护后抗窜强度恢复值高于50%,自修复能力优于普通的固井水泥浆,固井水泥环的耐久性和完整性增强,提高了复杂条件下的油气井和储气库的固井质量。     

快硬早强油井水泥在浅层高含水调整井中的应用

快硬早强油井水泥是针对常规油井水泥在低温条件下水泥浆候凝时间长、强度发展慢、稠化时间不易控制等现象开发的新型特种油井水泥,该水泥具有低温下凝结速度短、抗压强度高、微膨胀、综合性能优等特点,并具有优异的抗冷冻及抗水浸性能,在此基础上研制的低温快凝防窜水泥浆较好地解决了浅层高含水调整井的固井质量问题,为中原固井外闯市场提供了有力的技术保障。     

F27A增韧防漏水泥浆体系的研究及应用

针对国内油田薄夹层油井、小间隙井和侧钻井射孔、测试超压等外力作用造成的水泥环脆裂(即形成二次窜流)及低压易漏地层固井问题，研制开发了油井水泥增韧防漏剂—F27A，并对其各种力学性能及水泥浆体系的工程性能进行了研究。此外，进行了聚能射孔模拟试验、地面混灰打浆试验和多口井的固井实践。室内研究和现场试验证明：F27A油井水泥增韧防漏剂具有优良的增韧、抗冲击能力和防漏作用，是低压易漏失井固井的良好材料。     

聚乙烯醇作为油井水泥降失水剂的研究

聚乙烯醇（PVA）是一种水溶性聚合物，分子中有大量的羟基存在。因此，可以把它作为油井水泥降失水剂的原料。文章研究了在不同的聚合度和醇解度的PVA作为油井水泥降失水剂的滤失性能，研究发现PVA17-88是以PVA作为油井水泥降失水剂的最好原料。并对PVA17-88作为油井水泥降失水剂与分散剂和消泡剂的配伍性、耐温、抗盐以及水泥浆的综合性能进行了系统的研究。     

青海油田英西深层水平井固井技术

青海油田英西狮子沟区块深层油气藏是近年来柴达木盆地油气勘探的重大突破,该区块资源潜力巨大,同时复杂的钻井、地质条件给固井质量和后续开采带来了巨大的挑战。针对该区块水平井多级压裂的开发特点,为了建立有效的层间封隔,保持水泥环长期密封完整性,通过分析固井难点,完善了固井工艺,优选水泥浆和前置液体系,形成了一套适用于狮子沟水平井开发的固井技术。使用自愈合剂有效封堵水泥石出现的微裂缝,抑制油气窜流,使其同时具有弹性水泥特征,保证水泥环长期密封完整性。形成的基体抗侵防窜水泥浆体系具有一定触变性和较强的内部黏滞力,具有良好的"静止堵漏"效果,同时可降低窜流发生的风险。2018年以来,该固井技术在英西狮子沟区块应用20余井次,平均井深5000 m,平均水平段长1000 m,现场应用效果良好,满足后续体积压裂改造的技术需求,为英西深层开发提供关键配套技术,具有广阔的市场应用前景。      

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随着油气田勘探开发技术的深入发展,深井,超深井的数量不断增多,深井,超深井的特点是：井深,温度高,水泥环薄,固井难度大,而各种增产工艺,措施和后期作业对油气井固井质量也提出了更高的要求。水泥本身具有硬和脆的性质,受后续施工,射孔或由由于地层条件下复杂作用力的影响,易发生脆裂,或与套管,井壁剥离,影响油气井后期开采,缩短油气井的寿命,文章通过研究深井塑性水泥原理,提出评价方法和塑性水泥配方,进行了塑性水泥施工性能的力学性能的大量实验,并在此基础上完成了20井次注水泥施工,实践表明,塑性水泥具有优良的综合性能和抗外冲击能力,施工方便,能提高深井复杂井的固井质量。     

我国钻井液转化成水泥浆技术现状

本文综述了国内钻井液转化成水泥浆技术（ＭＴＣ技术）研究和应用简况并作了分析讨论。     

大港油田页岩油储层固井技术研究与应用

针对大港油田页岩油储层固井过程中地层压力系统复杂、油气活跃、钾盐钻井液与水泥浆相容性差、钻井液混油驱替困难、水泥石力学性能要求高等难题,开展了固井工作液及配套固井技术措施研究。采用具有洗油作用的功能型前置液,对含油钾盐钻井液的冲洗效率超过90%;针对大港油田页岩油储层固井"四低一高"要求,采用具有静胶凝过渡时间为5 min、抗压强度大、弹性模量低等特点的防窜性能优良、水泥石力学性能突出的高强度韧性防窜水泥浆体系。落实"双扶"、"三扶"通井措施,采用纤维+稠钻井液裹砂携砂井眼清洁技术、虚泥饼清除技术,做好井眼准备工作,优化页岩油储层配套固井技术措施,形成了适用于大港油田页岩油储层的固井工艺技术,该成果在现场获得成功应用。     

一种油井水泥用抗分散絮凝剂

国内油田注水区块频发的水侵,严重地破坏了水泥石强度和胶结质量。针对该问题,采用自由基聚合的方式合成出一种适用于油井水泥的抗分散絮凝剂BCY-100S。通过Zeta电位分析和热重分析测定了BCY-100S的絮凝性和耐热性,并评价了其对水泥浆抗水侵性能的作用和稠化性能。结果表明,BCY-100S耐温可达324℃,加入BCY-100S的水泥浆具备一定絮凝性,能够在80℃下,受到水的冲刷作用而不离析、不分散,与未加入BCY-100S的普通水泥浆相比,具有显著的抗水冲刷性能。除此之外,抗分散絮凝剂BCY-100S对稠化时间无影响,符合油井水泥性能要求。为各油田解决地层流体对水泥浆“溶解迁移”和“质量互换”的问题提供了一种新的方法。      

联合使用SEP膨胀剂和KQ防气窜剂提高固井质量

深井、超深井固井作业中,水泥浆失重和徽环隙的出现严重影响固井质量。联合使用SEP油井水泥膨胀剂和KQ防气窜剂,配制出用于深井、超深井及开发井的水泥浆体系。现场应用表明,加有这两种外加剂的低滤失量膨胀防窜水泥浆体系流变性能好、水泥石抗压强度高,固井质量优良。SEP膨胀剂和KQ防气窜剂均为惰性外加剂,与其它外加剂有良好的配伍性。     

硫氧镁树脂网络互穿胶凝体系研究及封井应用

随着天然气及页岩气大规模开发,硅酸盐油井水泥具有脆性和固化后收缩等不足,尤其是分段压裂等作业易造成水泥石本体力学破坏等,影响水泥环密封,导致环空带压等问题。开发新型力学性能好、胶结能力强且固化后不收缩的胶凝材料是固井工程的一个发展方向。利用互穿网络结构设计原理,优选热固树脂及硫氧镁骨架材料,构建形成了新型硫氧镁树脂胶凝体系。该体系密度为1.1~1.8 g·cm-3,24 h抗压强度大于14 MPa,弹性模量为2~4 GPa,具备良好的密封抗破坏能力。室内实验和现场应用试验结果表明,硫氧镁树脂胶凝体系能够在油气层封堵、带压井治理以及油气井废弃等方面部分替代油井水泥,为解决油气田普遍存在的带压难题提供了新的经济可行的预防手段。