超低密度高炉矿渣MTC固井液试验研究

长庆油田靖安、华池、镇原等地区的低压易漏地层,用1.30~1.50g/cm3低密度水泥浆固井,仍然存在水泥返高不够、固井质量差的问题。利用MTC固井的技术优势,用高炉矿渣、减轻材料漂珠和碱性激活剂设计1.20~1.40g/cm3的超低密度高炉矿渣MTC固井液体系,以解决低压易漏地层的固井质量问题。设计的超低密度矿渣MTC固井液流变性好,体系稳定,稠化时间能满足固井施工要求,在低温和高温下抗压强度高。高炉矿渣激活剂BES-1和BES-2性能良好,能在低温和高温下激活矿渣和漂珠的潜在活性,可提高超低密度矿渣MTC固井液水泥石的抗压强度。     

低密度高炉矿渣水泥浆固井技术

针对长庆油田低压易漏地层团井水泥浆返高和固井质量存在的问题,用高炉矿渣、膨润土设计密度1.40～1.60g/cm³的矿渣膨润上水泥浆,用矿渣和钻井液设计密度1.40～1.60g/cm³的矿渣MTC浆,用矿渣和多功能钻井液设计密度互1.40～1.60g/cm³的矿渣UF浆。对三种低密度矿渣水泥浆的抗压强度、凝结时间、流变性和稳定性进行了试验研究。室内研究结果和现场试验结果表明,三种低密度矿渣水泥浆水泥石抗压强度高,水泥浆流变性好,体系稳定。低密度矿渣膨润土水泥浆现场施工方便,固井质量优质率平均约80%.低密度矿渣MTC浆和矿渣UF浆现场施工有局限性,但其对提高固井质量的技术优势必将引起固井界人士的关注和研究应用。     

沙65井深井抗高温矿渣MTC固井技术

对矿渣 MTC配方优选、综合性能评价、高温下抗压强度变化规律进行了系统的室内试验研究 ,充分证明了矿渣 MTC具有很好的抗高温性能 ,完全能满足塔河油田中深井段固井要求。在塔河油田沙 6 5井二开井段的固井结果表明 ,矿渣 MTC固井技术可显著提高深井固井质量 ,尤其是第二界面胶结质量 ,为提高该区固井质量开辟了一条新的途径。     

影响MTC固井液固化因素的探讨

为提高顶替效率、增井固井质量，同时为减少废弃钻井液的排放，保护环境，近年来国内开展了钻井液转变成因井液的ＭＴＣ固井技术研究。ＭＴＣ固井液是通过向钻井液中加入高炉矿渣和其它外加剂配制而成。     

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。     

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。     

一种新型低密度矿渣固井液

针对漂珠、空心玻璃微珠等减轻剂价格昂贵、使用量大、其浆体与钻井液相容性较差等问题,借鉴钻井液转化为水泥浆（MTC）技术,直接以矿渣作为胶凝材料替代油井水泥配制固井液,并研究了配套的激活剂和缓凝剂。通过大量的室内实验,初步筛选出一种碱金属氢氧化物JHQ和一种碱金属硅酸盐JGY作为激活剂,并最终确定他们的掺量分别为3%和2%,此时固化体3 d的抗压强度可达到12.5 MPa ;体系采用的缓凝剂HNJ主要靠分子中α和β位羟基羧酸基团能与Ca2+有很强的螯合作用,形成高度稳定的五元环或六元环,部分吸附于矿渣颗粒上,阻止水化产物性能,以达到延长工作液稠化时间的目的,浆体稠化时间与缓凝剂HNJ掺量几乎呈线性增长趋势;体系选用具有提高浆体稳定性和控制失水能力的膨润土类悬浮剂GYW-201,并配合使用悬浮稳定作用强的高聚物悬浮剂GYW-301。结果表明,矿渣固井液适用温度为50~90℃,密度在1.30~1.50 g/cm3范围可调,具有成本低、失水量低、沉降稳定性良好、与钻井液相容性好、稠化时间线性可调、低温下强度发展迅速等优点。该体系已应用于江苏油田现场作业,固井质量良好。因此该矿渣固井液可替代低密度水泥浆,用于低压易漏井、长封固段、欠平衡井等固井施工,降低固井成本。      

利用矿渣MTC技术解决复杂地层固井难题

分析了矿渣MTC浆失水、稠化时间、抗压强度、流变性、静胶凝强度发展等性能特点及技术优势，并与常规水泥浆进行了对比分析，认为矿渣MTC体系大部分性能指标优于水泥浆体系，可以满足现场固井技术要求。应用矿渣MTC固井技术解决了低压易漏失井、高压气井、调整井、长裸眼长封固段及复杂压力体系固井等固井技术难题，固井质量明显优于常规水泥浆固井。     

新型超低密度MTC固井液

MTC具有与泥浆相容利于提高顶替效率的技术优势和可利用泥浆降失水材料控制体系的稳定性而节约降失水材料成本的经济优势。超低密度MTC可用于低压易漏地层固井。我院通过大量的理论及实验研究,研制出适于新疆油田多种泥浆体系、密度可低至1.2g/cm3、50℃常压养护24hr抗压强度可达8MPa以上、综合工程性能良好的新型超低密度MTC。     

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以高炉矿渣为水化材料，使钻井液转化为水泥浆固井技术，与多功能钻井液固井工艺技术相结合，井壁形成可固化的坚硬的泥饼，有助于地层封隔，减少或阻止循环漏失和固井注水泥中水泥浆通过漏失层位的液柱回落。多功能钻井液可以提高井眼的完整性和固井注水泥质量。文中介绍对调整井设计密度为１．１６ｇ／ｃｍ３，用高炉矿渣代替重晶石加重的多功能钻井液。试验研究了矿渣钻井液固化液在多功能钻井液中的扩散过程和矿渣钻井液固化液的抗压强度、流变性、稳定性等性能。研究结果表明：矿渣钻井液固化液中的激活剂能扩散到泥饼和残留于环空中的钻井液中，使钻井液滤饼和残留于环空中的钻井液全部固化，实现第一界面、第二界面的良好胶结，防止油气水窜，提高固井质量。矿渣钻井液固化液抗压强度高，流变性和稳定性好，有利于提高固井质量。多功能钻井液固井技术对提高水平井固井质量有较大的技术优势，建议研究应用。     

超低密度高炉矿渣水泥浆研究

针对油田在低压易漏地层中使用１．４０￣１．６０ｇ／ｃｍ＾３的低密度水泥浆固井存在水泥浆返高不够,固井质量差等问题,结合矿渣膨润土水泥浆。矿渣ＭＴＣ固井技术和多功能钻井液固井技术,利用矿渣和漂珠等材料设计了密度１．２０￣１．３５ｇ／ｃｍ＾３的超低密度矿渣膨润土水泥浆,矿渣ＭＴＣ浆和矿渣ＵＦ浆。     

复杂井固井低密度水泥浆体系性能研究

针对低压易漏地层固井中易漏失、流体窜槽和高浓度盐水对水泥环柱的腐蚀问题，提出以保持低密度水泥浆密度的稳定性为基础，突出水泥浆的触变性和使水泥石体积有一定微膨胀性能为依据的观点。通过改善水泥石的自身防腐蚀性能，研究出一种独特的密度为1.30~1.45 g/cm³的粉煤灰复合低密度水泥浆体系，以此来满足复杂井低密度固井的需要。室内评价了该粉煤灰复合低密度水泥浆体系的密度稳定性、触变性、界面胶结强度、防腐蚀性能。结果表明，该水泥浆体系不仅具有非常好的密度稳定性和良好的触变性，而且水泥石的体积有一定量的膨胀能提高界面胶结强度和水泥石较强的耐一定浓度盐水的腐蚀的性能，从而可将腐蚀介质对套管的腐蚀转化为对水泥石的腐蚀，延长套管和油气井的使用寿命。     

夏42-斜2井低密度水泥浆固井技术

夏42-斜2井是在玉皇庙地区夏42断块构造高部位上的一口滚动井,在东二段底部和沙一段底部均有火成岩裂缝性地层,地层压力系数较低(不超过1.08),钻进中极易发生井漏,固井时易发生水泥浆漏失,导致固井施工失败。夏42-斜2井采取反常规固井作业,不再僵化地坚持“先堵漏再固井”的传统方案,而是采用低密度水泥浆固井技术,配合全井换轻质钻井液的技术,并采用以下现场技术措施以完钻循环钻井液排量作为固井施工中替浆排量的上限,避免因排量过大压漏地层;优化水泥浆初凝时间和初凝到终凝的过渡时间,使水泥浆填充到位后快速达到凝胶强度,保证了固井施工一次成功．封固质量优良。     

低密度MTC固井液在低渗透气井的试验研究

针对陕甘宁盆地低渗透气田天然气井地层漏失等问题，通过室内试验，设计了密度为１．４１～１．６０ｇ／ｃｍ３的二级固井高炉矿渣——ＭＴＣ水泥浆和ＡＰＩＧ级水泥——ＭＴＣ水泥浆。目的提高固井质量、降低固井成本。结果通过对高炉矿渣的水化机理和两种ＭＴＣ水泥浆对比分析，认为高炉矿渣——ＭＴＣ转化法较ＡＰＩＧ级水泥——ＭＴＣ转化法，具有外加剂用量少、抗压强度高、体系简单、固井成本低等特点。结论两种低密度ＭＴＣ水泥浆配方设计合理，性能优良，能满足现场施工的要求。     

四川盆地窄密度窗口超深井控压固井工艺

四川盆地地质构造复杂,以川西地区为例,井深7000 m以上,安全密度窗口仅0.05~0.08 g/cm3,固井漏失风险高,通常被迫反挤水泥浆补救,固井质量段长合格率仅39.6%。基于此,开展控压固井工艺研究,以川西地区为例,分析了井筒工作液密度、钻井液流变性、顶替排量、环空控压值对固井防漏和顶替效率的影响。研究表明,控压固井前钻井液等井筒工作液密度下调范围宜在0.05~0.08 g/cm3;钻井液动切力宜低于6 Pa;固井顶替排量应不低于22 L/s,即环空返速为0.9m/s,同时顶替后期应根据薄弱层位压力当量密度,采取变排量顶替技术;采用控压下套管工艺和分段憋压候凝技术解决常规下套管工艺和候凝工艺的不足。控压固井技术在四川盆地窄密度窗口超深井应用26井次,创造了多项应用指标记录,最大井深7793 m,最小密度窗口0.05 g/cm3,一次上返率为100%,固井合格率为100%,复杂易漏失井固井质量段长优质率由21.45%提高到44.58%,较好地解决了固井漏失低返问题。     

低密度高炉矿渣水泥浆体系的研究应用

长庆油田以高炉矿渣代替水化材料,再加激活剂和少量水泥、膨润土和漂珠,配制成1.48~1.63g/cm3的低密度矿渣水泥浆,经室内试验,流动度大于20cm,45℃、25MPa条件下的稠化时间大于180min,45℃、24h的抗压强度达到5.4~10.8MPa,与高密度的纯水泥浆配伍性好,能满足现场施工要求。经4口井试验,油层以上用低密度矿渣水泥浆封固,油层仍用纯水泥封固,施工顺利,固井质量优良,成本比用低密度粉煤灰水泥浆固井还要低。文中还探讨了高炉矿渣和激活剂的物理性质、化学性质和水化机理。     

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钻井液转化为水泥浆技术，是在钻井液中添加某些胶凝材料和外加剂将其转变成水泥浆直接用作固井材料的新型固井方法。在钻井过程中钻井液承担着冷却润滑钻头，携带岩屑，平衡地层压力，稳定井壁的任务。如果在完成钻井后将钻井液通过一定的方法转化为可固结的材料———固井液，就能达到封隔地层、支撑套管、防止层间流体窜通的目的，这种技术又称为ＭＴＣ（ＭｕｄｔｏＣｅｍｅｎｔ）技术。文中从油气井开发提高效率、降低费用的技术要求出发，论述了采用ＭＴＣ技术是一条可行的路子。实验研究得出用油井水泥，粒化高炉矿渣共同作为胶凝材料，优选合适的分散剂和促凝剂，提出了普通钻井液和聚丙烯酰胺低固相钻井液转化为水泥浆体系的优化配方。这种兼有钻井液和固井液作用的技术，能避免钻井液和水泥浆混合时发生的絮凝现象，提高环空顶替效率，降低废钻井液处理费用，减少固井材料，因而在提高固井质量和降低成本上有很大的潜力，可供生产部门参考     

矿渣MTC固化滤饼能力实验研究

固井液与钻井液滤饼实现整体固化胶结一直是石油工程界期待解决的重大技术难题。由于钻井液滤饼的存在，水泥浆与井壁不能牢固胶结，固井后常常出现油气水窜等严重问题，从而造成固井失败。为此，系统地比较了矿渣MTC水泥浆与油井水泥浆在没有滤饼、普通钻井液滤饼、多功能钻井液滤饼3种情况下的界面胶结性能。实验结果表明，没有滤饼存在时，油井水泥浆的胶结性能明显优于矿渣MTC；普通滤饼存在时，水泥浆和MTC均不能得到令人满意的胶结性能；油井水泥浆不能使多功能钻井液滤饼固化胶结，而矿渣MTC能够实现多功能钻井液滤饼的固化胶结。多功能钻井液钻井技术与矿渣MTC固井技术联合使用可以适当淡化顶替技术，充分发挥矿渣MTC技术的经济、技术优势，提高固井质量。