大庆深层气井防窜固井新技术

大庆深层气井具有地温梯度高、封固段长、固井后环空易气窜、套管及水泥石腐蚀等技术难点,在近年成功开发高效冲洗隔离液、 DHL丁苯胶乳抗高温防窜水泥浆体系、套管及水泥石防腐技术的基础上,针对环空气窜开展了"庆深气田防气窜固井技术研究"等重大新技术科研攻关,开发了抗高温微膨、增韧防气窜水泥浆体系和环空气窜阻断工具,并优化了固井施工工艺,发展了大庆油田深层气井固井技术,取得了良好效果.     

大庆油田深层气井微间隙封堵固井技术

为了解决深层天然气固井后气窜的问题,大庆油田开展了微间隙封堵固井技术的研究。通过对庆深气田气窜机理的研究,分析了微裂隙、微环隙形成的主要原因,计算了不同规格的套管由于憋压而引起的微环隙数值,提出了新的消除微环隙、微裂隙的防窜措施,即封堵液封堵技术。大量的室内试验和现场模拟试验表明,该封堵液悬浮性能和流变性能好,封堵和防气窜效果明显。     

胶乳水泥浆体系在深井水平井的应用

针对庆深气田深井水平井温度高、易气窜的特点,在胶乳水泥浆基础上,通过优选高温稳定剂,研制出了深井水平井胶乳水泥浆体系DHL-600。室内评价结果表明,该体系在高温水平条件下具有低失水、无游离液、水泥浆及水泥石上下层密度差小、沉降稳定性好、防气窜等特点。在庆深气田升深平1井和徐深1-平1井2口深层气井水平井中应用,没有发生气窜且固井质量良好。室内实验和现场应用表明,该水泥浆体系能够满足深井气井水平井的固井施工和固井质量的要求。     

微膨增韧胶乳防气窜水泥浆的实验研究

针对庆深气田深井气井防气窜固井的需求,在胶乳水泥浆基础上,通过加入纤维和膨胀剂研制出了微膨增韧胶乳防气窜水泥浆.用冲击功实验和水泥浆膨胀仪对纤维和膨胀剂的适宜加量进行了优选.性能评价结果表明,加入0.5%纤维和1.5%～2.0%膨胀剂,对水泥浆的流动度、游离液、失水无影响,但提高了水泥石抗压强度;该水泥浆具有理想的直角稠化曲线,有利于防止气窜的发生,而且稠化时间可调.该水泥浆在庆深气田4口深井气井中进行了试验应用,4口井均没有发生气窜且固井质量好,表明,该水泥浆能够满足深井气井固井施工的要求.     

元坝气田超深探井小尾管防气窜固井技术

元坝气田是我国最深的生物礁海相大气田,具有超深、高温、高压、高含硫等特点,开发的主要目的层为二叠系长兴组,随着勘探的深入,近年来如川深1井已探至更深的灯影组,井深达到了8 420 m,井身结构复杂、套管层次多。为解决最后一层小尾管固井时所面临的小井眼、窄间隙及“一超、三高”技术难题,开展了元坝气田超深探井小尾管固井技术研究。优选了抗高温胶乳和纳米硅乳液作为防气窜剂,配套防腐蚀剂,基于颗粒级配原理设计了高密度水泥浆,建立了防止水泥石高温下强度衰退技术和防酸性气体腐蚀技术,开发了抗高温增强型防气窜防腐蚀水泥浆体系,适应温度达180 ℃,密度1.88～2.25 g/cm3,SPN值＜1,水泥石180 ℃下48 h抗压强度大于14 MPa,弹性模量小于8 GPa,且长期强度不衰退,耐H₂S、CO₂腐蚀。在元坝7侧1井、川深1井?139.7 mm超深小尾管固井进行了应用,固井质量优良率100%,并应用到元坝204-1H井、河嘉202H井、川深1井等3口井的?193.7 mm生产套(尾)管固井,固井质量综合评定优良率67%。研究与应用结果表明,高温高压防气窜防腐蚀固井技术可以有效解决元坝地区超深探井及类似高酸性气田固井技术难题。     

庆深气田气井固井水泥浆体系研究

分析了庆深气田固井对水泥浆性能的要求,研制出了抗高温高韧性防气窜水泥浆体系,并对该水泥浆体系性质及水泥石特性进行了实验。结果表明,该水泥浆体系在高温下性能稳定,水泥石具有一定的抗冲击性和韧性,同时因为该水泥浆体系具有塑性胶乳特性,其在候凝期间具有较强的防止气体窜入环空的作用,从而提高了气层的封固质量,防止了气窜。现场应用表明,该水泥浆体系成功解决了气窜问题,固井质量合格。     

双作用防气窜固井水泥浆体系的研究与应用

目前,固井界使用的防气窜水泥浆体系主要有3种:高气阻、缓失重和微膨胀体系。这些水泥浆体系的防气窜作用单一,不能从根本上解决高温超压气井、长裸眼易漏井的防气窜问题。利用水泥浆气侵阻力评价仪测试了常用水泥浆体系的气阻能力,通过对水泥浆的气阻能力、延缓失重能力和体积膨胀能力的综合评价,研制开发出了适合大环空固井和小间隙短裸眼固井的"高气阻微膨胀"双作用防气窜水泥浆体系,适合小间隙长裸眼固井的"高气阻缓失重"双作用防气窜水泥浆体系。2套水泥浆体系在南海西部海域十多口的高危气窜井应用,固井质量优良,可进一步推广应用。     

元坝地区复杂尾管固井难点与对策

川东北气田元坝地区尾管固井具有超深、高温、高压以及封固段超长、压力窗口狭窄、压稳与防漏矛盾突出等特点,固井后易出现气窜、顶部超缓凝,部分井封固段上部还有盐膏层,使用厚壁套管会使固井难度更大。经过多井次的探索和应用,在井眼准备、水泥外加剂以及现场施工工艺3个方面初步形成了深层天然气井固井配套技术,如采用新型的分段气窜预测模型,优选防气窜能力强的水泥浆体系等措施,在元坝1-1侧1井固井应用中取得了良好的效果,满足了气田开发对固井质量高标准的要求。     

普光气田整体固井工艺技术

普光气田是国内首个投入开发的海相气田,具有高温高压高含硫的特点,同时存在地层复杂、气窜、漏失、长裸眼小间隙、大斜度和水平井以及存在盐膏层等几乎所有固井中可遇到的技术难题,固井难度国内罕见。通过分析储层特性和单井井况,优选了防腐防气窜水泥浆体系,应用分段压稳设计模型进行水泥浆柱结构设计,同时采取高抗挤低密度水泥浆技术、正注反挤工艺、水平井提高顶替效率等措施,形成了普光气田高含硫气井固井综合技术。现场应用表明,固井质量得到了保证,满足了普光气田开发的要求。      

肯基亚克盐下石炭系高压油气藏防气窜尾管回接固井技术

石炭系碳酸盐岩储层是肯基亚克盐下油田的主力开发层,由于该储层地层压力高,安全密度窗口窄,存在溢漏同层,钻井液和水泥浆之间的密度差小,封固段长,循环压耗高,水泥浆失重严重,环形间隙小,井眼不规则,套管居中度差,造成固井后水泥胶结质量差,易发生环空气窜。为提高水泥胶结质量,该油田采用了防气窜尾管回接固井技术,并采取了一系列配套技术措施。10口井的现场应用表明,防气窜尾管回接固井技术提高了固井质量,解决了环空气窜问题。介绍了该油田防气窜尾管回接固井技术方案、技术措施,并以两口井为例介绍了该油田直井和大斜度井防气窜尾管回接固井的施工程序。     

歧深1井高温深层小间隙尾管固井技术

歧深1井尾管裸眼封固段油气活跃、温度高、环空间隙小,在固井过程中易出现层间互窜、顶部水泥石超缓凝等复杂情况。针对以上难题开展了技术攻关,提出综合采用套管居中、井眼清洁及界面清洗、隔离液、防窜水泥浆及动态压力平衡固井技术。该套技术的运用,确保了该井Φ177.8 mm和Φ127 mm尾管固井环空水泥环分布均匀,且现场施工作业安全顺利,有效地解决了歧深1井尾管固井过程中易出现层间互窜、施工泵压过高（易压漏地层）、顶替效率差、水泥环薄且分布不均匀、顶部水泥石易超缓凝等问题。施工结束后候凝24 h测井固井质量合格。     

川东北地区浅层气井防气窜、防漏固井技术——以五宝场构造沙溪庙组气藏为例

针对川东北五宝场构造侏罗系沙溪庙组地层压力系数低、浅层气发育等主要固井难题,提出以下对策和措施：①利用微硅漂珠低密度水泥浆固井技术,下套管前认真通井,充分循环,使井眼干净、无垮塌、无沉砂、无后效;②套管串中加入适量扶正器来提高固井质量;③采用微硅漂珠低密度水泥浆,降低液柱压力,防止井漏,使水泥浆一次性返至地面,保证固井质量;④固井水泥浆采用双凝或多凝设计,优化水泥浆体系配方,增加水泥石胶结强度,使其具有低失水、零析水、早强、沉降稳定好的特点,严格控制水泥浆的稠化时间和过渡时间,提高水泥浆的防气窜能力,并及时进行环空憋压,确保压稳浅层气。将上述技术措施在五宝浅1-1井实施,解决了五宝场构造沙溪庙组地层压力系数低、浅层气发育等主要固井难题。     

川东北地区高温高压高含硫气井配套固井技术

针对川东北地区高温、高压、高含硫气井主要固井技术难题,提出利用新型非渗透和胶乳防气窜水泥浆凝固后水泥石低渗透的特点,降低CO2和H2S对水泥石的腐蚀;固井前强化钻井液堵漏,提高地层承压能力;在固井时,采用纤维堵漏水泥浆;在固井前采用分段压稳设计模型,考虑固井后水泥浆失重的影响,分析固井后环空压力分布,保证压稳气层;固井水泥浆采用双凝或多凝设计,确保主力气层快速形成早期强度,实现“以快制气”,有效控制气层气体。采用旋转尾管固井新技术,在洗井和注水泥过程中旋转尾管,提高洗井质量和水泥浆顶替效率。上述技术措施的实施,为解决川东北地区高温、高压、高含硫气井固井技术难题做出了有益的尝试,取得了较好的现场应用效果。     

海上超高温高压探井弃井水泥塞技术

莺琼盆地超高温高压探井高密度弃井水泥塞面临着流动性与沉降稳定性矛盾突出,水泥石强度易衰退,封固段长,温差大,顶部强度发展缓慢,安全密度窗口窄,水泥浆漏失与气窜风险并存等难题。通过使用球形微锰矿加重水泥浆,改善高密度水泥浆流变性,同时提高其沉降稳定性,优选高温成膜防气窜剂,降低气窜风险,优化硅粉加量,提高水泥石高温抗压强度,强化隔离液防漏性能,配合挤入式固井注水泥塞工艺,形成了一套莺琼盆地超高温高压弃井水泥塞技术。该技术在莺琼盆地应用最高井底静止温度达213℃,水泥浆最高密度达2.50 g/cm3。现场应用表明,弃井水泥塞流动性及沉降稳定性好,高温强度发展快且不衰退,稠化时间稳定,具有良好的防窜及防漏能力,均成功封固住高压气层。      

磨溪-高石梯构造超深定向井固井水泥浆技术

磨溪-高石梯构造下部地层尾管固井面临固井质量差的难题,主要表现为:大斜度、水平井顶替效率不高,平均仅为92.7%;尾管封固段长,环空间隙小,固井候凝易出现气窜;钻井液、隔离液和水泥浆的密度及流变性能匹配性差;上部井段油气水活跃,易发生油气水窜。以工区工程地质特征为基础,优选出适用于高温高压大温差且气层发育条件下的宽温带缓凝剂和高温降失水剂,并以此为基础研发出了适用于高温高压大温差条件下的防窜水泥浆体系,该体系在高温165℃养护24 h和低温65℃养护24 h的抗压强度能达到29.5 MPa和14.0 MPa以上。同时,在大温差、水泥浆体系在保证水泥浆胶结良好的情况下(地层压力梯度小于2.0),能有效防止气窜发生,具有良好的抗温稳定性和防窜性能。现场应用表明,固井质量优良率提高约30%,评价合格率提高超过50%,固井后无一口井发生气窜或气测异常。该技术能够显著提高磨溪-高石梯工区的尾管封固质量,为龙王庙气田的安全经济高效开发提供保障。     

高石梯-磨溪区块高压气井尾管固井技术

针对西南油气田高石梯-磨溪区块高压气井φ177.8 mm尾管固井遇到的气层活跃、安全密度窗口窄、流体相容性差及高温大温差等问题,制定了相应的固井技术措施。开发了适合高温大温差固井的自愈合防窜高密度水泥浆体系,并进行了室内研究。结果表明:该体系密度为2.0~2.8 g/cm3,现场一次混配可达2.6 g/cm3以上;适应温度为常温~180℃;浆体的上下密度差不大于0.05 g/cm3;失水量不大于50 mL;稠化时间与缓凝剂掺量具有良好的线性关系,稠化过渡时间不大于10 min;静胶凝强度过渡时间不大于20 min;24 h抗压强度大于10 MPa,水泥石顶部48 h抗压强度大于3.5 MPa,低温下强度发展快,形成的水泥石体积稳定不收缩,具有类似韧性水泥的力学性能;遇油气产生体积膨胀,保证了界面胶结质量和密封完整性,降低了固井后发生气窜的风险。该固井技术在高石X井和高石Y井中进行了应用,固井优质率和合格率得到较大幅度提高,水泥环后期不带压,获得良好应用效果。      

水泥浆防窜性能实验评价及其应用

固井防窜一直是困扰石油工业多年的问题,因水泥浆候凝期间的环空有效静液柱压力不断降低,在其降低到地层流体压力之后,水泥浆能不能抵御地层气体对其液相的置换是固井防窜的关键。为此,从水泥浆窜流能力评价方面着手, 结合现场井况和固井工艺的水泥浆窜流试验方法,对目前常用的一些防窜材料,诸如成膜类、AMPS合成共聚物类、改性纤维素类降滤失剂及胶乳、膨胀剂、微硅等的窜流性能进行了评价。结果表明：在不同条件下各类外加剂的防窜特性不一,低温下成膜聚合物水泥浆的防窜性能有一定保障,但随着温度的升高,其性能就会受到一定影响;胶乳水泥浆体系的防窜能力相对较稳定,在不同条件下保证胶乳的有效掺量就可以保障水泥浆的防窜性能。实验评价结果在川渝地区、长庆苏南、吐哈鲁克沁、玉门酒东等气田进行了超过150口井的胶乳水泥浆现场应用,未发生窜流,固井效果良好。     

委内瑞拉ANACO区块气井固井难点及对策

委内瑞拉ANACO区块地层破裂压力梯度低,有高压水层和低压气层,环空容易发生气窜,并含有H₂S和CO₂,呈泥质砂岩。基于以上认识,ANACO区块固井的复杂性主要源于水泥基材料固有的缺陷和地层条件的多变性,正确认识地质条件对固井的影响和选择合适的固井材料、工艺措施是解决固井难题的基本出发点。针对该地区地质因素,从分级注水泥、双密度或多密度水泥浆体系工艺上、水泥浆及外加剂选择等方面进行了研究;同时结合现场固井状况进行了对策方案归纳,并对腐蚀深度和防气窜性能进行实验探索。结果表明,研发的防窜防腐蚀水泥浆最低密度为1.2 g/cm3,且上下密度差低于0.03 g/cm3,游离液接近0,抗压强度高,渗透率低;通过引入防腐蚀材料BCE-750S后,硅酸盐水泥石在7、30和60 d的腐蚀深度大大降低,能够解决当地环空气窜、含有H₂S和CO₂酸性气体等问题。      

水泥浆失重压力评价技术研究与应用

固井后水泥浆“失重”将导致作用于气层的液柱压力下降,可能引发欠平衡,发生早期气窜。进行准确的失重压力评价是制定固井憋压候凝技术、实现压稳防窜的关键。而目前国内外采用的失重压力经验公式和水泥浆失重测量装置并不能很好地反映井下条件水泥浆失重规律。基于此,采用等比例缩小尺寸方法,研发了一套高温高压水泥浆失重压力评价实验装置,开展了直井和斜井中典型水泥浆失重压力实验。结果表明,初凝时刻,稳定性差的水泥浆液柱压力可能低于等高清水柱,而稳定性好的水泥浆液柱压力可能高于等高清水柱。按照经验法设计环空憋压值,可能憋压不足引发气窜,也可能憋压值偏高压漏地层。因此,提出了一种分段计算水泥浆失重压力的方法,在四川盆地磨溪—高石梯区块高压气井得到检验,指导了环空憋压候凝。固井质量合格,固井后未发生环空气窜。