大温差低密度水泥浆体系在NP36-3804井的应用

NP36-3804井是新堡古2平台的一口开发井,钻井液密度为1.35 g/cm3,完钻井深为4 714 m,要求水泥浆一次性封固至地面,对水泥浆的稳定性和温度敏感性提出了更高的要求。通过实验,优选BXE-600S作减轻剂,其是一种根据颗粒级配理论配制的具有水化活性的水泥外掺料;用BCJ-310S作悬浮剂,其由无机材料与有机材料复合得到,其对混灰影响小;用AMPS多元共聚物BCG-200L防气窜剂,优选了耐高温、温度加量敏感性小、性能稳定的大温差缓凝剂BCR-260L,开发并使用了1.35和1.50 g/cm3的高强度低密度水泥浆体系。实践表明,该水泥浆体系流变性好,无游离液,密度差控制在0.03 g/cm3,API失水量在50 m L以内,稠化时间均满足施工要求,具有低温早强和水泥石抗压强度高等性能,能够满足封固生产套管的抗压强度要求。     

防气窜泡沫水泥浆的研究与应用

长庆气田属低压低渗透气田．气层多．含气井段长，压力梯度不等，固井时易发生气侵窜槽．造成水泥石界面胶结不良。针对长庆气田的特点，研究出了防气窜泡沫水泥浆，外加剂由氮气发气剂GFQ-1和GFQ-2、稳泡剂GWP和缓凝剂GH-2组成，GFQ-1和GFQ-2与GWP之问的最佳比例为4g：5mL；8mL。现场试验表明，GFQ-1与GFQ-2的反应平稳，气体量易控制；泡沫封闭稳定，渗透率低，泡沫细小、均匀．不易破裂．在浆体中均匀分布；浆体稳定性和流动性好．游离液为零；水泥石抗压强度高。水泥浆密度低；水泥浆具有可膨胀性和可压缩性．直角稠化，水泥石胶结强度高，可有效防止油气水窜．防气窜泡沫水泥浆配方简单．施工方便，成本低。气层井段优质率为87％，合格率为100％。     

低温早强防气窜水泥浆体系的研究

为满足蓬莱19-3油区浅气层的固井需要,要求低密度水泥浆(1.4～1.9g/cm~3)在较低的适用温度(27～60℃)范围内,具有“低失水、高早强、短过渡、防气窜”等特点。以紧密堆积理论和颗粒级配理论为指导,以漂珠低密度水泥浆为基础,研制了相应的低密度增强剂和配套的外加剂,并开发出一种高性能的低温早强防气窜水泥浆体系。该体系具有浆体沉降稳定性好、游离液少、失水易控制、低温早强等特点,而且具有良好的防气窜性能:在40℃下水泥浆的SPN值小于4;体系水泥石致密,渗透率在0.001×10~(-3)μm~2以下;上下密度差在0.010～0.015 g/cm~3左右,具有一定的微膨胀性能,水泥石不收缩且具有良好的界面胶结性能。该水泥浆在蓬莱(PL)19-3油田已成功应用10余口井,USIT检测表明,固井质量良好。     

大庆油田低密度低温防窜水泥浆体系

针对大庆油田低温浅层气井长封段固井中,低密度水泥浆终凝时间长,胶凝强度发展缓慢,失水大,防窜性能差,易产生环空气窜及管外冒气等现象,影响了固井质量。研究了低密度低温防窜水泥浆体系,采用复合型早强剂、聚丙烯酸酯聚合物胶乳降失水剂、可分散聚合物胶粉防窜剂,改善低密度水泥浆综合性能,在低温条件下,凝结时间缩短了50%,早期强度提高了46%,渗透率降低了50%,界面胶结强度提高了47%。现场应用18口井,固井优质率提高了11.1%,管外冒发生率降低了1.6%,低密度低温防窜水泥浆体系能够满足固井施工作业要求,提高了低温浅层长封井固井质量。      

低密度高强度弹塑性水泥浆体系室内研究与应用

为克服地层承压能力低、封固井段长、水泥浆性能要求高等难点,通过优选减轻剂材料,合理设计液固比,设计了1.25g/cm3～1.50g/cm3低密度高强度水泥浆体系,其API失水<50mL,流变性好,水泥浆沉降稳定,直角稠化,满足现场应用要求,并取得了较好的应用效果.     

针对裂缝性地层的低密度高强度韧性水泥浆体系研究

针对鄂南区块产层段延长组由于裂缝发育而导致的固井过程中水泥浆易漏易污染问题,以低密度、防漏、增韧为指导原则,开发低密度高强度韧性水泥浆进行下部产层段的有效封固。通过研发出塑性减轻剂,优选出适合固井用的水性环氧树脂乳液、纳米液硅,提出了环氧树脂-纳米液硅协同增强水泥石性能新方法,研发了密度为1.65 g/cm3环氧树脂-纳米液硅低密度高强度韧性水泥浆。性能测试表明,浆体失水量能控制在40 mL/30 min内,稠化时间具有较合理的时间范围,水泥石具有较高抗压强度,弹性模量不大于7.0 GPa,水泥石具有较好的弹塑力学性能,对储层的污染伤害程度低,实现了低密度、高强度、增韧目标,有利于后期储层压裂改造作业,为鄂南区块古生界天然气勘探开发提供了技术支撑。      

低密度高强度防气窜水泥浆体系的研制及应用

基于紧密堆积和颗粒级配理论,研制了一种以工业漂珠为减轻剂、以超细胶凝材料为增强剂的新型低密度、高强度防气窜水泥浆体系。该水泥浆体系已成功应用于蓬莱193油田Ⅰ期工程固井作业,实现了对浅层气的有效封固。文中阐述了所研制水泥浆体系的设计原理,介绍了现场应用情况,并讨论了应用中有待进一步完善的问题。     

低密度粉煤灰矿渣水泥浆体系试验研究

本对矿渣水泥、粉煤灰水泥的水化机理进行了分析探讨，研究并得出了矿渣和水泥、粉煤灰和水泥以及粉煤灰、矿渣和水泥的最佳配比。集粉煤灰水泥和矿渣水泥的优点于一起，设计出矿渣：水泥：粉煤灰＝５０：２０：３０的最佳低密度粉煤灰矿渣水泥浆配方。该体系不仅抗压强度高、体系稳定、抗渗透性强，而且成本低廉，各项性能满足现场施工的要求。     

DWQ油田防漏低密度水泥浆固井技术研究

在压力系数低、易漏地层,特别是裂缝型、溶洞型碳酸盐岩地层固井中,采用1．88g／cm^2左右的常规密度的水泥浆固井,极易引起井漏,造成固井失败,或者固井质量不合格。应用低密度水泥浆固井,可防止因为压破松软地层而导致的井漏,并能提高水泥浆顶替率,从而提高单级注水泥固井的成功率,减少或避免补注水泥作业。根据紧密堆积理论,采用水泥、漂珠、超细矿粉、膨胀剂不同粒度的颗粒级有效调配,研制出了低密度水泥体系。通过实验筛选出外掺荆在设计要求密度下的干混最佳比例,从而达到了水泥浆低密度高强度的目的。现场应用表明,这种水泥浆体系解决了DWQ109区块易漏地层的固井技术难题,实现了良好的地层封隔。     

SN—30—1井低密度水泥防气窜固井技术

吉林松南地区在固井中采用微硅低密度水泥浆固井,密度值降低至1.32g/cm~3取得成功,克服了该地区地质复杂、地层破裂压力梯度低、压力异常等情况,保护了油气层。     

高强度低密度水泥浆体系的研究

深井、高温井固井施工中水泥封固段顶底温差大，一次封固井段长，易发生水泥浆漏失、低返等问题，固井存在许多困难和风险。依据紧密堆积理论，研究出了低密度水泥浆体系并对其性能进行了综合评价。评价结果表明，该体系具有密度低、强度高，失水量小，流变性及稳定性好，耐高温、耐腐蚀及长效性等特性。现场应用200多井次，结果表明，使用该水泥浆体系，固井合格率为100％，优质率达90％，能有效解决长封固段低压易漏层油气井固井过程中的难点，保证了固井施工质量。     

多元复合低密度水泥石早期固化强度研究

为了提高低密度水泥浆所形成水泥石的早期强度,以短切碳纤维作为水泥浆的增强剂,漂珠作为水泥浆的密度减轻剂,硅粉作为水泥浆的填充增强剂和稳定剂,并辅助一定量的添加剂,设计了一种碳纤维、漂珠、硅粉复合低密度水泥浆体系,采用正交试验方法分析了碳纤维、漂珠、硅粉加量对水泥石早期强度的影响.随漂珠加量的增大,水泥石的早期强度降低,但加量较小降低幅度较小,对水泥石的早期强度影响不大.随碳纤维加量的增大,水泥石的早期强度几乎呈线性增大.水泥石的早期强度随硅粉加量的增大呈现先增大后减小的趋势.碳纤维提高水泥石早期强度的机理是碳纤维跨架与水泥石的细微裂纹上,降低了微裂缝尖端的应力集中,从而约束裂纹的产生,防止裂缝扩展和连通.硅粉提高水泥石早期强度的机理是硅粉与水泥发生水化反应形成C-S-H凝胶填充在水泥石内部的空隙中,没有与水泥发生水化反应的硅粉直接填充于剩余空隙中,从而起到提高水泥石强度的作用.     

HLC低密度高强度水泥浆体系的研究与应用

针对中原油田地层复杂,固井时易发生井漏的问题,研究开发出了HLC低密度高强度固井水泥浆体系.室内试验对减轻剂、增强增韧材料及其合理配伍性进行了优选,对用钻井液作配浆液的水泥浆性能进行了评价.结果表明,该水泥浆与钻井液有很好的相容性,能够有效提高二界面胶结质量;密度在1.55 g/cm3以上时,水泥石抗压强度均大于15 MPa;具有触变防漏作用,失水量小,对油气层污染小;水泥浆流变性、稳定性好,黏度低、动切力小,有利于提高顶替效率,还可用泥浆泵进行施工,固井操作简单,有利于环境保护和降低施工费用.HLC低密度高强度固井水泥浆的成功研发为封固低压、易漏层或长封固井段的固井提供了一种新方法.     

一种超低密度高强度水泥浆配方的优选

利用PVF最大化原理,选用漂珠、水泥、玻璃微珠以及微细水泥构成4级颗粒填充体系,设计出了一种密度为1.15 g/cm.的超低密度高性能水泥浆.对材料的来源进行了优选,对外加剂的作用机理进行了分析.该超低密度水泥浆稳定性好,析水量为0,失水量小于50 mL;稠化时间在220～320 min之间可调,基本成直角稠化;具有较高的早期强度,在中低温条件下的24 h水泥石强度大于11.0 MPa,在90℃时的24 h强度达到12.0 MPa;解决了长期困扰超低密度水泥浆存在的浆体稳定性差、候凝时间长、早期强度低等问题,具有良好的施工性能.     

超低密度高强度水泥浆体系的研究

以颗粒级配原理和紧密堆积理论为理论依据,以嘉华G级高抗硫油井水泥、漂珠和微硅等为基本原料,通过复配水泥、漂珠、微硅等不同粒径的微细颗粒,配制出密度为1．10-1．50g／cm^3的超低密度水泥浆体系,使该水泥浆体系具有密度可调范围广、稳定性高、流动性好、水泥石体积无收缩、抗压强度高、抗高温性能稳定、渗透率低等优点,为低压易漏失井、煤层气井以及浅层油气井等的成功固井施工提供了保障,并具有良好的经济效益和环保效益。     

LDHS高强度低密度水泥浆体系在S70井的应用

为了解决塔河油田三井固井质量不理想的难题，开发出以硅藻土－微硅为复合减轻剂，SY为高温稳定早强剂的LDHS水泥浆体系，该体系具有密度低，强度高，流变性好，与外加剂配伍好，地面与井下密度一致，施工简便等优点，在塔河油田S70井进行现场应用，固井质量达到了优良标准，实现了低密度水泥浆在塔河油田固井质量的突破。     

一种低温早强低密度水泥浆

低温下,常规低密度水泥浆体系早期强度发展缓慢,水泥石胶结能力差,影响了水泥环封固质量,浅层易漏井固井质量问题日益突出,为此,进行低温早强低密度水泥浆体系研究。根据紧密堆积理论及综合室内实验研究,研制了密度为1.30~1.50 g/cm3的低温早强低密度水泥浆体系,主要优选了超细胶凝材料和锂盐复合早强剂,增加了低密度水泥石的致密性,提高了低密度水泥石的早期强度,25℃凝结时间为13 h,24 h抗压强度为10.2 MPa。该体系具有低温早期强度高,凝结时间短,稳定性好等优点。在大庆油田现场成功应用2口井,固井质量合格率100%,取得良好的应用效果。      

高强度低密度水泥体系性能研究

根据微细水泥的特点,开发出了适合微细水泥一漂珠低密度水泥体系的复合早强剂和密度1.20～1．50g/cm^3的低密度水泥体系,在50℃条件下测试了密度1．20～1．35g／cm^3四个密度水泥浆的各项性能。实验表明,该水泥体系具有早期强度高,稳定性良好,稠化时间可调,并具有一定的防漏和防气窜功能。     

高温复合低密度水泥浆的研究与应用

解决在高温高压下减轻材料的性能稳定以及形成水泥石的体积收缩和强度快速形成与发展难题,是低密度水泥浆在深井固井中推广应用的前提.以满足高温高压固井对水泥浆的性能要求为目标,通过对耐高温高压水泥减轻材料和其他外加剂的优选,经多次的室内实验,配套使用了10种水泥外加剂和外添料,形成了流动性和稠化时间满足施工要求,密度为1.35～1.40 g/cm3、具有耐高温、防漏增塑、微膨胀、低渗高强复合性能的低密度水泥浆,并且在183℃、70MPa的易漏失井--桩古斜472井中得到了成功应用.     

低密度水泥浆体系的制备和室内性能评价

为改善固井质量,解决低压易漏井固井水泥浆漏失和对油气层的伤害,研制出一种漂珠微硅复合低密度水泥浆体系。确定了此水泥浆体系的最佳配方:漂珠加量90 g,微硅加量30 g,降失水剂加量1.7%,分散剂加量1.3%,早强剂CSA-1加量1.4%,消泡剂Fry加量0.2%。室内研究结果表明,当电压为7 V时,该水泥浆体系的稠度为27 BC,稠化时间为170 min(稠化时间较短);流动指数n为0.553,API失水量为90.0 mL,游离液含量仅为0.1 mL,24 h抗压强度为15.08 MPa,可满足低压易漏及欠平衡钻井的固井要求。