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.     

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.     

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。     

丁苯胶乳水泥浆体系研究及应用

针对大庆油田油气层具有埋藏深、井底温度高和目的层多等特点,研制出了一种新型的适用于深井固井抗高温水泥浆,即DHL丁苯胶乳高温防窜水泥浆.通过室内实验研究,给出了适用于不同温度下的DHL胶乳水泥浆配方,并对DHL胶乳水泥浆常规物性、流变性、胶凝强度和防水气窜性能进行了评价.结果表明,该水泥浆具有抗高温、低失水、直角胶凝、防水气窜和良好的流变性等特点.在大庆油田深井中的应用结果表明,DHL胶乳水泥浆抗温达220℃、流动性好、不起泡,抗压强度高,实现了水泥浆在较低返速下的紊流顶替,有助于提高深井固井顶替效率;胶乳水泥浆失水量小于50 mL,胶凝强度曲线成直角,过渡时间短,自由水为零,防止了油气水窜的发生,满足深井固井施工的要求.     

莺歌海盆地东方13-1气田高温高压尾管固井技术

为解决莺歌海盆地东方13-1气田小井眼尾管固井时存在的气窜和CO2腐蚀问题,研发了高密度高效清洗液和新型抗高温高密度水泥浆,并采用旋转尾管固井工艺,形成了高温高压气井尾管固井技术。抗高温高密度水泥浆配方中引入了胶乳颗粒、非渗透剂、超细填充颗粒及膨胀剂,有效改善了水泥浆的非渗透性和抗CO2腐蚀性,并采用颗粒级配技术提高了其稳定性。室内试验表明,密度2.20 g/cm3的水泥浆可抗160℃高温,24 h抗压强度为15.1 MPa,防气窜系数为0.59。该固井技术在南海东方13-1气田6口开发井固井中进行了现场应用,水泥胶结测井结果表明,高压气层及重叠段固井质量优良率100%,生产期间气井井口无异常带压情况,应用效果良好。研究与应用表明,高温高压气井尾管固井技术能够满足莺歌海盆地东方13-1气田高温高压开发井尾管固井的需求。      

复杂深井固井技术综合应用研究

综合分析了西部地区深井、超深井固井难题,提出了相应的水泥浆体系与固井工艺技术。针对川东北海相酸性气藏固井难题,优选了性能优良的高温防腐防气窜胶乳水泥浆体系,并利用分段气窜模型预测地层压稳状态,指导防气窜固井设计;利用紧密堆积理论,优选综合性能良好、可满足超高压地层固井施工要求的超高密度水泥浆体系,并在官深1井成功应用,最高密度达2.82 g/cm3,创国内水泥浆入井最高记录;研制筛选了性能优良的低密度水泥浆体系,解决了深井漏失的难题,针对普光气田二开一次封固段长、地层承压能力低难题,采用正注反挤固井工艺取得了良好效果。     

胶乳纳米液硅高温防气窜水泥浆体系

针对顺南区块超深高温高压气井固井面临井底温度高、气层活跃难压稳的问题,研究了胶乳纳米液硅高温防气窜水泥体系。通过将纳米液硅防气窜剂与胶乳防气窜剂复配使用,协同增强水泥浆防气窜性能;不同粒径硅粉复配与加量优化,增强水泥石高温稳定性;无机纤维桥联阻裂堵漏,抑制裂缝延展,提高水泥浆防漏性能和水泥石抗冲击性能。该水泥浆体系具有流动性好、API失水量小于50 mL、直角稠化、SPN值小于1,水泥石具有高温强度稳定性好、胶结强度高、抗冲击能力强的特点。密度为1.92 g/cm3的水泥浆体系在190℃、21 MPa养护30 h后超声波强度逐渐平稳,一界面胶结强度达12.6 MPa;水泥石弹性模量较常规低失水水泥石降低52%,抗冲击强度增加了188%,且受霍普金森杆冲击后仅纵向出现几条未贯穿的裂纹。该高温防气窜水泥浆体系在顺南5-2井和顺南6井成功应用,较好地解决了顺南区块超深气井固井难题。      

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。      

庆深气田深层气井防气窜固井配套技术

针对庆深气田深层天然气井固井后,出现井口环空压力高、气窜气量小等微间隙气窜难点,提出了以消除微间隙为核心的防气窜固井配套技术思路。研制的环空气窜阻断器循环阻力小、强度高、抗温能力达到200 ℃;微间隙封堵液与水泥浆相容性好,凝结时间可根据要求在7～29 d之间调整,具有良好的微间隙封堵效果;抗温180 ℃的微膨胀防气窜水泥浆体系具有抑制水泥石收缩、抗压强度高、滤失量和渗透率低等特点;同时还在井眼准备、提高虚滤饼冲洗效果、压力补偿、优化固井施工设计和钻分级箍等方面进行了配套技术研究。由此形成了庆深气田深层气井防气窜固井配套技术。     

KSK油田胶乳防窜水泥浆体系的研究与应用

针对KSK油田固井中的油气水窜问题,开展了LX600胶乳防窜水泥浆体系研究工作,并进行了室内实验评价,认为水泥浆体系具有抗高温、低失水、沉降稳定性好、过渡时间短、直角稠化和防气窜等综合性能。LX600胶乳水泥浆体系在KSK油田应用了55口井,应用效果进一步表明,该水泥浆体系能够有效提高双界面胶结质量,解决固井中的油气水窜问题。     

膨胀型零游离水水泥浆性能评价

大斜度井及水平井固井后水槽的形成及微间隙的存在,为油、气、水窜流提供了通道,针对大斜度及水平井固井的特殊性,研制出一套适合大斜度井及水平井固井的整体质量及稳定性好的膨胀型零游离水水泥浆体系,以弥补环形空间封固质量较差的问题.该体系能有效地控制水泥浆的游离水和水泥浆凝结的收缩,使水泥浆具有良好的稳定性能和较强的防气窜能力,是大斜度及水平井固井防气窜效果较好的浆体;同时该体系还具有低失水、流变性能好、水泥石质量均匀和强度高等特点,具有强的实用性和广阔的应用前景.     

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。     

一种新型胶乳水泥浆性能研究

通过对胶乳水泥浆体系的降失水、稠化时间、胶结强度、稳定性、流变性、防气窜能力、强度等方面的性能进行评价和配方调试实验,结果表明:与普通的油井水泥相比,胶乳水泥弹性好,具有良好的抗拉、抗折和抗冲击性能,耐腐蚀性好,水泥环界面胶结良好;胶乳的加入增强了水泥石的抗冲击性和弹性,复配后水泥浆的降失水性能良好.胶乳水泥浆体系具有...     

丁山区块深层页岩气水平井固井技术

丁山区块页岩层埋藏深,温度、地层压力和破裂压力高,为了满足分段压裂和长期开采的要求,需要对深层页岩气水平井固井技术进行深入研究.在分析深部页岩地层固井难点的基础上,利用数值模拟分析了分段压裂对水泥石力学性能的要求;针对高温高压的地层特点及分段压裂要求,研制开发了高强度弹性水泥浆体系,同时优化前置液,以增强前置液耐温及润湿反转能力,提高固井质量.室内评价试验表明,弹性水泥浆体系耐温140 ℃以上,最低弹性模量达4.5 GPa,水泥石渗透率0.07 mD,前置液140 ℃热滚后7 min内的冲洗效率达100%.弹性水泥浆体系及配套工艺技术在丁页2-HF井进行了现场试验,固井质量优质,其中一界面优质井段达到96%以上,满足地面压裂施工压力105 MPa对水泥环完整性的要求.应用效果表明,弹性水泥浆体系、前置液体系及配套工艺能满足丁山区块深层页岩气水平井固井要求,确保了页岩气水平井压裂改造措施的顺利实施.      

适合海上低渗气田水平井固井的柔性水泥浆体系研究

海上低渗气田利用常规手段难以有效开发,一般需采用水平井、分支井固井后射孔加大型压裂技术进行完井,其固井质量直接影响后期增产的效果和气田产量。为保证海上低渗气田水平井段良好的固井质量,设计了柔性水泥浆体系。室内对该水泥浆体系进行了试验评价研究,结果表明:柔性水泥浆体系较普通聚合物低密度水泥浆体系具有失水低、流变性好、体系稳定、强度发展迅速、防窜性能强、韧性高的优点,能够有效满足水平井、分支井固井作业,保证海上低渗气藏后期开发对固井质量的需要。     

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大斜度井及水平井固井后，水泥浆在井壁上侧形成的自由水槽是油、气、水窜的主要通道。室内试验表明，ＤＳ零析水水泥浆体系较好地解决了这一问题。该体系具有失水低、流变性能好、直角稠化、水泥石质量均匀和强度高、能有效地控制水泥浆析水，使水泥浆具有良好的稳定性能和抗气窜能力强及适应范围广的特点。通过４口大斜度及水平试验井的试压和测井结果同样说明，ＤＳ水泥浆体系稳定性好，其它综合性能稳定，封固的井段未出现油、气、水窜流和其它异常现象，试压和声幅测井都达到较好的效果。     

高温大温差固井水泥浆体系研究

针对高温深井长封固段大温差固井面临的水泥浆顶部强度发展缓慢、易气窜等固井技术难题.在对高温大温差水泥浆设计难点分析基础上,通过合理设计水泥浆外掺料组成,优选抗高温性能好、对水泥石强度影响较小的外加剂,并研制出一种新型强度调节剂FZ-1,加快水泥石顶部抗压强度发展,最终设计出一套密度为1.90g/cm3,能有效解决顶部水泥浆超缓凝问题的高温大温差水泥浆体系.实验结果表明,该体系沉降稳定性好、失水量小、稠化时间可调、早期强度高且具有良好的防窜能力,能够满足循环温度为110～140℃,温差为50～70℃的高温大温差固井施工要求.     

大牛地气田固井防窜水泥浆体系研究与应用

大牛地气田具有低压、低渗、个别井段易漏和固井后易气窜的明显特点,因此,对于储层的保护显得相当重要,气田对固井工程来说,在保证固井质量的同时尽量减少进入地层的水泥浆滤液和水泥浆颗粒,最大限度地保 护气层。在2004年之前大牛地气田固井质量极不稳定,通过分析研究,发现水泥浆的性能严重影响固井质量。针对水泥浆性能影响固井质量的原因分析,通过水泥浆体系和水泥石的室内试验与评价,优选出适合本工区的 水泥浆体系,固井质量取得了比较理想的效果。     

国内外国井技术现状及发展趋势

阐述了国内外近几年来在油井水泥外加剂、固井工艺技术、固井工具及附件、固井设计模拟与分析软件、水泥浆顶替技术、注水泥设备等方面的新进展，主要是油井基本水泥由一两种发展到13种；注水泥设备普遍采用计算机控制技术对配浆过程进行连续监控，注水泥设备向操作自动化、密度控制精确化、大能量和大功率方向发展；复杂地层固井技术日趋完善，开发了适应高压气井、塑性地层、低压易漏失井、多压力系统以及深井超深井高温固井配套技术；固井计算机模拟、仿真与监控技术，极大地提高了固井方案设计、现场施工的准确性、针对性和科学性；小井眼固井、水平井固井、分枝井固和大位移固井等特殊工艺井固井技术；研制了尾管悬挂器、双级（多级）注水泥器、扶正器。通过分析中国固井技术现状及与国外的差距，提出了中国今后要重点加强抗高温、抗盐系列外加剂的研究与开发，不断拓宽油井水泥外加剂的适用范围，进一步加大油井水泥外加剂的现场使用力度。