杭锦旗区块漂珠-氮气超低密度泡沫水泥固井技术

为解决杭锦旗区块固井井漏难题,实现水泥浆一次安全上返形成完整水泥环,提高固井质量和保证井筒的完整性,开展了漂珠-氮气超低密度泡沫水泥固井技术研究。在漂珠低密度水泥浆体系中充入氮气,并加入发泡剂和稳泡剂,形成了高压充氮气发泡工艺,设计了密度为1.15~1.20 kg/L的漂珠-氮气超低密度泡沫水泥浆;自主设计研发了机械注氮设备,配套了现场节流加回压装置,形成了超低密度泡沫水泥浆控压防漏固井技术。该固井技术在杭锦旗区块5口井技术套管固井中进行了应用,水泥浆均一次性安全上返。其中,JPH351井井下泡沫水泥浆平均密度为1.15 kg/L,封固段长2 800.00 m,固井质量优良。研究与应用结果表明,漂珠-氮气超低密度泡沫水泥固井技术可以解决杭锦旗及类似区块低压井固井漏失难题。      

高性能、低成本化学泡沫水泥浆在青海油田低压易漏井的应用

针对青海花土沟油田、油砂山油田低压油气井地层承压能力低，固井时易发生漏失的特点，固井时采用在漂珠水泥浆中加入FC系列发气剂配制成的化学泡沫超低密度水泥浆。试验结果表明，化学泡沫超低密度水泥浆强度高、稠化时间易于控制，并具有低污染和一定的堵漏性能，能使水泥浆井下密度降低至1.30-1.35g/cm^3，井口密度降低至0.90-0.95g/cm^3,提高低压易漏地层的封固质量，降低对产层的污染。在青海油田6口中、浅层低压易漏失油气井进行了应用，这6口井的漏失非常严重，但是固井质量为3口优质、3口合格，固井质量达到了原先的预想，表明该泡沫水泥浆较好地解决了青海油田浅、中层低易漏失井的固井问题。化学泡沫超低密度水泥浆避免了固井补救措施造成的费用，而且节约了大量的机构设备购置资金和维修费用，具有较好的经济效益。     

泡沫水泥固井技术在青海油田的应用

针对青海花土沟油田、油砂山等油田低压油气井地层承压能力低。固井时易发生叠失的特点。固井时采用在漂珠水泥浆中加入FC或TW系列发气剂配制成的化学泡沫超低密度水泥浆．试验结果表明，化学泡沫超低密度水泥浆强度高、稠化时间易于控制。并具有低污染和一定的堵漏性能，能使水泥浆井下密度降低至l-30-1．35g／cm3，井口密度降低至0．90～0．95g／cm2，提高低压易漏地层的封固质量。降低对产层的污染．在青海油田2000～2002年的现场应用结果表明，泡沫固井技术在青海油田的应用已经成熟。从应用范围、应用数量和泡沫固井质量都有明显的提高．固井质量达到原先的预想，表明该泡沫水泥浆较好地解决了青海油田浅、中层低压易漏失井的固井问题．化学泡沫超低密度水泥浆避免了固井补救措施造成的费用。而且节约了大量的机械设备购置资金和维修费用。具有较好的经济效益．     

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。     

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根据漂珠的组分及漂珠低密度水泥浆的性能特点，提出了漂珠水泥浆密度设计要求，减轻剂加量计算，适合漂珠低密度的水泥浆配方以及固井施工注意事项。在低压漏失层固井中还应加强以下工作：①确定合理的水泥浆密度，建立一套漂珠的不同加量、不同水灰比下的漂珠低密度水泥浆在不同液柱压力下的密度变化曲线，为确定低密度水泥浆密度提供可靠依据，特别是对密度很敏感的漏失层固井。②制定低密度水泥固井质量标准，低密度水泥的强度一般低于纯水泥、结构不如纯水泥致密、强度发挥不如纯水泥快。对低密度水泥固井应以保证水泥石的最低封隔质量为依据确定合理的低密度水泥固井质量标准。     

恒密度超低密度水泥浆室内研究

为了克服漂珠低密度水泥浆在密度超低时强度不高及在高压下密度上升而泡沫水泥浆密度随压力增大而增加很快的缺点，通过室内实验，根据粒度级配原理，采用特殊玻璃微珠为主要减轻材料，辅以其它硅质材料，研究出了密度接近于1．0g／cm^3的恒密度超低密度水泥浆并对其沉降稳定性、耐温能力和防窜性能进行了测试。结果表明，该水泥浆受压力影响很小，流变性能良好、强度高、失水易控制，尤其是当使用发气型防窜剂时的防窜性好，可用于超低压易漏、易窜条件下的固井。     

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。     

超低密度水泥用早强稳定剂GQD的研究与应用

长庆油田属低压,低渗透油藏,用常规密度水泥浆固井会压漏地层,导致注水泥失败,针对低压易漏地层固存在的问题,体系稳定性差;漂珠与水泥的相容性较差,而且密度越小,相容性越差,同时导致水泥石的抗压强度迅速减小。研制出了漂珠超低密度水泥浆用早强稳定剂GQD,CQD主要由促凝材料WJ（高介碱金属）、提粘增稠材料AS（碱土金属的硫酸盐）、有机分散剂FP和催化材料SK（胺类有机物）组成,介绍了GQD的作用机理,对GQD在漂珠水泥,粉煤灰水泥及纯水泥体系中的作用进行了室内试验。结果表明,GQD不仅解决了漂珠水泥体系易上浮分层,稳定性差的问题,还提高了水泥石的低温早期抗压强度,在400多口井中推广应用,固井质量合格率为100%,优质率大于80%,较好地解决了低压易漏地层长封固段的水泥低返和固井质量问题。     

封固海相易漏层的抗高压低密水泥浆体系研究

针对海相地层固井过程中易漏的问题,结合海相地层井身结构分析和常用漂珠低密度水泥浆体系高压下密度稳定性分析,得到了海相地层固井漏失发生的原因。在此基础之上,引入高承压能力的HGS空心玻璃微珠,以颗粒级配理论为指导设计了高压下密度稳定、适用于海相易漏层固井的低密度水泥浆体系。理论分析和大量的试验表明:海相地层固井易漏的主要原因是,海相地层多属深井超深井,井下压力高,而常用漂珠低密度水泥浆体系在井下高压作用下密度会升高,从而使浆体液柱压力增大压漏地层;引进HGS微珠得到的低密度水泥浆体系,密度在1.20～1.45 kg/L之间可调,兼具浆体性能稳定、直角稠化并且浆体密度在高压下稳定等特点,更适用于海相地层固井。      

漂珠低密度水泥浆在安棚碱井的应用

安棚区块地层破裂压力低，地层易漏失；碱井矿化度高，矿石易溶蚀，导致井壁存在不同程度的“葫芦串”，井径不规则，固井施工顶替效果差。上部井段采用漂珠低密度水泥浆进行固井施工，下部目的层（碱层段）仍使用常规密度水泥浆。漂珠低密度水泥浆配方为：夹江G级水泥 37.5%漂珠 1.8%KJS-1 1.5%KJS-2 0.2%S501。漂珠水泥浆在高温条件下具有足够的稠化时间和良好的流动性，保证了固井施工安全，顺利，现场应用表明，漂珠低密度水泥浆有效地解决了安棚碱井易漏地层长封固段固井难题，确保了安棚碱井的固井质量。2000年固井4井次，上部漂珠段固井1次合格率为100%，碱层段固井优质率达到100%。     

一种深井固井低密度水泥浆

经试验研究,用硅藻土(中国产)、G级水泥及非CaCl_2类早强剂配制出密度为1.35—1.60 g/cm~3的低密度水泥浆。室内评价了其常规性能及压力对其性能的影响。结果表明。该水泥浆密度可调范围大;硅藻土水泥浆具有较好的综合特性,即水泥浆凝结后的水泥石强度高。稠化时间可调,水泥浆混配容易,流动性好,水泥浆密度受压力影响不大,能适应低压易漏深井固井的要求。     

泡沫水泥的研究与应用

泡沫水泥是一种超低密度水泥。对泡沫水泥的性能、实验研究方法、泡沫水泥固井施工工艺及设备和泡沫水泥的应用评价作了系统的评述。泡沫水泥的主要优点是水泥浆密度低、强度高及渗透性较低,对减少气窜、防止套管腐蚀及漏失层固井、长封固段固井及注气井固井作业十分有利。泡沫水泥固井的评价应将变密度测井、伽玛测井和声幅测井等资料联系起来,则其评价鉴定效果会更好。     

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.     

功能性固井工作液研究进展

随着油气勘探开发工作的逐步深入以及向深层、复杂地层、非常规储层、海洋等领域的拓展,油气井固井难度显著增加,对固井后水泥环长期密封性能要求越来越高,固井工作液体系的研发及应用面临新的挑战。从长封固段大温差水泥浆体系、韧性水泥浆体系、防腐蚀水泥浆体系、稠油热采井固井水泥浆体系、自修复（自愈合）水泥浆体系、深水固井水泥浆体系及功能性前置液体系,总结了近年来固井工作液体系的技术进展。根据复杂井固井作业面临的挑战,从固井新材料及功能性水泥浆体系两方面提出了今后的攻关方向。      

微硅低密度水泥在塔北深井固井中的应用

介绍了微硅低密度水泥浆外加剂的优选、配方及其性能特点,探讨了微硅低密度水泥现场混配方法和施工工艺。经在5口深井固井中应用,有效地防止了注水泥漏失及地层损害。该水泥与多种外加剂具有良好的配伍性,性能易于调节,施工简单。     

低温促凝剂CN-2的研究与应用

针对低温条件下，水泥浆因候凝时间长，极易造成油、气、水侵，导致固井后水泥环不致密，固井质量差这一现象，研制了一种新型低温复合早强促凝剂CN—2，并完善了与之配套的水泥浆体系，从而满足各类低温条件下的固井施工，为低温浅层油气井固井质量的提高提供了可靠的保证。     

新型油井水泥分散剂PC-F42L的研制与应用

采用水相自由基聚合反应的方法,制备了一种新型的可用于油田固井的聚羧酸分散剂PC-F42L,并对其性能进行了评价。评价结果表明,新研制的分散剂PC-F42L对水泥浆的流变性能具有较强的调控能力,分散效果显著,其加量为0.5%～1%(BWOC)时,所配制的水泥浆初始稠度低,流性指数随着分散剂加量的增加逐渐增大;并与常用的降失水剂、缓凝剂有良好的相容性;在通常使用的几种水泥浆体系中的性能优于目前常用的磺化醛酮缩聚物类分散剂。现场应用表明,使用PC-F42L所配制的水泥浆流动性能良好,水泥浆失水量、稠化时间与抗压强度发展均能够满足要求,适用于油田固井。     

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随着勘探领域不断向深部油气藏拓展，固井遭遇的复杂井越来越多。为了进一步加强粉煤灰低密度水泥浆体系在低压易漏复杂地层固井中的应用，经过大量室内研究，开发出以海泡石为主要成分的新一代稳定剂SSD，碱性有机物质类早强激活剂TSN，室内评价了它们在粉煤灰水泥浆体系中的性能，配制出密度可在1.30~1.45 g/cm3之间可调的粉煤灰复合低密度水泥浆体系。实验结果表明，该水泥浆体系的流动性好、析水率小、失水可控、稠化时间可调，水泥浆凝结后的水泥石不但抗压强度高，而且还具有一定的体积膨胀率，能完全适用低压易漏地层固井的要求，并保证水泥环与地层、套管间的良好胶结，提高固井质量。另外，粉煤灰、微硅使水泥石具有良好的抗腐蚀能力，海泡石、微硅等使水泥浆具有一定的触变性，这说明该水泥浆体系能兼有多种特性，是一种能满足复杂井固井需要的低密度水泥浆体系。     

海上增韧防窜固井水泥浆体系研究及应用

针对海上高压低孔渗油气田固井注水泥候凝时气窜、储层压裂后水泥环破裂等问题,经数值模拟分析压裂作业所需水泥石的性能参数,通过加入胶乳、纤维和膨胀剂等材料,降低弹性模量,增加抗拉强度,达到防收缩防产生间隙的目的,研制了海上增韧防窜固井水泥浆体系。室内评价结果表明,该水泥浆体系的密度为1.65~1.85 g/cm3,API失水量小于50 m L;稠化时间在3~6 h可调;游离液为0,具有良好的施工性能,满足作业要求。水泥石24 h抗压强度大于14 MPa;杨氏模量为3~5 GPa;泊松比为0.13~0.20,满足了压裂对水泥石韧性的要求。该体系弹性模量较常规水泥石降低了约50%,抗拉强度提高了10%左右,增韧防窜性能优良。该体系在东海多口井现场应用,固井质量优良,满足了防气窜和压裂作业的需要。     

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分析了复杂条件下浅煤层气井固井作业的技术难点及现用水泥浆体系存在的问题，提出了浅煤层气井固井水泥浆体系应具备的特性，据此设计了高早强低滤失膨胀水泥经浆体系的配方并进行了室内性能评价，现场应用结果表明：以F17C油井水泥低滤失膨胀剂为主的水泥浆体系能够解决浅煤层气井固井施工中的技术难题，可显提高煤层气井的固井质量。