高温防窜乳液水泥浆体系研究与应用

高温高压气井防气窜固井对水泥浆性能要求高,常规水泥浆难以满足固井要求。在分析高温高压气井防气窜固井难点的基础上,优选胶乳防气窜剂与新型纳米液硅防气窜剂,将二者有机复配,通过致密充填、活性胶凝、改善水泥石力学性能等方式提高防气窜性能,研制出高温防窜乳液水泥浆体系。该防气窜水泥浆体系具有流变性好、API失水低、直角稠化和沉降稳定性好等特点,且对缓凝剂加量、密度、温度计配浆水陈化等因素不敏感,便于现场操作与施工。水泥浆静胶凝强度发展快,防气窜性能好,水泥石高温强度高、高温稳定性好,且水泥石渗透率低,有利于防止气体渗流。该防窜乳液水泥浆体系在中国石化西北油田成功应用多井次,较好地解决了高温高压气井固井难题。     

泡沫水泥浆固井技术在页岩气生产套管固井中应用研究

针对页岩气区块水平井固井漏失低和压裂后环空带压的技术难题,开展泡沫固井技术的应用研究,达到提高固井质量和实现长效密封的目的。结合平桥区块地层漏失特点及压裂后环空带压规律,采用平衡压力固井技术,设计分段式泡沫低密度水泥浆注结构,实现防漏和防气窜固井工艺设计;优化泡沫水泥浆体系,优选发泡剂和稳泡剂,提高体系中泡沫半衰期及高温稳定性,保障泡沫在浆体中原位高效分散;采用大尺寸水泥环密封能力评价装置模拟井下压裂施工压力变化,水泥环能够满足30段以上的分段压裂层间密封和长效密封要求;结合固井施工过程井下温度压力环境,设计泡沫水泥浆两段式注气方法及配套工艺,实现防漏防窜工艺,并在焦页198-1HF中的生产套管固井成功应用。泡沫水泥浆封固井段优质率达到98.2%,施工过程无漏失现象,压裂18段后未发生环空气窜,为页岩气井防漏防窜提供了新的技术方法和手段,具有良好的借鉴意义和推广价值。     

胶乳防窜水泥浆的室内研究与现场应用

对室内合成胶乳进行了粒径测试,室内研究了胶乳加量对水泥浆基本性能的影响,得出胶乳可有效改善水泥浆的失水性能,增强水泥石的韧性,提高水泥环的密封性,有助于提高固井胶结质量,据此优选出了胶乳防窜水泥浆体系,对其静胶凝强度发展、防窜性能等作了相关评价,其胶凝强度过渡很快,防气窜测试无气窜发生,具有良好的防窜效果。并介绍了该胶乳防窜体系在毛坝7井的现场应用。     

一种低黏韧性双防低密度水泥浆的室内性能研究

陆丰油田大位移井储层渗透率低、欠压稳，容易发生气窜，造成固井质量不佳，存在底部高温区域沉降稳定性差、易漏等固井技术难题。针对这些难点，室内筛选3M高强抗压中空玻璃微球来降低水泥浆密度为1.4 g·m^-3的同时可以提高水泥石的抗压强度，选用纤维与胶乳混合作为增韧材料，降低了水泥石的渗透率，有效达到目的层增韧防漏的效果。该增韧材料协同防窜剂CT-1和膨胀剂EXP-1，提高水泥石的胶结强度，具有防漏防窜的作用。由上述主要材料协同其他相关水泥浆添加剂构建了一套具有低黏韧性兼具防漏和防窜性能的低密度水泥浆体系，该低密度水泥浆体系具有良好的流变性，自由液为零，且水泥石上部密度和下部密度差值均小于0.03 g·m^-3，可以看出该韧性水泥浆体系具有优异的沉降稳定性能。低黏韧性双防低密度水泥浆具有良好的力学性能，抗压强度达28 MPa，弹性模量小于7 GPa，抗窜强度大于10 MPa·m^-2，且抗窜效果较普通低密度水泥浆抗窜能力提高了81.2%，说明该水泥浆具有较强封隔能力，可以有效提高固井质量。     

防气窜固井水泥浆体系的研究

固井后环空气窜是影响油田开发效果的重要因素。本文对目前的丁苯胶乳防窜水泥浆体系和纤维防窜水泥浆体系的防窜机理进行了分析和研究。在此基础上进行了防气窜水泥浆室内研究,对缓凝剂和抗高温材料进行试验和评价,优选出了微膨增韧胶乳防气窜水泥浆配方,满足固井水水泥浆防气窜的性能要求。     

热采井抗高温长效水泥固井技术研究与现场应用

稠油油藏大多采用热力降粘的方式开采,主要是采用蒸汽热采的方法。注蒸汽热采一般为蒸汽吞吐,后期转为蒸汽驱,因此热采稠油井的固井必须适合和满足蒸汽吞吐和蒸汽驱开采方式。后期注蒸汽开采时,由于地层的保温效果很差,高温蒸汽在注入过程中能量通过水泥环很快耗散到地层中,导致稠油油藏达不到注蒸汽热采的效果,严重影响稠油油藏的开发效果。在注蒸汽开采过程中,水泥石在高温蒸汽环境中强度衰减严重,导致水泥环破裂损坏,使原本封固好的环空失效,引发油气水窜,严重缩短油井寿命。针对稠油油藏固井存在的问题,须研究开发一种适用于封固稠油热采井的长效固井技术,使该固井技术具有水泥浆热容高、保温效果好,可延缓蒸汽注入过程中能量损失;水泥浆具有良好的强胶结性能,大大改善固井第二界面胶结强度,有效防止油气水窜的发生,提高浅层水泥封固段长期封固效果;水泥石强度高,抗高温性能好,其强度在高温下衰减缓慢,可经受稠油热采高温蒸汽的侵蚀的优点。有效解决稠油热采井在高温驱替环境下固井质量差、油井寿命短的问题,为稠油油藏勘探开发提供有力的技术支撑。     

DZF-1防漏增韧水泥浆体系研究与应用

针对大庆油田低压易漏井固井及油井后期射孔、压裂等增产措施造成的水泥环脆裂问题,研发了DZF-1防漏增韧水泥浆体系,应用聚能射孔模拟试验方法研究分析了水泥石各种力学性能(抗折强度、抗冲击功、弹性模量),阐述了纤维材料对提高水泥石韧性和防漏作用机理。现场试验表明,DZF-1防漏增韧水泥浆体系具有良好的防漏堵漏、增韧和抗冲击作用,水泥浆各项性能满足了固井施工的技术要求。     

DZF-1防漏增韧水泥浆体系研究与应用

针对大庆油田低压易漏井固井及油井后期射孔、压裂等增产措施造成的水泥环脆裂问题，研发了DZF-1防漏增韧水泥浆体系，应用聚能射孔模拟试验方法研究分析了水泥石各种力学性能（抗折强度、抗冲击功、弹性模量），阐述了纤维材料对提高水泥石韧性和防漏作用机理。现场试验表明，DZF-1防漏增韧水泥浆体系具有良好的防漏堵漏、增韧和抗冲击作用，水泥浆各项性能满足了固井施工的技术要求。     

国内外防气窜固井技术研究

随着石油勘探的不断发展和进步,对防气窜固井技术提出了更高的要求。文章简介了环空气窜的原因及危害,从水泥浆体系、压稳气层技术和井身结构设计等方面介绍了防气窜固井技术,并提出了固井技术所面临的一些难题。因此,为了适应油井的勘测开发,需要进一步发展和完善防气窜固井技术。     

低密高强水泥浆体系在绥中36-1油田的应用

绥中36-1油田属于衰竭油藏,长期的开采使地层压力系数降低,井下漏失问题一直是钻井和固井过程中的最大难题,为解决低压易漏井固井的难题,采用低密度高强度水泥浆体系固井。经现场应用表明,低密度高强度水泥浆通过合理调整外加剂的加量,水泥浆的稠化时间和其它性能可任意调节,在温度为40～90℃之间,密度为1.3～1.6g/cm3时,该水泥浆体系稳定,流变性能良好,抗压强度高,失水量低,游离液低,凝结成水泥石后体积不收缩,结构致密,渗透率低并有一定的防窜能力。该水泥浆有效地解决了低压易漏层油气井固井过程中的难点[1],保证了固井施工质量,固井合格率为100%。     

新港1井深井高温小间隙尾管固井技术综述

新港1井是2011年大港油田部署的一口三段制五开重点风险探井,设计井深5985m,152．4mm钻头实际完钻井深6716m,127．0mm尾管下深6714m。由于该井井深、井底温度高、环空间隙小、施工压力高,所以在固井过程中易出现层间互窜、顶部水泥石超缓凝、顶替效率差、水泥环薄且分布不均匀等固井技术难题。通过采取井眼净化技术、套管居中设计、优选高温防窜水泥浆体系、防污染、防回流固井技术及平衡固井技术,确保了该井#177．8mm和φ127mm尾管固井质量。     

固井环空气窜机理和防窜水泥浆体系及其措施

如何防止环空气窜一直是固井技术研究的重点之一,为此国内外各个固井公司进行了大量的系统研究工作。在详细介绍环空气窜形成的机理、预测方法以及防气窜水泥浆体系和工艺技术措施基础上对防气窜固井工艺技术提出了一些建议。     

川东北长封固段小间隙固井技术

针对川东北地区长封固段小间隙的防气窜和压稳技术难度高,井下工作液顶替效率低等问题,通过建立高压气井环空气窜预测模型、构建防气窜固井水泥浆体系和优化井下固井工艺措施等方法,有效的解决了该地区的长封固段小间隙固井技术难题。通过上述关键技术措施,在川东北YB、GJ、TN等区块进行了应用,固井质量综合评价皆为合格。采用的技术措施,可为同类井的固井作业提供借鉴。     

普光气田防气窜固井液试验研究

普光气田具有井深、井底温度高、压力高,地层压力系统复杂等特点,固井质量要求很高,固井难度较大。气井生产一段时候后,原固井水泥环与套管间产生微裂缝,气体通过微裂缝上窜至井口,导致井口附近严重憋压,造成很大的安全隐患。本文在总结气窜形成机理,特别是对微裂缝——微环隙的成因进行了较为全面的分析和总结的基础上,通过大量的室内固井水泥浆探索实验,研制出了以CW-1、NJ-1和GS-1为组合的最佳方案,该方案选用乳胶作为主剂,膨胀剂和抗高温稳定剂为辅助剂,配合一定的前置冲洗液,提高了水泥与钢管的界面胶结强度,增强了水泥浆的致密性,增大水泥浆对气体阻力,有利于增强防气窜能力。该水泥浆体系具有较好的流变性能和低失水性,较大的水泥石韧性和抗压强度,适合在普光气田固井现场中应用。     

温西一储气库Dura Set?韧性水泥浆体系的评价与应用

储气库在注、采过程中,环空内水泥环在井底压力与温度变化的影响下容易发生收缩变形,导致水泥石受到交变应力作用而发生破坏,形成微裂缝,难以满足固井质量必须满足30～50年安全寿命的技术要求。本文主要讲述了针对吐哈油田温西一储气库的固井技术难点,针对井身结构、地质特点水泥浆性能指标等施工要求,通过水泥浆稠化、防窜性能等基本实验及水泥石弹性模量、膨胀率、渗滤率等辅助实验评价了贝克休斯Dura Set?韧性水泥浆体系,并在温储1H等井现场成功应用,经CBL结果判断合格率达到100%,盖层井段固井质量优质。     

多元复合弹韧性固井水泥浆体系研究

页岩气、致密气等复杂井对水泥石弹韧性要求高,单一材料无法从多途径改善水泥石力学性能。为开发高效弹韧性水泥浆体系,分别研究碳纤维、胶乳液和橡胶粉对水泥石力学性能的影响,评价了掺入不同弹韧性改性材料对水泥石弹性模量和抗冲击强度的影响规律,并以不同弹韧性材料复合构建多元复合弹韧性水泥浆体系,对其性能进行评价。结果表明,碳纤维对水泥石韧性提高最大,橡胶粉可大幅度提高水泥石弹性,胶乳的作用效果介于碳纤维和橡胶粉之间。以3种弹韧性材料构建的多元复合弹韧性水泥浆体系失水量小于50 mL,稠化时间3～5 h,抗压强度大于26 MPa,弹性模量4.8 GPa,抗冲击强度达到2.2 kJ/m2,抗折强度大于8 MPa,弹韧性水泥石力学性能优异。应力应变行为分析表明,当水泥石遭受压应力时,弹韧性水泥石弹性特征明显,形变能力更强。研究成果可用于大规模压裂井等复杂井固井作业。     

碳酸钙晶须改善固井水泥浆性能研究

随着油气勘探向深部地层和低渗透油气藏的延伸,对固井水泥浆性能尤其是水泥环的力学性能提出了更高的要求.针对目前固井用纤维所存在的问题,研究了碳酸钙晶须这一无机矿物纤维对固井水泥浆性能的改善作用.实验包括:①晶须水泥浆的流变性和失水量等常规工程性能;②晶须水泥石的1d、3d、7d、14d和28 d抗压强度、抗折强度和劈裂抗拉强度,使用6265型机械性能测试仪,在不破坏水泥试样的情况下测试了水泥石的抗压强度和杨氏模量发展;③使用5265型静胶凝强度测试仪,测试了水泥浆的静胶凝强度发展,以评价其防气窜性能;④晶须水泥石的孔径和渗透率测试;⑤用扫描电镜对水泥石微观形貌进行观察,探讨了增强机理.结果表明:①晶须水泥浆工程性能良好;②碳酸钙晶须显著改善水泥石的力学性能,晶须加量为10％时,水泥石28 d抗压强度、抗折强度和劈裂抗拉强度提高33.34％、45％和39.28％;③碳酸钙晶须水泥杨氏模量发展稳定,静胶凝强度发展迅速,防气窜性能良好;④晶须加量为10％时,孔隙度较空白试样降低23.4％,渗透率下降14.3％;⑤增强机理在于碳酸钙晶须的桥联、控制微裂纹产生和扩展及纤维拔出耗能作用,减缓裂纹的产生和延展.     

陇东区块长水平段水平井固井技术

长庆油田水平井开发主要目的层为延长组,该地层属于低渗透致密油藏,并且在水平井开发中长水平段水平井占比率越来越大,开发难度大,需要通过压裂或者其他的手段才能提高采收率。经过对陇东区块的地层特点,长水平段水平井固井技术难点的分析研究,探索出了适合该区块长水平段水平井固井技术方案,优选出了能保证固井质量的水泥浆体系和工具,制定了相应的技术对策,保证了水平井的固井质量。     

潜山漏失井青东古1井尾管固井对策与实施效果

针对胜利海上油田青东区块青东古1井三开在钻遇古生界时发生漏失现象和尾管坐挂后环空间隙小、封固段长、循环压耗高的特点,文章主要作了如下几方面的工作:分析了该井固井技术难点,研究并应用了新型的S102前置液和优选配套的复合纤维增韧水泥浆体系,应用了配套的完井管串结构。现场固井结果表明,固井时选用的S102前置液不仅具有良好的流变稳定性,而且低黏、低切,可在较低的排量下实现紊流顶替,从而提高了环形空间顶替效率及防止环空携岩憋堵,改善了水泥环胶结质量。复合纤维增韧水泥浆过渡时间短,稠化时间可调,水泥石致密,抗压强度高,流动度高,具有良好的防漏性能。电测结果显示,该井固井质量优质,满足了后续勘探开发的需要[1],该井所采取的一系列固井工艺措施在青东凹陷北部地区具有较好的推广应用价值。     

改性环氧树脂在抗腐蚀水泥浆中的应用

在CCUS井中,水泥石抗腐蚀能力和力学性能是确保水泥环密封完整性的关键。抗腐蚀水泥浆体系最常用的是胶乳等成膜堵孔类聚合物材料通过提高水泥石致密性,降低水泥石渗透率,进而降低提高CO₂的侵入阻力。但胶乳等材料会导致水泥石抗压强度较低的问题,不利于CCUS井前期压裂、后期的反复注采中保持水泥环长期完整性。本研究采用可固化树脂代替胶乳,起到降低扩散速率作用的同时,提高水泥石力学性能。利用脂肪醇聚氧乙烯醚对环氧树脂改性,优选2-乙基-4-甲基咪唑为固化剂,形成的树脂与固化剂体系可直接混入配浆水中,现场作业简便,且树脂的固化反应与水泥浆的稠化反应相互独立,树脂水泥浆复合体系的耐温能力强,130℃条件下流动性好、稠化时间可调,7d抗压强度最高达51.1MPa,杨氏模量低至4.97GPa。树脂固化体可有效提高水泥石致密性,降低水泥石渗透率,进而降低提高CO₂的侵入阻力,形成的树脂水泥浆复合体系具有良好的抗腐蚀性能。