硅烷偶联剂包覆油井水泥的性能与应用

为提高固井水泥环的耐久性,使用硅烷偶联剂KH-560对油井水泥颗粒表面进行包覆处理后以10%的加量加入固井水泥浆中配制成新型的自修复固井水泥浆体系。通过润湿性和水化放热试验研究了硅烷偶联剂包覆油井水泥的表面特性;通过SEM扫描电镜分析和固井水泥环微间隙与微裂缝自修复模拟试验研究了加入硅烷偶联剂包覆油井水泥的固井水泥浆体系固化体的微观结构和自修复性能。研究结果表明:硅烷偶联剂包覆处理后的油井水泥颗粒表面形成了憎水保护膜,降低了水化反应活性;将硅烷偶联剂包覆油井水泥以10%加量加入固井水泥浆后,明显增加了固井水泥环中的未水化产物数量,能够发生多次水化反应,为固井水泥环自修复性能的建立提供了有利条件;加入硅烷偶联剂包覆油井水泥的固井水泥浆固化体损伤试样(模拟微间隙与微裂缝)经过养护后抗窜强度恢复值高于50%,自修复能力优于普通的固井水泥浆,固井水泥环的耐久性和完整性增强,提高了复杂条件下的油气井和储气库的固井质量。     

井口脉冲加压防窜固井技术机理分析

注完水泥后因水泥浆体积收缩和胶凝产生失重导致地层流体窜流仍然是影响固井质量重要原因之一。分析了目前固井防窜存在的问题,阐述了井口脉冲加压防窜固井技术的基本原理和关键问题。建立了井口脉冲压力在环空中的传播规律及环空流体在脉冲压力作用下运动幅度的数学模型,并通过实例分析了初始脉冲压力大小、水泥浆初切力和环空流体综合压缩系数等对环空中脉冲压力衰减和流体运动幅度的影响规律。研究表明,脉冲加压防窜固井技术是可行的,通过施加较小的压力脉冲可使环空水泥浆往复运动,减少甚至消除因水泥浆体积收缩和失重所导致地层流体的窜槽,对提高固井质量有重要作用,研究可为脉冲加压装置的设计与工艺参数优化提供理论依据。     

油井水泥膨胀剂ZG3的研究及应用

本文介绍了油井水泥膨胀剂ZG_3的作用机理、室内性能评价、与国外同类产品D-29比较及现场应用效果。在固井水泥浆中加入0.3％—0.5％ZG_3可保证高压油气井的固井质量,有效地防止层间和环空窜流。     

固井纤维水泥的研究

为解决完井增产措施后,因环空胶结不良而引起层间窜流的问题,经过分析和试验筛选,选择了有机合成纤维G805并用于固井施工,并对纤维水泥浆的常规固井施工性能及力学性能进行了室内评价和机理分析。结果表明,水泥浆中的G805在掺量小于0.5％范围内易于均匀分散;纤维能提高水泥环的抗冲击性,降低射孔对水泥环的破坏;有机合成纤维对水泥的力学性能确有一定的改善。     

防气窜固井分段设计方法

为指导防气窜固井压稳设计,避免过压稳或欠压稳,研究了防气窜固井分段设计方法。基于环空水泥浆液柱中不同深度的水泥浆因温度不同导致静胶凝强度增长速度不同,以及不同深度的压力损失也不同的实际情况,对环空水泥浆的液柱压力损失进行分段计算。设定水泥浆液柱静胶凝强度的增长自上而下是线性增长,通过调整水泥浆性能控制分段水泥浆静胶凝强度的发展,使尾浆静胶凝强度达到240 Pa时,领浆平均静胶凝强度小于48 Pa,建立了水泥浆液柱压力损失精确计算模型,提出了分段设计方法和压稳判定方法。在川东北地区100多口气井固井施工设计中应用该方法,固井防气窜成功率达到100%。该方法为防气窜固井环空设计提供了理论计算模型。      

油井水泥膨胀剂研究(Ⅰ)--水泥浆体的收缩与危害

水泥浆体的体积收缩使水泥环的胶结质量不能保证,严重时还可能形成微间隙,引发地层流体窜流;高滤失使得水泥浆在施工过程中发生脱水桥堵和失水收缩,水泥浆滤液进入油气层孔隙后,与地层内流体不配伍造成油气层污染.综合分析了油井水泥浆体在不同条件下的收缩特性、评价方法及其影响因素,讨论了固井作业中发生地下流体窜槽的原因和危害.分析结果表明:油井水泥浆体固有的体积收缩是造成窜槽事故的根本原因.要从根本上解决固井后的窜槽问题和提高井下水泥环二界面胶结质量,必须首先解决水泥浆的体积收缩问题.     

影响水泥环第二界面胶结质量的因素分析

固井作业是油气井钻井工程的重要环节之一,油气井固井的第二界面是一个变化极大的界面,水泥环第二界面往往是发生油气水窜的薄弱环节,其影响因素众多。文章对影响固井第二界面胶结质量的因素进行综合分析,建议在钻井施工设计时要为固井施工考虑,形成好的井眼条件,为提高水泥浆顶替效率做好前期准备,提高冲洗液性能,水泥浆顶替时活动套管、使用辅助套管附件,充分清除静止在环空中的钻井液及井壁上的滤饼 采用钻井液转化水泥浆技术,将钻井液滤饼由水泥环胶结质量薄弱层转化为增强层 提高水泥浆的微膨胀性能,控制微间隙产生 水泥浆候凝期间要压稳,防止窜流发生。     

固井后环空气窜预测新方法

为了准确地预测固井后环空气窜的危险程度，有针对性地采取相应的防气窜水泥浆体系和工艺技术措施，利用7150型防气窜模拟实验装置研究了固井后环空气窜的影响因素。认为固井后环空气窜的主要原因是由于水泥浆失重引起的。分析了水泥浆静胶凝强度、失水等对水泥浆失重的影响规律，提出了新的固井后环空气窜预测新方法。给出了压稳系数GELFL的计算公式及评价标准：如果GELFL小于1，说明环空水泥浆液柱净压力在静胶凝强度达到240Pa时已不能压住地层压力，极易发生气窜，GELFL越小，发生气窜的可能性越大；如果GELFL大于1，说明环空水泥浆液柱净压力在静胶凝强度达到240Pa时可以压住地层压力．气窜危险程度较小，GELFL越大，发生气窜的可能性越小。现场应用该方法并配制相应的防窜水泥浆体系，有效地防止了环空气窜，主要油气层段水泥封固质量优良。     

基于环空窜流组合模型的套管环空压力预测

为准确预测套管环空上方的持续环空压力,以水泥环裂隙与固井界面微环隙为环空窜流通道,用一维不稳定渗流描述气体在水泥环中的运移过程,基于物质守恒和体积守恒,将环空窜流等效渗透率计算方法补充到持续环空压力预测模型中,依此建立了套管环空压力计算模型,并给出了迭代求解方法,实现了对水泥环真实密封性的定量评价。通过与现场实测数据的对比,验证了模型预测套管环空压力的准确性。研究结果表明:窜流通道等效渗透率和初始环空压力只会影响套管环空压力的上升速度;而气层泄漏压力和水泥环封隔长度会同时影响上升速率和环空压力极值;改善水泥浆配方以及合理调控水泥返高是现场防治套管环空压力较为可行的措施。研究结果可为现场套管环空压力的风险评价与管理控制提供理论依据。     

合川构造气井固井技术

合川构造气井气层活跃,井眼斜度大,地层易漏,水泥封固段长,三开井环空水泥环薄,尾管段短.为此,通过优化水泥浆性能,特别是提高水泥浆防窜能力,达到了防气窜要求;通过选定套管扶正器位置和数量,解决套管居中度问题;优选施工参数,提高水泥浆的注替效率;采用正反注施工工艺或上部井段采用低密度、下部井段采用普通密度水泥浆,保证水泥封固段长;在短时间内形成了适合合川构造固井要求的水泥浆配方和固井工艺,满足了合川构造井的固井需要.现场应用表明,在该区块承固的24口井固井质量合格率100%,多数井达到优质.