TS2井超低密度水泥浆固井技术

TS2井是中国石化西北油田分公司在新疆塔河油田库车县境内部署的一口风险探井,处于低压易漏区块。在没有该区块类似井况固井先例的情况下,研究了该井的固井技术难点、固井技术措施,优选水泥浆体系,并基于颗粒级配理论提高PVF,使用国外先进减轻材料,调制出密度为1.25g/cm3的超低密度水泥浆进行固井作业,施工顺利,质量优良率82.32%。图2表4参2     

超低密度水泥浆体系设计和研究

欠平衡钻井的发展和某些低破裂压力地层要求固井水泥浆密度低于1.20 g/cm^3,有些甚至要求水泥浆密度低于1.00 g/cm^3。为此,引入了超低密度水泥浆的概念;分析了所使用的减轻材料选择依据,提出超低密度水泥浆设计原理,超低密度水泥浆密度可达0.96 g/cm^3;讨论了超低密度水泥浆稳定性、失水、强度等性能,并对超低密度水泥浆的综合性能进行了试验,结果表明其综合性能优良,可以满足各种固井工程的应用要求。     

超低密度早强水泥浆在天然气井固井中的应用

在天然气井固井中,上部固井质量一直存在问题。为了提高固井质量,达到保护套管的目的,研制了新型水泥浆体系。经室内研究,选择了减轻剂的种类与粒级配比;根据低密度水泥浆的性能要求,确定了配方,并对该配方进行了触变防漏特性及稳定性分析,形成了具有体系稳定、水泥浆密度波动对水泥浆体系产生影响较小、抗漏失能力强、早期强度发展快等特点的超低密度水泥浆体系。经现场试验,获得了较好的效果。     

超低密度水泥浆体系在鹤煤3井固井中的应用

鹤煤3井在360~1 030 m井段共发生8次漏失,共计漏失钻井液100 m3。通过优选水泥浆体系,采用含有特种纤维防漏增韧和助防漏材料的低密度和超低密度两种水泥浆体系相搭配进行固井,有效地防止了井漏,固井质量良好。超低密度水泥浆体系在该井的成功应用,为该区块大面积开发煤层气提供了强有力的技术保障。     

二连盆地低阶煤层超低密度水泥浆固井技术

为解决二连盆地低阶煤层常规低密度水泥浆固井漏失严重、返高低等难题,针对该煤矿区微裂缝较发育、岩层强度低导致承压能力低的特点,研发出一套超低密度水泥浆体系,配套使用的稳定增强材料解决了配制超低密水泥浆时易出现的微珠上浮、水泥下沉的分层离析现象,同时分析了水泥浆体系失水对煤储层的影响。该超低密度水泥浆的现场应用密度最低达1.06 g/cm3,流动度控制在19～20 cm,析水为0 mL,30℃稠化时间控制在1.5～4.5 h,API失水量小于50mL,24 h抗压强度大于3.5 MPa,72 h抗压强度大于6.0 MPa,综合性能优良。该超低密度水泥浆体系已在华北油田的二连盆地应用5井次,均实现了单级固井返至井口的要求,固井质量合格率为100%。      

一种超低密度水泥浆(ULCS)技术

在枯竭油藏和弱胶结地层固井时，通常使用低密度水泥浆。随着开发力度的不断加强，这些油藏的地层压力梯度不断下降，以往使用的低密度水泥浆体系都存在这样或那样的缺点，还没有一种单独的体系能够适应越来越困难的固井条件。国外提出了一种新的超低密度水泥浆技术，这种技术基于加入微殊和充气产生泡沫2种配制低密度水泥浆方法的优点，将2种降低密度的方法联合使用，从而产生密度更低、性能更加优良的超低密度水泥浆（ULCS）。介绍了用密度为0．998g／cm。的ULCS在墨西哥的中南部Samaria区域固井以及用密度为0．647g／cm~的ULCS在墨西哥Cantarell油田封固尾管的情况。结果表明，使用该技术配制的ULCS能够适应枯竭油藏苛刻的固井条件，没有发生漏失，固井质量得到很大提高。     

超低密度水泥浆固井技术的应用——— 以百泉 １ 井为例

在对压力系数低 、易漏地层 ,特别是裂缝型地层的固井作业中 ,采用常规密度的水泥浆进行固井极易引起井漏 ,造成固井失败或质量不合格 。 为此 ,根据准噶尔盆地西部隆起克百断裂带百口泉鼻隆构造上的百泉 １ 井钻井复杂情况和地层情况 ,采用了 ２ 种超低密度水泥浆柱结构 ,以确保固井时上部防漏下部压稳 ,该井固井过程中无漏失 ,测井结果表明 ,低密度水泥浆固井质量合格 。 结论认为 ：① 在压力系数低和有易漏地层存在的情况下 ,从固井设计到施工都应采用以“高效顶替 、整体压力平衡”为核心的平衡压力固井工艺技术 ,控制环空形成的动液柱压力约大于地层压力和小于地层破裂压力 ;② 正确选用和合理搭配固井施工压力 、水泥浆密度和施工排量这 ３ 个参数 ,分析前期技术难点并制订合理的应对措施是保证固井成功的关键 ;③ 由于采用了超低密度水泥浆 ,降低了环空液柱压力与地层压力之间的正压差 ,减小了水泥浆的失水量 ,有利于保护油气层 。     

关于非泡沫超低密度水泥浆体系应用的建议

由于中国存在大量的低压、易漏油气井,目前超低密度水泥浆体系在固井中的应用日益增多。由于减轻材料的密度小、抗破碎性能有差异以及超低密度水泥浆体系固液相的密度比低等原因,运用常规水泥浆体系的设计标准、实验方法、混浆操作会产生错误和问题,影响水泥浆性能的稳定,因此需要根据减轻材料的物性以及水泥浆设计密度对超低密度水泥浆体系现场试验及混浆方案做出针对性改善。从减轻材料、液固比、井下环境、抗压强度实验、水泥浆质量、混灰和转运过程以及现场混浆等方面,对超低密度水泥浆体系应用中出现的问题进行了探究,并分别提出了微珠的选择标准、液固比的最优窗口、井下环境的校正、强度实验方法的选择、水泥浆性能的控制、干灰质量保障措施以及LVF动态混浆系统等相关建议,对提高超低密度水泥浆体系固井作业的成功率有指导意义。      

高强超低密度水泥浆体系研究

国内外利用颗粒级配和紧密堆积理论研究开发了1．20～1．65g／cm^3的低密度水泥浆体系,解决了固井中的技术难题,取得了比较满意的效果。随着勘探开发复杂古潜山油藏、海相碳酸岩盐裂缝油藏,保护油层、保护套管的需要,对水泥浆提出了更高的要求。特别是超深井、高温度、长封固、平衡压力固井施工,要求水泥浆超低密度、高强度、体积不收缩。目前,国内外还没有水泥浆密度低于1．10g／cm^3的超低密度体系的应用报道 。通过采用美国3M公司的高强低密度人造空心微珠,进行了超低密度水泥浆体系的试验,在水泥浆密度达到1．04～1.10g／cm^3时,依然具有较高的强度和较好的水泥浆性能,可以应用到超深井、超长封固的固井施工中.     

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。      

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。     

微硅复合低密度水泥浆的室内研究与应用

介绍了微硅复合低密度水泥浆的性能、作用机理及现场应用情况。室内试验结果表明 ,该水泥浆体系具有密度低、抗压强度高、水泥浆沉降稳定性高、游离液含量低的特点 ,并有良好的抗高温稳定性。该体系在 12 0多口井进行了现场应用 ,固井合格率 10 0 % ,优良率达 91.8% ,成功地克服了目前常用的一些低密度水泥浆体系的固有缺陷 ,是提高低压易漏失井固井质量的一项有效措施。     

漂珠复合低密度水泥浆的室内研究与应用

研制了一种漂珠复合低密度水泥浆,分析了该体系的作用机理,确定了漂珠复合低密度水泥浆体系添加剂的最佳配方:早强剂CK21加量2%,分散剂SZA-2加量0.8%～1.0%,降滤失剂TD-80加量1.2%,微硅加量8%,按施工要求调节缓凝剂加量控制稠化时间.室内研究结果表明,该漂珠复合低密度水泥浆体系具有密度低、抗压强度高、水泥浆沉降稳定性好的特点,克服了目前常用低密度水泥浆体系的缺陷,是提高低压易漏失井固井质量的有效材料.     

粉煤灰低密度水泥浆的研制与应用

针对长庆油田陇东地区洛河地层上部井段有低压、易漏的情况，为提高固井质量，研制的粉煤灰低密度水泥浆使固井质量显著提高。粉煤灰是一种高炉飞灰，主要成份是SiO2、Al2O3，它具有粒径小、比表面积大的特点，与水泥混合使用可降低水泥浆的比重。通过室内试验及现场应用证明，粉煤灰水泥浆体系无论从强度、抗渗透性及防腐蚀等方面均能满足低温、低压、易漏地层的固井要求。为此种类型地区探索出了一条固井质量高、成本低、施工工艺简单可行的路子。     

微硅-漂珠复合低密度高强度水泥浆体系的研究与应用

为解决桩西油田固井质量不理想问题，开发出了一种微硅-漂珠复合低密度水泥浆体系，该体系具有密度低，稳定性好，抗压强度高，配伍性好等特点。现场应用表明，该水泥浆体系解决了桩西油田地层压力低、封固段长和固井质量差的问题。     

固井水泥浆微沫剂WMJ-1室内试验研究

本文合成了一种固井水泥浆微沫剂WMJ-1,重点研究了WMJ-1固井水泥浆微沫剂对不同体系的低密度固井水泥浆体系性能的影响规律.实验结果表明:0.2％WMJ的加入能显著减低浆体的密度,密度最低可降为0.69g/cm3,形成性能稳定的超低密度微泡沫固井水泥浆体系,并可显著降低低密度固井水泥浆的析水量、提高浆体的表现黏度、改善水泥浆的稳定性;WMJ-1可明显降低低密度固井水泥浆体系的抗压强度,复配加入wG微硅粉后可一定程度上提高浆体固化体的抗压强度,且能够显著提高体系的触变性能,对固井防漏十分有利.表3参6     

化学充氮泡沫水泥浆制备原理与应用

水泥浆漏失低返是国内外低压易漏、裂缝性油气藏固井普遍存在且尚未完全解决的技术难题,泡沫水泥浆是解决固井漏失的一项重要技术。针对化学充氮泡沫水泥浆制备原理尚不清楚、化学发气剂效率低等问题,根据化学热力学和电化学理论,揭示了化学法充氮的原理,研发出高效发气剂LTPN体系。该体系具有发气率高、对水泥浆稠化时间和抗压强度基本无影响的特点,与动物蛋白复合稳泡剂、纳米增强剂等配合使用,可使泡沫水泥浆密度降低至0.95 g/cm3。通过探讨发气剂在水泥浆中的化学充氮规律,研发出高性能化学充氮泡沫水泥浆NFLC体系,经过30余口井固井试验表明,NFLC体系解决了煤层气井固井面临的低压、裂缝性漏失难题,保证了煤层气井水泥浆返高,提高了固井质量,一次性上返到设计高度,固井优质率大于90%,对山西沁水盆地的低压、裂缝性煤储层具有优良的防漏堵漏效果,为低压、裂缝性油气藏固井提供了一种有效的解决方法,具有良好的应用推广价值。      

超低密度水泥浆尾管固井技术在百泉1井的应用

位于克拉玛依百口泉-黄羊泉地区的百泉1井,存在着多压力系统,钻井过程常发生漏失、溢流等复杂情况。针对该井的地质特点和固井难点,制定对应措施,采用了新型前置液、超低密度水泥浆体系和平衡压力尾管固井技术,有效地解决了低压易漏和高压易喷同时存在的长封固段固井难题,使用1.10 g/cm3水泥浆密度为目前克拉玛依油田固井所使用的最低密度的水泥浆。该项固井工艺为复杂地质情况下固井作业提供了经验。