一种可替代漂珠的低密度材料

漂珠低密度水泥浆由于密度低、强度高、体系稳定而在油田低压易漏层及低压油气层长封固段固井作业中获得了广泛的应用。但近年来,由于漂珠的产量越来越少,油田低成本要求急需开发代替漂珠的新型减轻材料,以满足配制低密度水泥浆的需求。开发了BCL-10S低密度混合减轻材料,其物化性能与漂珠相当,用它作减轻剂配制的低密度水泥浆性能与用漂珠作减轻剂配制的低密度水泥浆性能相媲美,并已经在长庆油田获得了应用。     

苏里格气田易漏井固井水泥浆体系的研究与应用

苏里格气田单级一次全井段固井技术可有效提高套管串的承压能力,但在部分低压易漏井施工过程中出现水泥浆漏失的问题。为确保水泥浆能够有效封固不同压力地层,避免固井漏失,通过对苏里格气田井漏特点分析,研发出以新型中空球状微末为减轻材料的低密度高强度防漏水泥浆体系。室内评价实验结果表明,该体系具有密度低、抗压强度高、气相渗透率低等特点,在一定条件下,120 h水泥石强度达到18 MPa,360 h水泥石强度超过20 MPa。现场试验5口井,固井施工顺利,水泥浆一次上返井口,未发生漏失,易漏层第一界面胶结良好率超过95%,第二界面胶结良好率超过85%,满足了苏里格气田低压易漏地层单级一次全井段封固的技术要求。     

新型胶乳的合成及其在实心低密度水泥中的应用研究

长封固井段和低压易漏井段等复杂井段通常利用低密度水泥浆进行固井,西南石油大学与胜利油田钻井工艺研究院合作开发的实心低密度水泥浆体系,具有密度稳定、早期强度高和成本较低等优点,但存在失水量偏大和胶结能力较低的问题。采用苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸正丁酯三元共聚,制得一种新型胶乳,并应用于实心低密度水泥中。实验结果表明,失水量降低20%,有效减少体积收缩,提高胶结强度30%以上。SEM结果显示,水泥石结构致密,质量较好。     

低密度水泥浆在冀东油田的应用

为了解决低压易漏失长封固井作业过程的水泥浆流失问题,研究、优选出适合于冀东油田低压易漏地层的低密度水泥浆.在全面分析固井的技术难点和影响固井质量原因的基础上,针对地层破裂压力低、封固段长、间隙小、水泥浆顶替效率低等特点,对不同温度和不同水泥浆密度的水泥浆配方进行了实验,优选出由水泥、漂珠、增强剂(PZW-A)以及相应配套外加剂组成的低密度水泥浆,从流动度、游离液、失水量、稠化时间、抗压强度几方面进行评价.该低密度水泥浆综合性能优良,具有密度可调、游离液低、失水量易控制、过渡时间短、水泥石均匀致密不收缩、抗压强度高、抗腐蚀和防气窜等特点,能够很好地满足低压油气井、深井长封固段固井需要.17口井的现场应用表明,固井优质率达到47%,尤其提高了低压易漏井、长封固段、大井眼等特殊井固井质量,同时能更好地保护油气层和最大程度地开发有效产能.     

哈10-1X超深井固井技术实践

哈10-1X井位于塔里木盆地塔北隆起轮南低凸起西斜坡构造,一级及二级固井前均出现井下复杂情况.为解决该区块地层承压能力低,易漏失,水泥封固段长,常规固井方法无法满足固井要求的问题,采用了双凝双密度水泥浆固井,并采用了高密度钻井液顶替技术,以降低施工压力.一级固井采用1.45和1.88g/cm3双密度水泥浆,封固段为3800～6758 m;二级固井采用1.45g/cm3的低密度水泥浆,封固段为0～3001.64m.声幅测井结果显示,技术套管固井质量合格.现场应用结果表明,采用低密度水泥浆配合常规密度水泥浆固井技术,提高了低压易漏井、长封固井段的固井质量.     

复合空心微珠低密度水泥浆的研究与应用

低压易漏地层在固井过程中易发生漏失,因此固井时要求降低水泥浆密度。以漂珠和空心玻璃微珠复合作为密度减轻材料,根据颗粒级配紧密堆积理论,以水泥、稳定剂DZW以及其他各种外加剂进行合理配比,设计出一种密度为1.28 g/cm3的低密度水泥浆。性能评价结果表明:该体系满足沉降稳定性要求,流动性好,65℃下滤失量小于50 m L,24 h抗压强度大于14 MPa。现场应用结果表明,复合空心微珠低密度水泥浆体系能够有效解决低压易漏地层固井漏失问题。     

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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。     

长庆神木区块天然气井一次上返固井技术

长庆油田神木区块天然气井固井难度大,上部刘家沟组承压能力低,下部含气层跨度大,气层活跃,完井改造过程中井筒内压力高。为提高套管串承压能力及密封性,该区块改分级固井为一次上返固井工艺。为解决该区块一次上返固井难题,研发了以GGQ复合减轻材料为主的低密度水泥浆体系封固上部低压易漏层,泡沫防窜水泥浆体系封固下部气层活跃地层。实验表明低密度水泥浆体系受压后密度变化值小,且具有一定的防漏堵漏功能;泡沫防窜水泥浆体系能够有效防止气窜产生。现场应用结果表明,该套体系能够解决神木区块一次上返固井难题,提高该区块固井质量。     

高强塑性水泥浆实心减轻材料FXW室内研究

低密度水泥浆常用泡沫和漂珠作为减轻材料,但泡沫和漂珠的一个共同缺陷是承压能力有限,这就给固井施工带来一定风险。通过大量实验,以颗粒紧密堆积为原则,复配出一种新型实心耐压减轻材料FXW。实验证明,减轻材料FXW与其它外加剂相容性好,浆体施工性能优良;FXW为实心减轻材料,能够承受井下高压,解决了漂珠和泡沫低密度水泥浆不能承压的问题;FXW低密度水泥石强度高,韧性好,可满足油井后期开发需求。     

一种大温差弹韧性水泥浆

长封固段大温差气井固井面临水泥浆顶部易超缓凝,水泥环易发生密封失效致环空带压等问题。通过研选抗高温大温差缓凝剂和降失水剂,可满足170℃以低100℃温差水泥石强度发展要求;优选抗高温弹韧性材料,降低水泥石脆性,增强水泥石弹韧性。研制出大温差弹韧性水泥浆体系,密度在1.50~2.20 g/cm3范围内可调,水泥浆流变性好,API失水量小于50 mL;50℃温差下密度为1.50 g/cm3低密度水泥石72 h抗压强度可至11.5 MPa,60℃温差下密度为2.20 g/cm3水泥石72 h抗压强度可至15.3 MPa,70℃温差下密度为1.88 g/cm3水泥石抗压强度达17.7 MPa,且水泥石弹性模量均小于7 GPa,抗折强度大于3.5 MPa;水泥环密封完整性评价显示,水泥环可满足90 MPa压力30轮次加卸载密封要求。该大温差弹韧性水泥浆体系在西北油田分公司顺北4井φ193.7 mm+φ206.4 mm尾管回接固井中成功应用,一次封固段长5693 m,上下温差约105℃,固井质量优质,为其他超长封固段气井固井提供成功范例。      

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。     

泾河油田水平井固井难点与对策研究

泾河油田地层承压能力低,固井过程中易发生水泥浆漏失,导致水平井固井质量较差。在分析固井技术难点的基础上,通过室内和现场试验优化了GSJ水泥浆体系,基于地层压力与破裂压力确定了环空浆体结构,优选了扶正器类型并优化了其加放位置,采用了加长胶塞、树脂滚轮刚性旋流扶正器和关井阀等工具,并采用"紊流+塞流"复合顶替工艺,以降低漏失风险、提高固井质量。室内试验表明,GSJ水泥浆体系具有良好的性能,尾浆API滤失量小于20 mL,过渡时间15 min,水泥石12 h抗压强度达19.0 MPa,模拟套管居中度大于72.5%。该固井技术在泾河油田18口水平井进行了现场应用,水泥浆全部返至地面,固井优良率达100%。现场应用表明,该固井技术解决了泾河油田水平井固井难题,提高了固井质量,为后期分段压裂提供了良好的井筒条件。      

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。      

新型水泥浆实心减轻材料FXW在固井中的应用研究

低密度水泥浆常用泡沫和漂珠作为减轻材料，但泡沫和漂珠的一个共同缺陷是承压能力有限。在现场使用时，地面密度和井下密度是不一致的，这将打破注水泥压力平衡，给固井施工带来一定的风险。为此，通过大量实验，根据颗粒紧密堆积原则，以粉煤灰、改性橡胶粉、微硅、石灰类矿物等为原料，复配出一种新型实心耐压减轻材料 FXW 。由于FXW为实心减轻材料，能够承受压力，因而能够适应井下高压条件。实验表明，FXW低密度水泥浆强度高，韧性好，可更好地满足油气井后期开发需求。     

低摩阻耐压防漏低密度水泥浆固井技术

长庆苏里格气田刘家沟组地层承压能力低,现有低密度水泥浆体系耐压性能差,受压后密度上升、流变性能差,施工压力高,易发生漏失,造成水泥浆返高不够、封固段固井质量差。为此设计研发了一种低摩阻耐压防漏低密度水泥浆体系,运用紧密堆积理论进行水泥浆四级颗粒级配,优选耐压性能优良的减轻材料,选用合适的外加剂形成低摩阻耐压防漏低密度水泥浆配方。水泥浆密度为1.25～1.35 g/cm3,范宁摩阻系数降低约50%;耐压性能良好,防漏效果明显,综合性能优良。开展混拌工艺研究,采用纯机械混拌工艺,混拌大样与小样性能吻合率达到99%,保证了混灰质量和效率。在苏里格气田试验应用4口井,固井施工正常,未发生漏失,固井质量合格;施工压力明显降低,固井质量显著提升,为低压易漏地层固井提供有力的技术支撑。      

低密度膨胀型堵漏浆在湘页1井的应用

湘页1井在二开钻井过程中发生了裂缝性和溶洞型漏失,为提高漏失层承压能力,保证固井质量,采用低密度膨胀型堵漏浆技术对漏失层段进行了承压堵漏施工。由于该井具有漏失井段长、漏点多的特点,针对不同漏失类型,采用不同性能的低密度膨胀型堵漏浆分段进行了3次承压堵漏施工,将地层承压能力提高到1 MPa以上,后续钻进和下套管、固井作业时未发生漏失。湘页1井的应用表明,低密度膨胀型堵漏浆具有良好的流动性能及很强的封堵承压能力,在大型堵漏施工过程中,易于配制、调整,不需要特殊设备,施工工艺先进成熟,安全系数高,承压堵漏效果显著,为湘中坳陷石炭系地层承压堵漏提供了新的技术支撑。      

顺北油气田一区超深井三开长封固段固井技术

针对顺北油气田一区三开钻遇的志留系地层承压能力低、井漏严重,固井一次性封固段长、漏失率高的问题,研究了长封固段防漏固井技术。从地质因素和工程因素2方面进行了原因分析,明确了技术需求。优选高抗挤空心玻璃微珠作为减轻剂,利用颗粒级配原理研制了低密度水泥浆。采用在隔离液中加入不同尺寸纤维的方式,提高地层承压能力;基于对极易漏层的准确判断,开发了适合超深井长封固段尾管固井的“正注反挤”防漏固井工艺。室内试验结果显示:在100 MPa液柱压力下低密度水泥浆的密度增幅小于0.03 kg/L,水泥石抗压强度高于15 MPa,具有良好的承压能力和较高的抗压强度;堵漏型隔离液可将地层承压能力提高1.5 MPa。“正注反挤”固井工艺与低密度水泥浆、堵漏型隔离液结合形成的顺北油气田一区超深井三开长封固段固井技术,在该区10多口井?177.8 mm尾管固井中进行了应用,全部实现了水泥浆完全封固环空,没有漏封井段,较好地解决了固井漏失问题。研究与应用结果表明,顺北油气田一区超深井三开长封固段固井技术效果显著,可解决该区存在的固井难题。      

延长油田西部地区低压易漏地层固井技术

延长油田西部地区存在漏失层,固井过程中水泥浆易发生漏失失返,导致固井质量较差。为此,在分析该地区水平井固井技术难点的基础上,优选复合粉煤灰低密度水泥浆、堵漏前置液配方和套管扶正器类型,优化套管扶正器安放位置,制定提高顶替效率的技术措施,形成了适用于延长油田西部地区的低压易漏地层固井技术。室内试验结果表明:复合粉煤灰低密度水泥浆综合性能良好,API滤失量小于50 mL,在低温下水泥石48 h抗压强度达到12 MPa以上,沉降稳定性好,上下密度差小于0.03 kg/L;前置液加入复合纤维封堵材料能封堵易漏层,提高其承压能力。低压易漏地层固井技术在延长油田西部地区已应用10余井次,固井成功率100%,固井质量合格率达90%,漏失率降至3%。研究表明,低压易漏地层固井技术能解决延长油田西部地区固井中存在的漏失问题,达到提高固井质量的目的。      

河50丛式井组加密调整井固井技术

河50丛式井组原有42口定向斜井,为挖掘剩余原油潜力,重新布加密调整井35口。针对现实存在的难题,为保证固井质量,选择了增强低密度泡沫水泥浆体系、漂珠微硅低密度水泥浆体系、低失水微膨胀增韧水泥浆体系、滤饼固化成凝饼技术和全橡胶式管外封隔器。目前已在河50断块施工30口井,上部全部采用低密度水泥浆体系,油层全部采用低失水微膨胀增韧水泥浆体系,水泥返至井口,水泥浆封固段2065~3125m,实现了全井封固,没有发生漏失现象。变密度测井显示,固井合格率100%,优质率79%,相比于相邻区块调整井,固井质量优质率提高12%。