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。     

水泥外加剂在我矿的应用

固井质量的好坏对钻井和后期油、气开采影响极大,而目前用纯油井水泥原浆固许不能满足固井施工要求,必须借助于外加剂。本文介绍了常用水泥外加剂的性能、加量及其在现场的使用情况。     

特种快凝早强水泥固低温浅井油层技术

API系列油井水泥不能满足套保油田低温(油层温度18℃)、浅层稠油井固井施工技术要求,为此,采用高硅率、高铝率矿物材料及微晶种、矿化剂双掺煅烧技术,研制开发了特种低温水泥(快凝早强水泥)。室内评价试验表明,该特种水泥低温工程特性突出:流动性能好,凝结速度快,早期抗压强度高。在套保油田9口低温浅井的现场试验中,综合固井优质率达到77.8%。室内试验和现场试验结果表明:所研制的快凝早强水泥的工程性能满足低温浅井固井施工的技术要求。     

中原油田油井水泥外加剂综述

对固井用水泥浆的性能要求,设计方法,外加剂种类组成,适用范围及现场应用进行了综述。加强了油井水泥外加剂在固井施工中对提高固井质量,保护好油气层的重要性,并对油井水泥的发展趋势和合理提出了见解。     

用于华北油田固井的水泥外加剂

近年来,华北石油管理局第三钻井公司针对华北油田冀中地区、二连地区、冀东油田油气开发及固井工程施工的实际需要,在油井水泥外加剂的研制与应用方面做了大量的工作,优选出了水泥外加剂系列和不同的施工配方,较好地解决了固井过程中所遇到的许多技术难题。固井质量、固井优质率明显提高。目前较为常用的是G级和D级两种油井水泥。在使用过程中,G级油井水泥有十几种牌号不同的生产厂家,质量性能差异较大,甚至同一生产厂家同一个牌号不同生产批号的油井水泥,所配出的水泥浆性能也相差很大,尤其是流动度指标差别更大,因此给固井施工带来许多不便,同时也给油井水泥外加剂的使用增加了难度。为了满足固井工程的施工要求,必需通过油井水泥外加剂来调整水泥浆的性能。     

深井矿渣油井水泥的试验研究

利用高炉水淬矿渣、少量水泥熟料和AR-1无机材料与有机材料的复合物,制成矿渣油井水泥。室内研究了该水泥的各项施工性能、抗硫酸盐性能。结果表明,矿渣油井水泥固井性能优良,与其它外加剂相容性好,具有优良的抗硫酸盐性能,而且工艺简单,成本低,封固高温井时可直接使用,也可用于热采井固井,适合中国井下环境恶劣的油田。     

国内外国井技术现状及发展趋势

阐述了国内外近几年来在油井水泥外加剂、固井工艺技术、固井工具及附件、固井设计模拟与分析软件、水泥浆顶替技术、注水泥设备等方面的新进展，主要是油井基本水泥由一两种发展到13种；注水泥设备普遍采用计算机控制技术对配浆过程进行连续监控，注水泥设备向操作自动化、密度控制精确化、大能量和大功率方向发展；复杂地层固井技术日趋完善，开发了适应高压气井、塑性地层、低压易漏失井、多压力系统以及深井超深井高温固井配套技术；固井计算机模拟、仿真与监控技术，极大地提高了固井方案设计、现场施工的准确性、针对性和科学性；小井眼固井、水平井固井、分枝井固和大位移固井等特殊工艺井固井技术；研制了尾管悬挂器、双级（多级）注水泥器、扶正器。通过分析中国固井技术现状及与国外的差距，提出了中国今后要重点加强抗高温、抗盐系列外加剂的研究与开发，不断拓宽油井水泥外加剂的适用范围，进一步加大油井水泥外加剂的现场使用力度。     

快硬早强油井水泥在浅层高含水调整井中的应用

快硬早强油井水泥是针对常规油井水泥在低温条件下水泥浆候凝时间长、强度发展慢、稠化时间不易控制等现象开发的新型特种油井水泥,该水泥具有低温下凝结速度短、抗压强度高、微膨胀、综合性能优等特点,并具有优异的抗冷冻及抗水浸性能,在此基础上研制的低温快凝防窜水泥浆较好地解决了浅层高含水调整井的固井质量问题,为中原固井外闯市场提供了有力的技术保障。     

纤维韧性水泥浆技术在中原油田的应用

针对中原油田易漏地层调整井水泥浆低返问题和薄油层井、小间隙井和侧钻井的射孔及后续增产措施造成的水泥环脆裂,评价了油井水泥增韧防漏剂的性能,并对其各种力学性能、水泥浆体系的防漏性能及工程性能进行了系统研究。并进行了聚能射孔模拟试验、地面混灰打浆试验、现场易漏井的固井试验。室内研究和现场试验证明,F27A油井水泥增韧防漏剂具有优异的增韧、抗冲击能力和防漏作用,其综合工程性能也满足易漏地层固井施工的技术要求。在中原油田纤维韧性水泥浆体系首先在钻井三公司卫11-53井等8口井的油层固井中获得了成功现场应用,取得了良好的经济效益和社会效益,并已推广应用。     

纤维韧性水泥浆技术在中原油田的应用

针对中原油田易漏地层调整井水泥浆低返问题和薄油层井、小间隙井和侧钻井的射孔及后续增产措施造成的水泥环脆裂,进行了油井水泥增韧防漏剂研究,对其各种力学性能、水泥浆体系的防漏性能及工程性能进行了系统研究,并进行了聚能射孔模拟试验、地面混灰打浆试验、现场易漏井的固井试验。室内研究和现场试验表明:F27A油井水泥增韧防漏剂具有优异的增韧、抗冲击能力和防漏作用,其综合工程性能也满足易漏地层固井施工的技术要求。纤维韧性水泥浆体系在中原油田钻井三公司卫11-53井等8口井的油层固井中获得了成功应用,并取得了良好的经济效益和社会效益,现已推广应用。     

利用矿渣MTC技术解决复杂地层固井难题

分析了矿渣MTC浆失水、稠化时间、抗压强度、流变性、静胶凝强度发展等性能特点及技术优势，并与常规水泥浆进行了对比分析，认为矿渣MTC体系大部分性能指标优于水泥浆体系，可以满足现场固井技术要求。应用矿渣MTC固井技术解决了低压易漏失井、高压气井、调整井、长裸眼长封固段及复杂压力体系固井等固井技术难题，固井质量明显优于常规水泥浆固井。     

多功能钻井液可提高固井质量

矿渣是一种潜在的水硬材料,在水基钻井液中加入少量细目矿渣即配成多功能钻井液。固井时,用多功能钻井液和矿渣,并加适量激活剂即配制成矿渣钻井液固化液,可实现固井。文中介绍了多功能钻井液的性能和固化试验,矿渣钻井液固化液中激活剂扩散试验及抗压强度、流变性、稳定性、初终凝时间和硫酸盐侵蚀试验。认为,多功能钻井液在井下条件下,时间长了也可固化;激活剂能扩散到滤饼和未被顶替走的多功能钻井液中促其固化;矿渣水泥石能抗硫酸盐侵蚀,可满足固井要求。多功能钻井液提高固井质量技术特别适用于大位移井、水平井固井。     

西部地区复杂深井固井技术

西部地区深井固井难题主要包括盐膏层固井、高压防气窜固井，长封固段固井和小间隙固井，在详细分析上述主要固井问题的基础上，提出了针对性的固井工艺措施，并指出应针对不同地质条件选用不同的综合性能良好的水泥浆及隔离液体系：对于盐膏层固井，应选用高早强抗盐水泥浆体系；对于高压气层固井，应选用防气窜水泥体系；对于长封固段固井，应选用优质高强低密度水泥体系；对于小间隙固井，应选用抗高温MS-R前置液体系。以T914井盐膏层固井、DLK3井高压气层固井以及永1井小间隙固井为例，介绍了深井固井配套技术在西部地区的应用情况。     

胜科1井超高温水泥浆体系的设计与应用

针对胜科1井井深、井底温度高,而且底部有盐水层的实际情况,合成了新型超高温缓凝剂、抗盐降失水剂,室内试验表明两者具有较好的抗高温耐盐性能及良好的配伍性能。针对水泥石出现的分层现象,通过添加热稳定剂提高了其热稳定性和抗压强度;通过超高温水泥浆体系试验,设计出了胜科1井尾管固井水泥浆,试验表明该水泥浆性能稳定,稠化时间可调,失水量、游离液、抗压强度等指标完全达到设计要求,并成功进行了胜科1井尾管固井作业。胜科1井的现场应用证明,该超高温水泥浆体系能满足超深井固井需要,可在胜利油田及其他地区的深井、超深井固井作业中推广应用。     

长庆小井眼丛式井固井技术

小井眼固井由于其井眼尺寸小、环空间隙小,给固井作业带来较大困难,常规固井技术难以保证其固井质量。针对长庆油田小井眼井浅、地层低压低渗、油层有底水或油水同层、丛式开发等具体特点研究出的小井眼固井实用技术,在现场应用中见到了良好效果。重点论述和介绍了该技术的工艺、水泥浆等方面的研究成果和在现场应用情况。     

吉林油田低密度水泥浆体系的研究与应用

吉林油田开发的新区块中,多数井井深为1500～2500 m,井下情况复杂,井漏、井塌现象时有发生、地层油气水活跃,给固井施工造成了很多困难,也严重影响了固井质量.为解决这些区块的固井技术难题,研究出并且应用了低密度水泥浆体系.本文论述了吉林油田针对各地区的不同特点,使用不同低密度水泥浆体系的情况,如在英台地区使用复合型低密度水泥浆体系,乾安地区使用降失水低密度水泥浆体系.同时配套使用冲洗液等不同的固井施工工艺,使吉林油田在固井质量方面有了较大的突破,为油田的增产创效做出了较大的贡献.     

超细低密度水泥浆的研制及其应用

LG地区“三高（高压、高含硫、高危）”气井封固段长,复杂井眼条件下的固井给水泥浆提出了更高的要求,常规低密度水泥浆体系不能满足封固质量的要求。为此,提出引入超细水泥、微硅等材料,实现多元颗粒级配,优化各组分的粒度分布,提高密实程度使水泥浆的各项性能得到了较大的提高。水泥浆密度为1.20~1.50 g/cm3,具有良好的流变性,较短的稠化过渡时间;静胶凝强度发展形态好,具有良好的防气窜性能;API失水量小;水泥石具有高早期强度;更低的渗透率和良好的防漏堵漏功能等特点,井底压力条件下水泥浆密度恒定不变,其各项指标达到了常规密度水泥浆性能的水平。现场应用20余口井次,测井曲线显示固井质量良好。     

后续作业对固井声波测井的影响及对策

针对固井质量优良的井因后续作业后出现套管环空带压的问题,提出采用固井质量综合评价、改进现有水泥浆体系、固井施工工艺和后续作业等方法来解决问题的技术思路。具体包括：运用预应力固井技术,克服水泥浆（石）的体积收缩;使用适当的旋转管柱和增大前置液的使用量来提高顶替效率;利用膨胀剂、纤维,稠化时间可调的柔性水泥浆体系来满足后续作业对固井质量的要求。试验表明,所采取的固井技术措施行之有效,能够保证固井质量,满足后续作业的需要。     

河南油田稠油井一体化固井技术研究

针对河南油田稠油井第二界面汽窜问题,开展了油井水泥-泥饼-地层整体胶结一体化固井技术研究。该技术是在不改变现有钻井液、水泥浆体系及性能的基础上,采用化学方法实现水泥环-泥饼-地层的整体胶结,达到大幅度提高固井第二界面胶结强度的目的。通过室内配伍性实验及胶结强度测试,证实了泥饼改性剂(GM-Ⅰ)、凝饼形成剂(GA-Ⅱ)与钻井液、水泥浆配伍良好,水泥环-泥饼-地层的整体胶结作用使固井第二界面胶结强度提高到200%以上。6口井的现场应用表明,固井第二界面胶结质量较邻井显著提高,解决了稠油井第二界面汽窜问题。     

抗高温水泥浆体系研究与应用

为了解决现有水泥浆体系抗高温能力差的问题,研制了抗高温降失水剂DRF-120L和与之配伍性好的其他抗高温水泥外加剂,开发了一种以抗高温降失水剂DRF-120L为主剂的抗高温水泥浆体系。在室内对该抗高温水泥浆体系的性能进行了评价,结果表明:该水泥浆体系能抗200℃高温;抗盐性能好,即使采用饱和盐水配浆,性能也能达到高温深井固井要求;失水量可以控制在100 mL以内;稠化时间易调;水泥石抗压强度高。该抗高温水泥浆体系在辽河油田、塔里木油田及华北油田的7口高温深井固井作业中进行了应用,固井质量全部达到合格以上。这表明该抗高温水泥浆体系综合性能能满足高温深井固井要求,解决了水泥浆体系抗高温能力差的问题。