复杂深井固井技术综合应用研究

综合分析了西部地区深井、超深井固井难题,提出了相应的水泥浆体系与固井工艺技术。针对川东北海相酸性气藏固井难题,优选了性能优良的高温防腐防气窜胶乳水泥浆体系,并利用分段气窜模型预测地层压稳状态,指导防气窜固井设计;利用紧密堆积理论,优选综合性能良好、可满足超高压地层固井施工要求的超高密度水泥浆体系,并在官深1井成功应用,最高密度达2.82 g/cm3,创国内水泥浆入井最高记录;研制筛选了性能优良的低密度水泥浆体系,解决了深井漏失的难题,针对普光气田二开一次封固段长、地层承压能力低难题,采用正注反挤固井工艺取得了良好效果。     

川东北地区高压防气窜固井技术

川东北地区地层条件复杂,井深,气层压力高,固井防气窜的难度大.要提高高压气井的固井质量需要设计合理的液柱结构确保压稳,应用具有良好防气窜能力的高密度水泥浆体系,并采取合理的固井工艺.通过采用Gaudin-schutzmann粒度分布方程来优化高密度水泥浆体系的粒度分布,使其达到紧密堆积状态;优选防气窜能力强的添加剂,来提高水泥浆体系防气窜性能;应用新型分段气窜预测模型来进行防气窜预测与压稳设计,以优化环空液柱结构.高密度防气窜水泥浆体系在川东北地区的河坝2井、元坝2井等应用了10井次,入井水泥浆最高密度2.41 kg/L,气层固井质量均达到优质.     

胶乳水泥浆体系在深井水平井的应用

针对庆深气田深井水平井温度高、易气窜的特点,在胶乳水泥浆基础上,通过优选高温稳定剂,研制出了深井水平井胶乳水泥浆体系DHL-600。室内评价结果表明,该体系在高温水平条件下具有低失水、无游离液、水泥浆及水泥石上下层密度差小、沉降稳定性好、防气窜等特点。在庆深气田升深平1井和徐深1-平1井2口深层气井水平井中应用,没有发生气窜且固井质量良好。室内实验和现场应用表明,该水泥浆体系能够满足深井气井水平井的固井施工和固井质量的要求。     

SIPC高压油气井固井技术难点与对策

由于SIPC高压油气井具有埋藏深、压力和温度高、裸眼段长、安全密度窗口窄、环空间隙小等特点,固井时存在防油气窜槽难度大、漏失风险大、顶替效率低、井底高温对水泥浆性能要求高等技术难点。针对这些技术难点制订了相应的技术措施:优化井身结构;采用特殊固井工艺;优化水泥浆体系;优化顶替流型,提高顶替效率;做好井眼准备,提高地层承压能力。应用实例表明,高压油气井固井质量得到了提高,说明所制订的固井技术措施可行。提出要进一步完善SIPC高压油气井固井技术措施,以保证固井质量稳定,满足SIPC海外勘探开发的需求。      

莺琼盆地抗高温高密度防窜水泥浆研究及应用

南海西部莺琼盆地地质条件复杂,井底温度高达200℃,压力系数高达2.30,安全密度窗口极窄,固井过程中极易发生气窜,压稳与井漏矛盾突出。通过使用抗高温胶乳型防气窜剂,以球形颗粒的锰矿粉作为加重材料,优化得到抗高温防气窜高密度水泥浆体系。室内评价结果表明,高密度(2.40 g/cm~3)防窜水泥浆高温流变性好,失水量低,早期抗压强度高;同时沉降稳定性好,高温养护后水泥石上下密度差较小;高密度水泥浆静胶凝强度发展快速,稠化过渡时间小于5 min,且稠化时间受温度影响小,可有效防止气窜发生。该高密度水泥浆体系在莺琼盆地3口超高温高压气井得到成功应用,固井过程中无漏失发生,且固井质量检测结果显示固井质量良好。     

固井早期气窜预测新方法及其应用

水泥浆静胶凝强度过渡时间是固井早期气窜的主要时期,但若初凝前发生较显著的塑性体积收缩,造成孔隙压力大幅度下降,井内压力出现较大程度欠平衡,引发气窜的可能性仍然很高。为此,基于初凝前套管、地层在井下的实际受力工况,建立了水泥浆凝固过程中的"套管—水泥浆—地层"物理模型,并求解得到了初凝前水泥浆塑性体积收缩与孔隙压力下降之间的解析关系。立足于该关系,在综合考虑水泥浆性能、井底温度、压力及套管力学性能等特定工况的前提下,建立了针对初凝前整个塑性态的固井早期气窜问题的气窜预测新方法,即把固井环空水泥浆初凝前的"有效液柱压力与启动压力之和大于地层孔隙压力"作为判别条件。最后,利用X区块2口井的资料进行了气窜风险预测分析,分析结果与施工结果一致。该方法可有效预测固井早期环空气窜风险,为针对性地调整水泥浆体系和措施,避免固井后井口环空带压,保障油气井固井质量和安全提供了分析依据。     

丁苯胶乳水泥浆体系研究及应用

针对大庆油田油气层具有埋藏深、井底温度高和目的层多等特点,研制出了一种新型的适用于深井固井抗高温水泥浆,即DHL丁苯胶乳高温防窜水泥浆.通过室内实验研究,给出了适用于不同温度下的DHL胶乳水泥浆配方,并对DHL胶乳水泥浆常规物性、流变性、胶凝强度和防水气窜性能进行了评价.结果表明,该水泥浆具有抗高温、低失水、直角胶凝、防水气窜和良好的流变性等特点.在大庆油田深井中的应用结果表明,DHL胶乳水泥浆抗温达220℃、流动性好、不起泡,抗压强度高,实现了水泥浆在较低返速下的紊流顶替,有助于提高深井固井顶替效率;胶乳水泥浆失水量小于50 mL,胶凝强度曲线成直角,过渡时间短,自由水为零,防止了油气水窜的发生,满足深井固井施工的要求.     

顺南井区高温高压防气窜尾管固井技术

顺南井区井温超高,地层压力系统复杂,气层异常活跃,防气窜固井难度大,导致固井质量不合格。为解决气体窜通和水泥石高温强度衰退的难题,开展高温高压防气窜固井优化研究。通过优化外加剂,得到了新型胶乳液硅防气窜水泥浆体系。研究结果表明,用粒径为0.18、0.125或0.09 mm的硅砂复配,能够克服178℃下水泥石高温强度衰退的难题;胶乳水泥浆体系加入液硅后,防气窜能力增大;加入纤维可以使水泥石弹性模量降低48%,抗冲击性好;水泥浆呈直角稠化,具有较好的防气窜能力。优化前置液结构,使用加重隔离液技术实现低速紊流顶替。为防止水泥浆失重导致气层不稳,替浆后反循环洗井并尽快进行环空憋压,实现以快治窜。同时,配套抗高温气密封固井工具与附件,以保证防气窜固井质量。顺南井区φ177.8 mm尾管防气窜固井质量得到良好改善,为该工区高温高压防气窜固井提供重要的技术支撑。      

新型防气窜水泥浆在埕岛油田CB306-1井中的应用

CB306区块在3200～3300 m井段有异常高压气层,当量密度高达1.38 g/cm3左右,固井时该井段水泥胶结较差,气窜现象严重,固井质量不合格.CB306-1井是该区块的第一口开发井,为了有效地防止气窜,提高固井质量,该井固井时采用新型防气窜水泥浆.该体系由SF-1氮气膨胀剂、降失水剂和减阻剂等多种水泥外加剂混拌而成.SF-1氮气膨胀剂呈浅黄色粉末状,易溶于水,适于水湿混或与水泥干混.在埕岛油田CB306-1井的应用表明,新型防气窜水泥浆性能稳定,膨胀量达到23%,加强了水泥和地层的胶结,并能有效地防止水泥浆失重时高压地层气体的侵入,提高了固井质量;该体系在常压下有较高的抗压强度,对水泥石后期强度影响较小;可以湿混或干混,易于海上固井施工.     

吐哈油田胜北区块高压气藏长封固水平井固井技术

针对吐哈油田胜北区块气藏埋藏深,储层压力系数高,对水泥浆体系耐温、防窜、稳定性要求高,水泥封固段长,井眼条件差,后期大规模体积压裂投产对固井质量和水泥环完整性要求高等固井难题,开展高压气藏长封固水平井固井技术研究.通过水泥浆体系室内研究、分析实验,研制出配伍性好、抗高温、防气窜、韧性强的抗高温韧性防窜水泥浆体系;结合工...     

胜利油田深探井固井技术难点与对策

针对胜利油田深探井固井面临地层压力层系多、井壁稳定性差、高温、高压等复杂地质条件,固井施工工艺复杂,压稳、防漏难度大,固井工具可靠性差,导致固井质量合格率偏低等问题,通过系统分析固井技术难点及其主要影响因素,研究了配套的深探井固井工艺技术。针对深探井高温、高压条件下进行固井施工时防窜、防漏等的需要,研制了高温水泥浆、晶格膨胀水泥浆、低密度高强度水泥浆、防窜抗渗水泥浆等4种水泥浆体系;通过压稳设计分析、钻井液性能调整、前置液优选、高压井防窜、固井工具优选等,研究了具有针对性的固井技术措施。2012年,该深探井固井工艺技术在胜利油田61口井进行了现场应用,结果表明,固井质量得到明显提高,其中第二界面固井质量合格率由之前的40%~50%提高到82%。实践证明,综合配套的深探井固井工艺技术能够满足该油田深探井固井施工需要。      

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。     

高温深井固井技术研究进展

采用柔性水泥浆技术能防止高温油气井、气采井、地热井中温度压力的变化引起的应力破坏水泥 环的整体性,对于含有CO2腐蚀的高温油气井常采用特种水泥体系进行处理。详细介绍了这几种高温深 井固井新技术以及它们在国内外的的应用发展现状。     

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随着油气田勘探开发技术的深入发展,深井,超深井的数量不断增多,深井,超深井的特点是：井深,温度高,水泥环薄,固井难度大,而各种增产工艺,措施和后期作业对油气井固井质量也提出了更高的要求。水泥本身具有硬和脆的性质,受后续施工,射孔或由由于地层条件下复杂作用力的影响,易发生脆裂,或与套管,井壁剥离,影响油气井后期开采,缩短油气井的寿命,文章通过研究深井塑性水泥原理,提出评价方法和塑性水泥配方,进行了塑性水泥施工性能的力学性能的大量实验,并在此基础上完成了20井次注水泥施工,实践表明,塑性水泥具有优良的综合性能和抗外冲击能力,施工方便,能提高深井复杂井的固井质量。     

莺歌海盆地高温低压定向井旋转尾管固井技术

南海莺歌海盆地某气田A15井是一口典型的高温低压定向深井,井底温度高、地层压力低、尾管固井环空间隙小,若采用常规尾管固井技术固井顶替效率低,易发生气窜和漏失,高温低压气层井段的封固质量难以保证。为提高该井尾管固井的质量,该井采用了旋转尾管固井技术和高温胶乳防气窜水泥浆体系,与优选出的油基钻井液冲洗液和隔离液配合,通过预测旋转扭矩和尾管的居中度,完成了该井高温低压储层段Φ177.8 mm尾管固井作业。高清扇区水泥胶结测井结果证实,该井尾管固井井段气水隔层和射孔井段封固质量达到良好,高压水层封固质量合格,与采用常规固井技术的邻井A9井相比,尾管固井质量大幅提高。A15井旋转尾管固井的成功,为南海莺歌海盆地高温低压定向井尾管固井质量的提高提供了一条新途径。      

大庆油田深层气井固井技术

大庆油田深层气井平均井深4000～4500m，固井施工存在很多技术难点，例如地层裂缝发育、破裂压力低、地温梯度高、井径不规则、封固井段长等，施工过程中存在井口窜气、双级箍免通径成功率偏低等问题，为此，大庆油田采取了一系列相应的技术措施：优化井眼净化技术、研制或引进抗高温水泥浆体系、应用抗CO2腐蚀的TP—SUP13Cr套管和DCR防腐水泥浆、应用双级固井技术，从而有效地保证了固井施工的顺利进行和固井质量的提高。详细介绍了大庆油田特有的深层气井配套技术．指出了目前大庆油田深层气井固井存在的问题并提出了处理建议。     

乌兹别克复杂水平井固井工艺技术

1-G井、350井是乌兹别克斯坦的第一批水平井,表层套管尺寸大,技术套管裸眼段长,地层异常高温,盐膏层段长,油气层"上喷下漏"导致固井难度极大.经过研究摸索,(4)508 mm表层套管、(4)339.7 mm技术套管采用了插入法固井,采取两凝水泥、稀释钻井液、大排量注替等措施较好地解决了长裸眼大环空内的水泥浆窜槽问题.(4)244.5 mm尾管固井,选用厚壁套管、悬挂简单可靠的外台阶式尾管悬挂器,使用欠饱和盐水水泥浆,采取稀释钻井液、增加水泥浆的接触时间、大排量紊流顶替等措施,达到了封隔地层防止长段膏岩层蠕动之目的.(4)139.7mm完井套管固井,采用管外封隔器带分级箍加盲板的复合结构,使用不渗透水泥浆体系,较好地解决了高渗透油气层的封固问题.350井完井固井工具出现问题后,成功地实施了反向注水泥固井技术.     

国外深水固井水泥浆技术综述

深水固井面临着诸多的挑战，如低温、潜在的浅层水窜和气窜、地层孔隙压力和破裂压力之间“窗口”狭窄，地层易压漏、水泥浆温度的演变、顶替差等，提出满足深水低温固井的水泥浆的基本性能要求是：①水泥浆密度低；②低温下较短的过渡时间和优良的抗压强度；③低失水；④好的水泥浆完整性；⑤水泥浆与套管和地层的密封和胶结等长期性能好；⑥顶替效率高。介绍了国外常见的几种深水固井水泥浆技术，包括快凝石膏水泥浆体系、PSD水泥浆技术、高铝水泥、充气水泥浆技术和其他水泥浆技术。最后就深水固井应重点注意的几个问题提出了建议。     

高石梯-磨溪区块高压气井尾管固井技术

针对西南油气田高石梯-磨溪区块高压气井φ177.8 mm尾管固井遇到的气层活跃、安全密度窗口窄、流体相容性差及高温大温差等问题,制定了相应的固井技术措施。开发了适合高温大温差固井的自愈合防窜高密度水泥浆体系,并进行了室内研究。结果表明:该体系密度为2.0~2.8 g/cm3,现场一次混配可达2.6 g/cm3以上;适应温度为常温~180℃;浆体的上下密度差不大于0.05 g/cm3;失水量不大于50 mL;稠化时间与缓凝剂掺量具有良好的线性关系,稠化过渡时间不大于10 min;静胶凝强度过渡时间不大于20 min;24 h抗压强度大于10 MPa,水泥石顶部48 h抗压强度大于3.5 MPa,低温下强度发展快,形成的水泥石体积稳定不收缩,具有类似韧性水泥的力学性能;遇油气产生体积膨胀,保证了界面胶结质量和密封完整性,降低了固井后发生气窜的风险。该固井技术在高石X井和高石Y井中进行了应用,固井优质率和合格率得到较大幅度提高,水泥环后期不带压,获得良好应用效果。      

孤东油田高压调整井固井技术

通过对孤东油田的固井技术研究,总结了高压调整井的固井技术措施,解决了高压调整井固井的技术难题。研究与应用结果表明,套管外封隔器可有效地防止注水泥过程中及封固后油气上窜或层间窜扰;早强水泥浆体系可有效地提高水泥石的早期强度;管外封隔器和早强水泥浆体系配合使用能够明显提高高压调整井的固井质量,也为调整井固井提供了新的思路。