套管内敞压候凝防气窜的机理

发生气窜的原因:一是气体通过水泥浆进入环空或管柱丝扣不密封;二是环空有气体窜流的通道。防止气窜的方法是:在注替完水泥浆后,实行敞压候凝防气窜,不能敞开井口候凝的井,一是采取适当打一点重泥浆,二是管内关一较小压力候凝,待快干后立即敞压候凝。     

天然气井套间气窜自修复技术

井口套间气窜即套间带压一直是困扰天然气井安全生产的技术难题,仅靠固井和修井技术难以从根本上解决问题。基于对天然气井套间气窜原因的分析和水泥基自修复理论,建立了气井井口环空气窜的两种自修复模式。采用在模拟套管的钢管中浸泡钻井液和使用冲击式造缝仪两种方法,来模拟固井水泥环损伤后形成的气窜通道（即微裂缝和微间隙）,用GSN渗透结晶型自修复剂配制天然气井套间气窜自修复液,在XAN RC封堵模拟实验流程中进行了水泥环损伤自修复模拟试验。结果表明,GSN自修复剂能够自动渗入气窜通道,形成渗透结晶水化产物,密闭固井水泥环的微间隙和微裂缝,有较好的自修复效果,明显提高了损伤水泥环的抗气窜强度。该研究成果对实现气井井口环空气窜的动态即时自修复,保持水泥环封固的可靠性和耐久性,解决气井环空带压问题有重要的工程运用价值。     

渤海浅层气防窜水泥浆体系的研究与应用

环空带压是渤海湾浅层气固井存在的一大技术难题,为此根据渤海湾浅层气特征,分析固井技术难点,设计了2种固井方案。方案A引入膨胀材料或增塑材料,方案B引入自修复材料。实验结果显示,当同时引入膨胀剂与纤维后,96 h胶结强度仅提高15%左右,因此可知水泥浆的防窜能力不会有明显改善。而引入自修复材料后,水泥石的裂缝封堵率达到95%以上。分析认为,方案B的自修复封堵性能和工程性能均满足设计要求,该水泥浆体系经现场应用,取得良好的施工效果。     

亚鲁杰伊油田低温防窜水泥浆体系研究与应用

环空带压是北极地区亚鲁杰伊油田固井长期存在的一大技术难题,为此开发了适用于极地地区低温固井防窜水泥浆,该水泥浆体系具有稳定性高、流动性好、低失水、高触变、短过渡和高早强度等技术特点。现场应用1.40 g/cm³漂珠低密度水泥浆作领浆,加入0.75%降失水剂RC012-04、3.0%低温促凝早强剂ALE、5%纳米增强剂RC090-01和0.40%分散剂Plast-A,水泥浆失水量为14 m L,稠化时间为188 min,浆体SPN值为1.13,水泥石的24 h抗压强度和界面胶结强度分别为9.6 MPa和3.63 MPa;1.85 g/cm³尾浆中加入0.75%降失水剂RC012-04、5%纳米增强剂RC090-01、0.25%防气窜剂RC21-09、3.0%低温促凝早强剂ALE和0.40%分散剂Plast-A,水泥浆失水量为12 m L,稠化时间为132 min,浆体SPN值为0.77,24 h水泥石的抗压强度和胶结强度分别为16.5 MPa和5.15 MPa。现场应用了22口井,固井质量的优质率从65.0%提升至88.5%,合格率从85%上升...     

固井水泥防气窜剂应用效果比较

本文介绍了三类固井水泥防气窜剂的作用机理和一些常用产品的现场应用效果。分析比较表明气发剂的防气窜能力最好。     

SN—30—1井低密度水泥防气窜固井技术

吉林松南地区在固井中采用微硅低密度水泥浆固井,密度值降低至1.32g/cm~3取得成功,克服了该地区地质复杂、地层破裂压力梯度低、压力异常等情况,保护了油气层。     

漂珠低密度防气窜水泥应用研究

重点讨论了防气窜剂(KQ)在漂珠低密度水泥中的加量,认为应以漂珠低密度水泥最终体积收缩率的10～20%来设计.室内试验及现场应用表明,漂珠低密度防气窜水泥与常用油井水泥外加剂相容性良好,水泥(浆)性能足以满足固井施工要求.     

低成本防窜水泥浆体系固井技术

针对安塞油田和靖安油田的调整井、底水油藏井、油气水层活跃井和不平衡压力下的油气水窜固井难题．研制出了GJl01低成本防窜油井水泥浆外加剂。它由铝酸盐聚合物GJL、微膨胀材料GPZ、强触变性材料GCB和高效减水剂GJS组成。室内对GJR-1低成本防窜油井水泥浆的稠化时间、抗压强度、线性微膨胀率以及抗温性能的评价表明。该水泥浆具有低温高早强、短过渡、微膨胀、强触变的特性。现场应用表明．该水泥浆促凝作用明显，可降低顶替水泥浆的泵压．提高顶替效率；过渡时问短，增加了抗窜阻力；微触变性和内聚力高；早期抗压强度高；水泥浆硬化后具有一定的微膨胀性．可防止微裂缝、微裂隙的形成．有效地改善第一、第二界面的胶结质量．防止环空界面窜流。采用该体系固井600多口．油层段固井合格率为100％．优质率超过90％。     

国内外防气窜固井技术

分析了固井后环空气窜的原因、途径及其危害，阐述了国内外固井环空气窜预测、水泥浆防气窜性能评价和室内模拟实验方法，综述了近几年来国内外防气窗水泥浆体系和工艺技术，提出了今后防气窗固井技术研究的建议。     

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。      

苯丙胶乳水泥浆防气窜效果与失重规律分析

水泥浆候凝期间,因其失重引发的环空气窜,是导致气井环空带压的重要因素之一,掌握水泥浆失重模式与规律,是预防环空气侵的重要基础。以苯丙胶乳防气窜水泥浆为研究对象,采用压力传导精确测量装置进行了水泥浆失重试验,测量了不同胶乳加量、温度、气压、模拟井筒深度等条件下水泥浆浆柱压力的变化,进行了防气窜效果评价与失重规律分析。试验发现:在气层压力（18 kPa）高于底部浆柱压力（12～16 kPa）的情况下,苯丙胶乳水泥浆依然可有效防止气窜;水泥浆形成触变或胶凝结构后压力快速降低,随着水化反应进行压力缓慢降低,稠化前压力再次加速下降,而气窜应出现在第一拐点附近。基于该研究成果,可对水泥浆的防气窜性能进行评价,以优选出适合高压气井的防气窜水泥浆,并为建立水泥浆失重预测模型提供试验基础。      

管外及层间串封堵技术研究与应用

莫北油气田储层层内非均质性较为严重,固井质量较差,经过长时期的开采,使注入水及边水沿高渗透层区不均匀推进,油田开发进入了高含水时期.需进行管外及层间的封串施工.在以往的二次固井施工出现几口井的大修事故,从中吸取经验教训,将这些经验应用到现场的施工中取得了良好的效果,并将此类施工进行总结,为今后的施工作业提供可靠的理论依据,避免类似事故再次发生.     

套管扣拆卸装置研制与应用

为解决压裂井口装置中套管与套管法兰难以拆卸的问题,研发了一套新型高转矩压裂井口套管扣拆卸装置。分析了该装置的关键技术,阐述了卸扣机构的工作原理。并对其液路系统进行了优化设计,避免了频繁拆卸套管扣所带来的安全风险,提高了设备的可靠性。该装置已应用于冀东油田维修现场,共计作业97井次,其中完成了75套传统工艺无法拆卸的井口维修作业,成功率达100%,具有较高的推广应用价值。     

不同养护条件对胶结界面抗气窜强度的影响规律

设计了水浴、空气和先空气后水浴等3种养护条件,利用自行研制的胶结界面抗气窜强度实验仪,研究了不同养护条件对固井胶结界面抗气窜强度的影响规律.试验结果表明:对于相同的水泥浆体系,在含水保水的养护条件下,胶结界面的抗气窜强度较高,耐久性好;而在无水或缺水的养护条件下胶结界面的抗气窜强度很低,即使延长养护时间,界面强度仍然不会提高;胶乳防气窜水泥浆只有在含水的环境中养护才能发挥作用,而在缺水的条件下其抗气窜强度还不如油井水泥净浆;缺水状态会破坏天然气井固井水泥环的界面胶结强度并引起抗气窜强度的降低,是天然气井投产后发生气窜的一个重要原因之一.该结果对研究新的天然气井防气窜理论和方法有重要的启示和指导意义.     

利用吸水剖面测井资料分析管外窜槽

对管外窜槽的类型、原因进行了分析,对正常生产条件下管外窜槽吸水剖面测井资料异常进行了深入探讨,研究了管外窜槽测井资料的解释方法,为油水井采取增产增注措施提供了依据,对改善注采系统、提高水驱动用效果发挥了重要的作用.     

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。     

完井中套管内液体密度变化对环空混窜的影响

针对完井中套管内液体密度变化，产生微环隙进而影响固井质量的问题，分析了微环隙对固井质量的影响及其产生原因，给出了微环隙尺寸及其产生水窜的详细计算方法及结果。两口井的实例分析表明，实测曲线与计算结果完全符合。     

塔河油田外围高温高压井气滞塞防气窜技术

为解决新疆塔河外围奥陶系高温高压储层钻井过程中气窜速度过快等难题,对油气上移规律和影响因素进行分析,认为影响油气上窜的主要因素是井筒内流体的凝胶强度和表面张力。为此,优选了抗高温流性调节剂SMRM、表面张力调节剂SMSM和抗高温降滤失剂SMPFL等气滞塞用关键处理剂,形成了高温高压井气滞塞防气窜技术。室内试验表明,气滞塞抗温达200℃,表面张力低于22 mN/m,高温下凝胶强度大于30 Pa,且与井浆具有较好的配伍性。气滞塞防气窜技术在塔河油田外围5口气侵严重的井进行了应用,分别配合起钻、测井、取心和完井等进行施工作业,气窜速度降低75%以上,延长了安全作业时间,提高了钻井完井安全和效率。研究与应用表明,抗高温气滞塞防窜技术为高温高压气侵储层段的钻井完井施工提供了一种安全有效的井控手段。      

膨胀套管补贴系统的开发与试验

在早期的下套管完井中,各种各样的套管补贴技术用来修补井下环形空间的漏洞.早期的套管补贴作业具有局限性,操作者在完井过程中需用较小直径的管柱把补贴管下部的大直径工具下入到井下.在补贴管自身的压力密封方面,目前套管补贴的设计还很薄弱.利用膨胀管技术优势设计出一个新的套管补贴系统,该系统允许使用尺寸更合适的完井管柱.另外,在设计和试验阶段,开发出了满足油管或套管(补贴管安装在其内部)压力密封要求的补贴管.文章将主要探讨高压、大通径膨胀套管补贴系统,从早期的客户合同到设计试验和研发测试过程.补贴管系统已在得克萨斯州的狭长地区至怀俄明州的油田上使用.