泡沫水泥的研究与应用

泡沫水泥是一种超低密度水泥。对泡沫水泥的性能、实验研究方法、泡沫水泥固井施工工艺及设备和泡沫水泥的应用评价作了系统的评述。泡沫水泥的主要优点是水泥浆密度低、强度高及渗透性较低,对减少气窜、防止套管腐蚀及漏失层固井、长封固段固井及注气井固井作业十分有利。泡沫水泥固井的评价应将变密度测井、伽玛测井和声幅测井等资料联系起来,则其评价鉴定效果会更好。     

TC-1触变水泥堵剂套管堵漏封窜工艺研究及应用

针对套管窜漏井采用常规水泥封窜堵漏存在堵剂用量大、施工时间长,固化体胶结性差、封固强度低的问题,研制开发了TC-1触变水泥堵剂,对其性能及配方进行了室内评价和优选,根据其特点配套优化了现场施工工艺,形成了触变水泥堵剂堵漏工艺技术。现场施工19井次,取得较理想的应用效果。     

超细防气窜水泥浆在华北油田潜山井的应用

华北油田冀中探区潜山油气藏井底温度高达170℃,注水泥作业难度大,部分天然气井或含气油井由于水泥与地层界面胶结质量较差,发生层间互窜现象,造成能源流失和油气井产量下降。超细防气窜水泥浆体系具有防气窜、低密度、低失水、抗水泥石高温强度退化等优点,适用于超深油气井注水泥作业。在现场应用中,该体系成功地完成了多次固井注水泥作业和打塞注水泥作业,解决了超深天然气井固井技术难题。     

TC-1触变水泥堵漏剂的研制与应用

根据胜坨油田浅层套漏井和套窜井逐年增多的实际情况,结合套漏井封堵的具体特点,研制开发了TC-1触变水泥堵漏剂,确定了该堵漏剂的最佳配方：TC-1触变剂3％～5％,早强剂2％～4％。TC-1触变水泥堵漏剂在封堵套管漏失和漏失井的打塞作业上,取得了较好的应用效果。     

TC-1触变水泥堵漏剂研制与应用

根据胜坨油田浅层套漏、套窜井逐年增多的实际情况,结合套漏井封堵的具体特点,研制开发了TC-1触变水泥堵漏剂,确定了该堵漏剂的最佳配方：TC-1触变剂3％～5％,早强剂2％～4％。TC－1触变水泥堵漏剂在封堵套管漏失和漏失井的打塞作业上,取得了较好的应用效果。     

动态复杂压力下的水泥浆体系及性能评价

为了提高渤海油田动态复杂压力体系下的调整井固井质量,满足注水泥期间周边注水井不停注的要求,针对压力体系紊乱复杂、储层段固井质量差、层间封隔不良等固井难题,利用自主设计研发的抗动态水分散性能评价装置、界面胶结防窜性能测试装置和塑性体体积测试装置,形成了适用于动态复杂压力下的水泥浆防窜性能综合评价方法。通过抗动态水分散剂、膨胀剂、增韧剂以及缓凝剂等外加剂材料的评价与优选,开发出一套适用于渤海油田动态压力体系固井的新型防窜水泥浆体系,该水泥浆较目标区块原始体系抗压强度提高18.6%、胶结强度提高28.7%、抗水窜压力提高60.8%。在蓬莱油田完成了4口井的现场应用,固井质量较邻井提高22.3%～37.5%。应用表明,新型防窜水泥浆体系具有优良的防窜性能,可大幅提高复杂压力体系下的调整井固井质量,满足注水泥期间注水井不停注的要求,推广应用前景广阔。      

油井水泥膨胀降滤失剂F17C提高二连油田调整井固井质量

二连油田多压力层系低温浅井固井作业中的水窜问题是长期影响调整井固井质量的技术难题。在分析水窜成因的基础上,研制出了一种油井水泥膨胀降滤失双效剂（F17C）。室内评价结果表明：该材料使水泥浆在塑性状态和硬化早期均可产生有效膨胀,使水泥浆具有低滤失、高早强、零析水和过渡时间短的特性。在二连油田不同区块2口井的应用中,F17C水泥浆成功地解决了多年来该区域固井质量差的难题,经CBL及VDL测井解释,2口井固井质量均为优质。F17C一剂多效,适用温度范围广,现场施工方便,易于推广,为防止固井作业中的流体窜流、提高固井 质量提供了新材料的支持。     

用扇区水泥胶结测井技术研究压裂工艺对水泥环的影响

本文通过对比研究压裂作业前后水泥胶结测井资料，揭示了压裂对水泥环所造成的破坏程度：根据压裂前后胶结测井资料给出的胶结指数(BI值)、八扇区胶结图象以及变密度图象的变化特征，剖析了压裂作业对于固井胶结质量的影响规律，这无疑会进一步促进压裂作业的优化设计。研究表明：压裂作业不仅使得压裂层段本身固井胶结质量趋向变差，而且会对其邻层水泥环也造成一定程度造成破坏；压裂作业增大了层间窜槽的可能性和危险性；油水井固井胶结质量差的层段比固井质量好的层段更容易受到压裂破坏。     

制订固井质量的测井评价标准探讨

到目前为止,国内外固井质量的测井评价标准都与深度无关,国内各油田固井质量评价工作局限于评价水泥环固结合格程度,因而造成大量误评价。通过对现场验窜、钻井、固井和固井质量测井等资料的统计和分析,通过对水泥抗压强度、水泥环界面胶结强度和相应的声波响应关系的实验研究,发现:①固井质量评价标准应随井深而变;②可以利用固井质量测井资料进行层间封隔性能评价;③水泥环界面剪切胶结强度也可以反映层间封隔性能。在此基础上,建立了J油田新的固井质量评价标准。     

提高塔北地区深井固井质量对策与建议

综合分析了近几年地矿部石油海洋地质系统在塔北地区固井作业中存在的主要问题，并从井身结构设计、新型低密度水泥和防气窜水泥体系的研究、水泥浆试验方法的改善、固井工具质量的保证及固井工程的组织管理等方面提出了对策与建议。     

长封固段一次注水泥固井技术研究与应用

以微硅、粉煤灰、硅藻土等活性材料及激活剂CK21制成的油井水泥活性外掺料SP-1，与其他水泥外加剂一起使用，配制成SP-1水泥浆体系，活性材料的加量在2.5%~3.0%。研究了SP-1在不同温度下对水泥浆的促凝、增强性能以及加量对水泥浆各项性能（稠化时间、抗压强度、析水、流动度等）的影响。结果表明：该活性材料对调节水泥浆低温下的性能使之在复杂井中的性能趋于一致。实验表明：该水泥体系能提高水泥石两界面的胶结强度，有较短的凝结时间；良好的直角稠化性能和触变性。因此，具有良好的防漏失、防气窜（侵）性能。在四川地区4口不同井深的油气井现场应用取得良好的效果。     

水泥浆防窜性能实验评价及其应用

固井防窜一直是困扰石油工业多年的问题,因水泥浆候凝期间的环空有效静液柱压力不断降低,在其降低到地层流体压力之后,水泥浆能不能抵御地层气体对其液相的置换是固井防窜的关键。为此,从水泥浆窜流能力评价方面着手, 结合现场井况和固井工艺的水泥浆窜流试验方法,对目前常用的一些防窜材料,诸如成膜类、AMPS合成共聚物类、改性纤维素类降滤失剂及胶乳、膨胀剂、微硅等的窜流性能进行了评价。结果表明：在不同条件下各类外加剂的防窜特性不一,低温下成膜聚合物水泥浆的防窜性能有一定保障,但随着温度的升高,其性能就会受到一定影响;胶乳水泥浆体系的防窜能力相对较稳定,在不同条件下保证胶乳的有效掺量就可以保障水泥浆的防窜性能。实验评价结果在川渝地区、长庆苏南、吐哈鲁克沁、玉门酒东等气田进行了超过150口井的胶乳水泥浆现场应用,未发生窜流,固井效果良好。     

注触变性水泥停泵安全启动压力预测

触变性水泥浆是现场防窜、堵漏的有效手段之一,但是在注水泥过程中若临时停泵,再启泵时启动压力会随停泵时间增加而增大,启动压力过大可能压漏薄弱地层,甚至无法启泵。针对上述情况,在分析多种触变性模型的基础上,提出了描述触变性水泥浆特征的模型;并将该模型与压降方程结合,得出了注触变性水泥停泵安全启动预测模型。用该模型分析触变性水泥浆在不同井身结构下的启动压力,实例计算结果表明:停泵时间越长,环空间隙越小,所需要启动压力越大,停泵30或60 min后启动压力分别达到13.94和21.12 MPa,选用φ139.7 mm的套管停泵30 min的启动压力比用φ177.8 mm的套管低了4.66 MPa,停泵60 min的启动压力降低了7.51 MPa,触变剂加量改变影响附加压耗,触变剂加量由5%降为2.5%后,30 min的启动压力降低了42.73%。因此触变性水泥浆应在环空间隙较大的井使用,可降低因故停泵重启泵时的风险。      

新型固井用防水窜材料的研究与性能评价

固井水窜问题是各油田普遍存在的技术难题,目前缺乏有效的解决办法。针对以上问题,从水泥浆体系出发,首先进行了防水窜材料的结构设计,然后根据结构设计,筛选出相应的防水窜原材料,并通过对其合理的复配研究,制备出了一种新型固井用防水窜材料。实验根据固井不同阶段的水窜机理,采用相应的方式对该材料的防水窜效果进行了评价,结果显示开发的防水窜材料可增加水泥浆内部结构,缩短静胶凝过渡时间,避免水泥石收缩,从而避免水泥浆在不同阶段发生水窜。另外,综合评价结果表明,新型固井防水窜材料可缩短稠化时间、增加水泥石强度,改善水泥浆稳定性,且对水泥浆稠化、流变、失水等性能无不良影响,综合性能良好。      

HS-1封窜剂性能评价及应用

以硅酸盐结构形成剂、高活性微晶增强剂、活性超微粉增强剂、玻璃纤维增韧剂、JB-1型触变调节剂和缓速剂等复配制备了HS-1封窜剂，确定了封窜剂浆液最佳水灰比为0．6～0．9，JB-1型触变调节剂最佳加量为0．3％-0．4％。评价实验表明，该封窜剂具有较强的触变性、驻留性、封堵性和抗压性能。现场应用表明，该封窜技术可以有效封堵管外窜槽，截止目前，该技术已累计现场应用11井次，工艺成功率100％，有效率100％，累计增油量10376．2t，降水量26872．1m^3，增油效果显著。     

固井水泥浆不同凝固状态时的气体窜流实验

针对气体窜流问题,设计和开展了水泥浆不同凝固状态的气体窜流实验,观察了气体窜流现象,测量了气体窜流压力,分析了气体窜流形态及窜流路径,研究了气体窜流规律。研究表明,当水泥浆凝固时间较短（120 min和180 min）时,气体窜流压力较小（低于0.05 MPa）,气体主要从水泥浆内部缓慢窜出,窜流通道尺寸总体较小但由下而上逐渐变大;当凝固时间增至200 min和220 min后,气体窜流压力增大至0.15 MPa和0.20 MPa,气体主要从内部突然大量猛烈窜出,窜流通道呈“糖葫芦”形和“裂缝”形且尺寸较大;凝固时间增至240 min后,窜流压力进一步增大至0.22 MPa,此时气体不能从水泥浆内部窜流,只能从水泥浆和井壁之间的胶结界面处窜出。建议针对水泥浆的不同凝固状态采用不同的策略来进行防窜设计。      

固井后环空气窜预测新方法

为了准确地预测固井后环空气窜的危险程度，有针对性地采取相应的防气窜水泥浆体系和工艺技术措施，利用7150型防气窜模拟实验装置研究了固井后环空气窜的影响因素。认为固井后环空气窜的主要原因是由于水泥浆失重引起的。分析了水泥浆静胶凝强度、失水等对水泥浆失重的影响规律，提出了新的固井后环空气窜预测新方法。给出了压稳系数GELFL的计算公式及评价标准：如果GELFL小于1，说明环空水泥浆液柱净压力在静胶凝强度达到240Pa时已不能压住地层压力，极易发生气窜，GELFL越小，发生气窜的可能性越大；如果GELFL大于1，说明环空水泥浆液柱净压力在静胶凝强度达到240Pa时可以压住地层压力．气窜危险程度较小，GELFL越大，发生气窜的可能性越小。现场应用该方法并配制相应的防窜水泥浆体系，有效地防止了环空气窜，主要油气层段水泥封固质量优良。     

青海油田英西深层水平井固井技术

青海油田英西狮子沟区块深层油气藏是近年来柴达木盆地油气勘探的重大突破,该区块资源潜力巨大,同时复杂的钻井、地质条件给固井质量和后续开采带来了巨大的挑战。针对该区块水平井多级压裂的开发特点,为了建立有效的层间封隔,保持水泥环长期密封完整性,通过分析固井难点,完善了固井工艺,优选水泥浆和前置液体系,形成了一套适用于狮子沟水平井开发的固井技术。使用自愈合剂有效封堵水泥石出现的微裂缝,抑制油气窜流,使其同时具有弹性水泥特征,保证水泥环长期密封完整性。形成的基体抗侵防窜水泥浆体系具有一定触变性和较强的内部黏滞力,具有良好的"静止堵漏"效果,同时可降低窜流发生的风险。2018年以来,该固井技术在英西狮子沟区块应用20余井次,平均井深5000 m,平均水平段长1000 m,现场应用效果良好,满足后续体积压裂改造的技术需求,为英西深层开发提供关键配套技术,具有广阔的市场应用前景。      

������ˮ������۷�������Ӧ��

触变性水泥是一种适用于破裂压力梯度较低的松散地层、漏失层及挤水泥等注水泥作业的水泥浆体系，它对防止水泥浆凝固过程的气窜问题同样具有一定效果。文章重点对触变性水泥浆的测量和评价方法进行了全面分析和深入的讨论，提出的水泥浆触变性有关模型同样适用于其它非胶凝性宾厄姆流体、幂律流体的触变性评定。文章还对触变性水泥浆的特点、用途、常规配方及国内外应用情况进行了较深入的介绍。     

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。