国内外高温深井固井技术研究现状

随着当今探井向深井、超深井的发展,高温深井的固井也变得越来越重要.高温深井中,经常遇到高压油气层,需要用高密度水泥浆体系来平衡地层压力,同时为了防止高压地层油气水窜,需要在体系中加入防气窜剂;为防止高温油气井、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,国外开发了柔性水泥浆技术;另外对于含有CO2腐蚀的高温油气井,国内外常采用特种水泥体系.本文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.     

高温防窜水泥浆体系的研究及应用

高温高压油气井的窜槽问题一直是困扰各油田固井的一大难题,尤其是高温高压长封固段井的油气窜槽问题更难以解决.高温防窜水泥浆体系具有优异的防窜性能及稳定性,稠化时间易调,低温条件下强度能较好地发展,采用多凝水泥浆方案可更好地解决高温高压长封固段油气井的固井质量问题.     

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。      

新型液压分级注水泥器

分级注水泥技术,是目前石油工业普遍采用的一项固井工艺技术。它主要用于解决渗透性地层及低压油气井固井漏失问题;深井及超深井固井中水泥封固段长、水泥浆量大、施工时间长、中途稠化时间长影响施工的间题;解决高温差及高温梯度井固井问题;减少水泥浆失重造成的危害;减少气侵危害,提高固井质量;降低水泥浆液柱高度,减少注水泥作业对储层的伤害。     

油气井效益评价及其分类

油气井效益的高低直接影响到油气开采企业效益的好坏,以前油气井效益评价及其分类研究或多或少存在分类指标不明确、分类不完全等问题。为此,以油气井生产成本和费用的不同范围（层次）的归集为基础,建立相应的油气井效益评价模型,按效益值的大小将油气井分为高效益井、效益一类井、效益二类井、边际效益井和负效益井5类。油气井效益评价方法简单、实用、易操作,分类思路清晰、分类含义清楚,为科学评价油气井生产经营状况提供了依据。     

顺北油田抗超高温柔性胶粒修井液

针对顺北高温油气井常规增黏型修井液易降解的难题,基于高分子柔性胶粒分散-降解-提黏-稳黏理论,研发了抗180 ℃ 高温柔性胶粒修井液体系,该修井液动力黏度在20～140 mPa·s范围可调,密度在1.0～1.3 g/cm3可调,实现了固相与无固相加重。明确了修井液在不同温度下的黏度变化规律,高温180 ℃ 高温老化1 d后黏度明显高于传统黄原胶体系,表现出良好的稳黏性能,该修井液对铝合金材料的腐蚀速率不超过2.22 g/(m2·h),并且携砂效果显著。该研究对顺北高温油气井安全高效修井作业具有一定指导意义。      

甲酸铯钻井完井液的特性及应用

钻进高温高压油气井时,由于常规高密度钻井完井液中重晶石含量高、高温下聚合物易降解等原因,常常不能满足高温高压井的开发要求,而甲酸盐具有能在1.0~2.3 g/cm3之间自由调节钻井完井液密度、大大提高聚合物的高温稳定性、不易腐蚀钻具等优点,因此已成为大斜度井、小井眼深井等复杂井的理想钻井完井液体系。阐述了甲酸盐钻井完井液的使用概况、甲酸铯的物理性质、甲酸铯钻完井液的基本性质、甲酸铯钻完井液配方及性能。甲酸铯钻井完井液在国外多口高温高压油气井中的应用实例表明,其配方简单,具有优良的水力性能和流变性能,不仅能很好地满足钻井、完井需要,而且能很好地保护储层,对于解决国内目前高温高压井中存在的问题具有非常好的借鉴作用。     

检验中心技术能力

检验中心拥有射孔器砂岩靶射孔和流动特性、射孔器高温常压射孔、射孔枪高温高压、油气井用电雷管和导爆索检测等4个室内实验室;拥有射孔器和油层套管模拟井射孔检测、射孔器混凝土靶检测、射孔器地面穿钢靶检测、油气井用电雷管和导爆索爆轰检测等4个室外试验场。     

抗180℃高温水基隔离液的研制与应用

为解决深层高温固井施工中水泥浆与钻井液相互接触污染,以及高温对隔离液及配套处理剂的影响问题,从而研制出一种相容性良好、抗180.C高温的固井水基隔离液体系.并对其性能进行了评价.室内实验结果及现场应用效果表明,该水基隔离液体系在180.c下具有良好的高温稳定性、流变性稳定,确保了深层油气井的固井施工安全.     

安岳气田高温酸性气藏完井技术

安岳气田的龙王庙、灯影组等气藏具有埋藏深、高温、产量大、含H2S和CO2等酸性气体且地质条件复杂的特点,给完井作业的工具选材、井筒完整性、施工方案优化、完井液选择等带来了挑战。为确保开发井井筒完整性和长时间安全开采,设计合理完井管柱和工艺,优选材料,优化完井液以及井筒防腐措施,引入试油完井一体化开发理念,建立贯穿油气井整个服役周期的安全井筒屏障,形成高温酸性气藏完井技术,保证了油气井安全。该技术在安岳气田上百口开发井成功应用,累计测试产气量超过5 000×104m3/d,为保障西南油气田分公司打造百亿气区提供了强力技术保障。整套完井技术对"三高"井具有普遍的适用性。     

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。      

海上超高温高压探井弃井水泥塞技术

莺琼盆地超高温高压探井高密度弃井水泥塞面临着流动性与沉降稳定性矛盾突出,水泥石强度易衰退,封固段长,温差大,顶部强度发展缓慢,安全密度窗口窄,水泥浆漏失与气窜风险并存等难题。通过使用球形微锰矿加重水泥浆,改善高密度水泥浆流变性,同时提高其沉降稳定性,优选高温成膜防气窜剂,降低气窜风险,优化硅粉加量,提高水泥石高温抗压强度,强化隔离液防漏性能,配合挤入式固井注水泥塞工艺,形成了一套莺琼盆地超高温高压弃井水泥塞技术。该技术在莺琼盆地应用最高井底静止温度达213℃,水泥浆最高密度达2.50 g/cm3。现场应用表明,弃井水泥塞流动性及沉降稳定性好,高温强度发展快且不衰退,稠化时间稳定,具有良好的防窜及防漏能力,均成功封固住高压气层。      

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。      

高温缓凝剂GH-9的研究与应用

为解决深井及超深井固井难题,克服一般固井用缓凝剂材料(铁铬盐、酒石酸、CMHEC、木质素磺酸盐等)存在的过缓凝或过敏感、不抗高温的弊病,研制开发了GH-9油井水泥抗高温缓凝剂,该高温缓凝剂是用一种不饱和二元有机酸衣康酸(又称亚甲基丁二酸)和另外一种带有磺酸基团的乙烯单体AMPS(又称2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)在引发条件下聚合反应制成,该产品有很好的高温缓凝作用,与大多数的分散剂、降失水剂有良好的相容性,配制的水泥浆具有高温直角稠化的特点.经现场应用证明,该油井水泥抗高温缓凝剂能够满足高温固井需要,并适合在严寒的条件下施工,具有一定的推广应用价值.     

国外高温高压固井新技术

介绍了国外几种高温高压油气井固井用新型水泥浆体系.柔性水泥浆配方中含有柔性外加剂、膨胀剂和常规外加剂,对挠曲强度和抗压强度、泊松比和渗透率、线性膨胀和水泥环寿命等性能指标的评价可知,该体系的特点是有弹性、可压缩性低、没有收缩、渗透率极低,可以避免由于井眼压力增加或温度升高引起的水泥环损坏.高密度高性能水泥浆体系(HDHPS)同常规水泥浆相比,浆体流变性可调、密度高(达2.88 g/cm3);具有更大的现场容忍性,更具稳定性;抗污染能力更强;有更高的抗压强度;在更宽的温度范围内,凝固更快、更均匀;最终的抗压强度更高;凝固水泥体积收缩少;凝固水泥的渗透率和孔隙度小.8次HDHPS作业均取得了很好的效果.介绍了北海Graben中部地区极高温/高压井(6口井平均井深在6000 m以上,温度超过200 C,破裂压力与孔隙压力的区间很小,井底压力超过110 MPa,井斜最大达35°)固井的成功经验.     

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。      

一种抗盐抗高温非离子型防窜丁苯胶乳的室内研究

非离子丁苯胶乳原浆直接应用于油井水泥浆体系中时,水泥浆体系的稳定性差,适用温度低,不具有抗盐的性能,难以满足高温深井、复杂结构井固井的需求。通过在非离子丁苯胶乳原浆中加入3%非离子表面活性剂烷基酚聚氧乙烯醚(10) FB-1、1%烷基酚聚氧乙烯醚(40) FB-2,制备出一种油井水泥防窜胶乳BZT-L2。对BZT-L2胶乳的抗温、抗盐以及防窜性能评价。结果表明,在30~170℃下,加入8% BZT-L2胶乳的水泥浆的API失水量控制在50 mL以内;稠化曲线呈直角,SPN值小于3,静胶凝强度过渡时间仅为11 min,抗盐达半饱和,胶乳的加入不但可以减少水泥浆失水量,而且可以增强水泥浆的防窜性能。此外,BZT-L2胶乳与其它水泥浆外加剂的相容性好,由其配制的水泥浆体稳定,综合性能好,自由水和密度差均接近零,流变性和流动度良好,抗压强度较高。BZT-L2胶乳水泥浆可以应用于复杂结构井、小井眼井以及水平井固井。      

紧密堆积优化水泥浆体系的优势与应用

利用紧密堆积理论,通过调节混合物固相的不同颗粒尺寸分布,使干混合物的堆积体积分数大于0.8而得到紧密堆积优化水泥浆(CemCRETE)。CemCRETE由于固相含量高、混合需水量低,液固比低,抗压强度发展快,使候凝时间缩短,建井速度加快,最终的抗压强度高;水泥石的渗透率小于0.05×10-3μm2,孔隙度一般为35％～45％,具有较好的防窜能力;水泥石收缩小,具有较好的层间封隔;CemCRETE水泥环还具有良好的耐久性、抗腐蚀性和抗射孔冲击能力。含高固相的优化水泥浆体系并不影响其密度和流变性,即使在高密度下也有恒定的粘度,胶凝强度低,滤失量和提粘效应低,易于混合和泵送,沉降稳定性好。低密度高性能水泥浆(LiteCRETE)是薄弱地层固井的理想材料,可用于打造斜塞、固尾管和浅层低压井固井,减少下套管柱层次和危险的多级注水泥作业及补救工作;高密度高性能水泥浆(DensCRETE)在高密度下提供较好的流变性,可现场调节密度和改善井控,在打造斜塞和高压注水泥作业中非常有效,可用于小井眼窄环空的固井;挤注水泥浆(SqueezeCRETE)具有滤失量和提粘效应低的特点,穿透较深,其高强度、低渗透率、低失水量的特性改善了注入条件,提高补救注水泥的成功率,并成为封堵废弃井的合适材料,常用于其它水泥材料不能修补的井眼问题;深水水泥浆(     

抗循环温度210℃超高温固井水泥浆

随着勘探开发不断向深层迈进,超深井、超高温井逐渐增多,超高温对水泥浆抗温能力提出了更高挑战。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-1S、抗高温缓凝剂DRH-2L及其他配套抗高温水泥外加剂,并形成了超高温常规密度固井水泥浆,在室内对该水泥浆的性能进行了评价结果表明,该水泥浆能够满足井底循环温度210℃、井底静止温度230℃的固井要求,水泥浆API失水量可以控制在100 mL以内,稠化时间可调,高温沉降稳定性不大于0.04 g/cm3,230～250℃超高温下水泥石强度高且不衰退。该水泥浆在华北油田杨税务地区高温深井安探4X井φ127 mm尾管固井进行应用,固井质量优质,为该地区勘探开发提供了固井技术支撑。      

盐探2井固井水泥浆技术

盐探2井是为探明东营地区地下矿盐资源而投资部署的一口重点探采井.针对该井完钻钻井液密度高(1.87 g/cm<'3>)、平均环容小、水泥环薄、井底静止温度高(143 ℃)、固井封固段长、环空静压力高、钻遇盐水层等复杂情况,经过大量研究与室内实验,优选出了前置液,完善了水泥浆设计方案,开发出了高密度抗高温低失水缓凝增韧水泥浆体系.该水泥浆具有一定的抗压强度、良好的稳定性和较好的失水控制能力,稠化时间易调,其在盐探2#φ177.8mm尾管固井中进行了成功应用,现场注水泥225t,施工顺利,固井质量为优,实现了开发目的.