DZF-1防漏增韧水泥浆体系研究与应用

针对大庆油田低压易漏井固井及油井后期射孔、压裂等增产措施造成的水泥环脆裂问题,研发了DZF-1防漏增韧水泥浆体系,应用聚能射孔模拟试验方法研究分析了水泥石各种力学性能(抗折强度、抗冲击功、弹性模量),阐述了纤维材料对提高水泥石韧性和防漏作用机理。现场试验表明,DZF-1防漏增韧水泥浆体系具有良好的防漏堵漏、增韧和抗冲击作用,水泥浆各项性能满足了固井施工的技术要求。     

一种低黏韧性双防低密度水泥浆的室内性能研究

陆丰油田大位移井储层渗透率低、欠压稳，容易发生气窜，造成固井质量不佳，存在底部高温区域沉降稳定性差、易漏等固井技术难题。针对这些难点，室内筛选3M高强抗压中空玻璃微球来降低水泥浆密度为1.4 g·m^-3的同时可以提高水泥石的抗压强度，选用纤维与胶乳混合作为增韧材料，降低了水泥石的渗透率，有效达到目的层增韧防漏的效果。该增韧材料协同防窜剂CT-1和膨胀剂EXP-1，提高水泥石的胶结强度，具有防漏防窜的作用。由上述主要材料协同其他相关水泥浆添加剂构建了一套具有低黏韧性兼具防漏和防窜性能的低密度水泥浆体系，该低密度水泥浆体系具有良好的流变性，自由液为零，且水泥石上部密度和下部密度差值均小于0.03 g·m^-3，可以看出该韧性水泥浆体系具有优异的沉降稳定性能。低黏韧性双防低密度水泥浆具有良好的力学性能，抗压强度达28 MPa，弹性模量小于7 GPa，抗窜强度大于10 MPa·m^-2，且抗窜效果较普通低密度水泥浆抗窜能力提高了81.2%，说明该水泥浆具有较强封隔能力，可以有效提高固井质量。     

韧性高胶结固井水泥浆体系研究

为保障油气井水泥环长期密封完整性,室内研究了增韧纤维、膨胀剂、胶乳液三种功能材料,同时研究了降失水剂、分散剂、缓凝剂添加剂,构建了韧性高胶结水泥浆体系,并对水泥浆体系性能进行评价。实验结果表明,增韧纤维、膨胀剂PZ-1和胶乳液可以提高水泥石的抗冲击强度,增大水泥石膨胀率,改善水泥石的胶结强度和韧性性能。降失水剂SSR、分散剂FSA和缓凝剂HNA能改善水泥浆的失水量、流变性和稠化性能。使用这些添加剂构建的韧性高胶结水泥浆流变性好,失水量低,稠化时间满足要求,抗压强度较高,同时水泥浆具有较好的韧性和高的胶结强度。研究成果可为复杂油气井固井作业提供技术支持。     

复合纤维水泥浆体系在垦东891井的应用

针对胜利海上油田垦东区块垦东891井二开在钻遇明化镇组时发生坍塌现象(800~1200m)和封固段长、循环压耗高的特点,文章主要作了如下几方面的工作:分析了该井固井技术难点,优选配套的复合纤维防漏增韧水泥浆体系,应用了配套的完井管串结构。现场固井结果表明,复合纤维增韧水泥浆具有过渡时间短,稠化时间可调,水泥石致密,抗压强度高,流动度高,具有良好的防漏性能。电测结果显示,该井固井质量合格,满足了后续勘探开发的需要,该井所采取的一系列固井工艺措施在垦东潜山披覆构造带北部斜坡带垦东89断鼻构造低部位具有较好的推广应用价值。     

小井眼固井水泥浆体系的室内研究及性能评价

基于纤维增韧技术和颗粒级配原理,选择性能良好的降失水剂、分散剂以及其他外加剂,并利用膨胀剂的微膨胀作用,成功配制出高、中、低密度小井眼水泥浆配方,并对其进行性能评价。结果表明,小井眼固井水泥浆流变性好,滤失小,浆体稳定性高,防窜能力强,稠化时间可调,呈近似直角稠化,水泥石抗压强度高,抗冲击韧性和抗折强度高,弹性模量低,且具有良好的界面胶结强度,能够满足小井眼固井要求,对小井眼固井水泥浆体系的设计以及小井眼固井实践有着重要意义。     

二连油田浅井固井技术研究

深入分析了二连油田浅井固井难点,该区块存在开采时间长、地层压力混乱、井漏与井涌的危险同时存在、循环温度低、水泥石强度发展慢、地层水活跃等客观因素。因此有针对性的从固井工艺、防漏防涌措施、水泥浆体系等方面寻求解决措施,优选出低失水、速凝早强、具有良好堵漏能力的水泥浆体系。总结出一套适合该区块的配套固井工艺,防漏防涌措施。通过现场实验验证,能有效的提高二连油田的固井质量,获得91%以上的固井优质率。     

多元复合弹韧性固井水泥浆体系研究

页岩气、致密气等复杂井对水泥石弹韧性要求高,单一材料无法从多途径改善水泥石力学性能。为开发高效弹韧性水泥浆体系,分别研究碳纤维、胶乳液和橡胶粉对水泥石力学性能的影响,评价了掺入不同弹韧性改性材料对水泥石弹性模量和抗冲击强度的影响规律,并以不同弹韧性材料复合构建多元复合弹韧性水泥浆体系,对其性能进行评价。结果表明,碳纤维对水泥石韧性提高最大,橡胶粉可大幅度提高水泥石弹性,胶乳的作用效果介于碳纤维和橡胶粉之间。以3种弹韧性材料构建的多元复合弹韧性水泥浆体系失水量小于50 mL,稠化时间3～5 h,抗压强度大于26 MPa,弹性模量4.8 GPa,抗冲击强度达到2.2 kJ/m2,抗折强度大于8 MPa,弹韧性水泥石力学性能优异。应力应变行为分析表明,当水泥石遭受压应力时,弹韧性水泥石弹性特征明显,形变能力更强。研究成果可用于大规模压裂井等复杂井固井作业。     

新型增强材料在陇东区块天然气填充段的应用

陇东区块天然气井采用一次上返工艺实现全井封固,刘家沟组承压能力低,封固段长,温差大,给固井施工带来挑战,前期使用的高温低密防漏水泥浆体系,低温强度低导致封固质量存在一定问题,通过对陇东对区块地质特性、水泥石强度等方面分析,引入新型增强材料,对水泥浆体系进行优化调整,确保体系性能稳定,提高水泥浆顶部强度,确保固井质量,在陇东天然气井固井应用效果良好,为陇东天然气井规模开发提供技术支撑。     

增韧防窜水泥浆在陇东地区油井水平井固井中的应用

长庆油田陇东地区是鄂尔多斯盆地致密砂岩油藏开发的主战场。先注后采、水平井规模开发和多级分段体积压裂是该地区增储上产的主要技术措施。同时也为配套固井技术提出了新的挑战。大型分段压裂会对常规水泥环造成很大的破坏作用,进一步加剧了油、水窜现象,直接影响油井后续的投产效果,因此防止环空窜流,不仅要考虑到水泥浆的防窜性能,还要考虑到改善水泥石力学性能的问题。针对上述难题,开发了增韧防窜水泥浆体系,该体系可有效改善水泥石力学性能,提高水泥浆的防窜能力,优化了固井工艺,形成了适用于该地区致密砂岩油藏的配套固井技术,取得了很好的应用效果。     

弹性防腐蚀固井水泥浆体系研究

为研究弹性防腐蚀水泥浆体系用于含二氧化碳酸性气体复杂井进行固井作业,室内研究了弹性材料、防腐剂、降失水剂、分散剂、缓凝剂外加剂材料,构建了弹性防腐固井水泥浆体系,并对水泥浆体系性能进行评价。结果表明,防腐剂CR-1和弹性材料EPT能有效提高水泥石抗腐蚀能力,并能降低水泥石弹性模量。降失水剂CG-1、分散剂DA-2和缓凝剂R1-2能降低水泥浆的失水量,改善水泥浆流变性,调节水泥浆稠化时间。构建的弹性防腐水泥浆体系性能满足固井作业要求,不同温度下水泥石腐蚀深度小,防腐能力强。不同围压下水泥石弹性模量低,具有较高的抗应力破坏能力。     

海上稠油热采井水泥浆体系研究

海上稠油热采井与陆地热采井对水泥浆性能要求基本相同,都要求水泥环在生产中要长期满足经受反复高温考验后仍具有稳定性的特点。针对海上平台作业条件,参照硅酸盐水泥浆体系耐高温特点和纤维材料的增韧效果,优化添加剂组合,配制出一套密度在1.50~1.90 g/cm~3、温度区间为40~90℃的新型水泥浆体系。室内试验结果表明:该水泥浆体系失水量小于50 mL,稠化时间在120~400 min范围内可控,水泥石高温养护24 h的抗压强度最高可达24.8 MPa,在经350℃高温条件下养护28 d,水泥石仍有32.9 MPa的抗压强度。表明该体系可以满足海上热采井固井的施工要求。     

纤维材料对提高水泥石增韧性能研究进展

油井水泥环在套管试压、射孔压裂等作业中容易出现破损,进而导致固井失效,为后续的油田开采造成巨大的负面影响.目前用纤维材料对水泥环性能的提高具有显著的优势,在油田固井作业中得到广泛的使用,因此对于纤维材料的研究也是具有很重大的意义.从纤维材料的研究进展以及增韧机理入手,概括了国内提高水泥石韧性的纤维材料的发展进程,再将目前已用于水泥环中的纤维材料划分为高弹模纤维,低弹模纤维和无机纤维三种水泥浆体系,整体性的介绍了目前市场出现的纤维材料.对纤维材料的增韧机理进行较为深度的剖析,为后来学者研究纤维材料提高水泥石韧性提供指导性建议.     

潜山漏失井青东古1井尾管固井对策与实施效果

针对胜利海上油田青东区块青东古1井三开在钻遇古生界时发生漏失现象和尾管坐挂后环空间隙小、封固段长、循环压耗高的特点,文章主要作了如下几方面的工作:分析了该井固井技术难点,研究并应用了新型的S102前置液和优选配套的复合纤维增韧水泥浆体系,应用了配套的完井管串结构。现场固井结果表明,固井时选用的S102前置液不仅具有良好的流变稳定性,而且低黏、低切,可在较低的排量下实现紊流顶替,从而提高了环形空间顶替效率及防止环空携岩憋堵,改善了水泥环胶结质量。复合纤维增韧水泥浆过渡时间短,稠化时间可调,水泥石致密,抗压强度高,流动度高,具有良好的防漏性能。电测结果显示,该井固井质量优质,满足了后续勘探开发的需要[1],该井所采取的一系列固井工艺措施在青东凹陷北部地区具有较好的推广应用价值。     

短切碳纤维对油井水泥基复合材料性能的影响

为保证油气井固井长期封固的有效性,需要在油井水泥基材料中添加增强增韧材料改善水泥浆性能。针对短切碳纤维对油井水泥基复合材料性能的影响,研究了短切碳纤维加入到油井水泥基材料中的流变性、稠化时间、失水量以及抗压强度、抗折强度和抗冲击强度,最后对碳纤维水泥石微观形貌进行观察。实验结果表明,碳纤维对水泥浆流变性和稠化时间影响较小,对水泥浆施工无不利影响,碳纤维的加入可以有效降低水泥浆的失水量;在0.4%碳纤维加量范围内,水泥石的抗压强度、抗折强度、抗冲击强度随着碳纤维加量增大均有不同程度的增大。养护28 d后,0.4%碳纤维水泥石的抗压强度、抗折强度、抗冲击强度较空白水泥石分别提高19.1%、34.4%、21.1%;短切碳纤维水泥浆凝固形成水泥石后,纤维通过粘结力和机械咬合力限制水泥试件中局部裂缝的扩展,同时也消耗水泥石破坏能量,从而增强力学性能。研究结果为碳纤维在油井水泥基材料中的应用提供借鉴与参考。     

适合七元矿区煤层气井固井水泥浆的室内研究

本文以水泥浆体系的韧性为前提,水泥石抗压强度为主线,水泥浆体系的稳定性、低失水性为基础,对七元矿区煤层气井固井水泥浆的性能进行了设计与构建,并在水泥浆体系满足性能的基础上尽量降低其的成本,研发了满足煤层气井压裂井固井要求的低弹性模量、低失水、低成本的水泥浆体系,为低渗透压裂井固井施工水泥浆体系的选择提供了一种新途径。     

纳米硅溶胶DRN-1L在固井水泥浆中的研究与应用

针对固井水泥浆强度发展慢等问题,本文进行纳米材料改善水泥浆技术研究.研制了一种纳米硅溶胶DRN-1L,纳米SiO2固相含量为40％,SiO2颗粒的平均粒径为26 nm.在水泥浆中掺入0.5％ ～ 2％ DRN-1L可改善水泥浆的稳定性、流变性.DRN-1L能有效提高水泥石的致密性和促进早期强度发展,当掺入2.0％ DRN-1L时,水泥石抗压强度提高97.4％,抗折强度提高20％.纳米材料DRN-1L水泥浆体系在大港油田调整井固井中成功应用,固井质量显著提升,为纳米水泥浆体系的深入研究奠定了技术基础.     

陇东区块长封固段气井水泥浆体系的室内研究与应用

2013年陇东区块天然气井储层改造采用体积压裂工艺,要求固井采用一次上返技术,水泥浆返至地面。这对固井水泥浆体系提出了新的要求和挑战:水泥浆既要耐高温、形成的水泥石能够在一定时间内产生足够的强度,同时要保证水泥浆返至地面不发生漏失。本文主要介绍了GFL-GHN耐高温降失水缓凝体系在室内试验的过程、性能评价,优选出的水泥浆体系在现场应用情况。     

C级油井水泥在深水固井中的应用前景

针对深水表层固井存在的低温、水泥石强度发展缓慢、浅层流、易漏失等难点,本文对深水固井水泥浆体系中油井水泥的选择进行了相关研究。与G级油井水泥相比,C级油井水泥更容易配制低密度水泥浆,低温条件下水化速度更快,水泥浆稠化时间短,水泥石抗压强度更高。     

含CO2气体油气井防腐固井水泥浆体系研究

在含CO₂气体油藏中，CO₂对油井固井水泥石的腐蚀给石油开采带来了严重的安全问题。基于CO₂对水泥石的腐蚀机理、水泥浆各种外加剂的作用机理，通过实验来遴选水泥浆体系中防腐剂及其比例，并确定其他外加剂添加量，最终构建出能有效防止CO₂腐蚀的水泥浆体系。此体系下的水泥浆需要的稠化时间能控制在3～5 h范围内，失水量小于50 mL，无自由液，水泥石在24 h内抗压强度大于14 MPa。所得的水泥浆和水泥石的其他各项性能也均符合室内实验和实际固井的要求。     

高温防窜乳液水泥浆体系研究与应用

高温高压气井防气窜固井对水泥浆性能要求高,常规水泥浆难以满足固井要求。在分析高温高压气井防气窜固井难点的基础上,优选胶乳防气窜剂与新型纳米液硅防气窜剂,将二者有机复配,通过致密充填、活性胶凝、改善水泥石力学性能等方式提高防气窜性能,研制出高温防窜乳液水泥浆体系。该防气窜水泥浆体系具有流变性好、API失水低、直角稠化和沉降稳定性好等特点,且对缓凝剂加量、密度、温度计配浆水陈化等因素不敏感,便于现场操作与施工。水泥浆静胶凝强度发展快,防气窜性能好,水泥石高温强度高、高温稳定性好,且水泥石渗透率低,有利于防止气体渗流。该防窜乳液水泥浆体系在中国石化西北油田成功应用多井次,较好地解决了高温高压气井固井难题。