深水表层固井水泥浆体系应用现状及发展方向

首先对国内外深水表层固井水泥浆体系进行了介绍,阐述了各水泥浆体系的现场应用情况及先进经验,并针对性的提出了存在的问题。结合存在的问题和国内深水海域环境温度的特点,自主研发了适用于表层套管固井的低温、低密度、低水化、热防窜和低温早强防浅层流水泥浆体系,并成功应用于现场作业。最后提出了深水表层固井技术未来的发展方向。     

深水固井水泥浆技术研究

针对深水低温固井常遇到的问题,分析了深水表层浅层流的危害及防窜机理,介绍了深水固井水泥浆设计原理,提出了室内开发的深水低温水泥浆体系。     

深水表层固井硅酸盐水泥浆体系研究

针对海洋深水表层套管固井作业,介绍了一种密度可调（1.20～1.80 kg/L）的低温低密度G级硅酸盐水泥浆体系。对低温低密度G级硅酸盐水泥浆体系的设计原理与水泥浆组分以及不同密度水泥浆配方进行了详细的论述,并对该水泥浆体系在深水环境下的性能进行了评价。结果表明,低温低密度G级硅酸盐水泥浆体系在低温环境下具有较高早期强度、低失水量以及良好的流变性和稠化性能,其中密度为1.20 kg/L的水泥浆在3 ℃温度下的稠化时间≤560 min,稠化过渡时间≤60 min,API失水≤70 mL,水泥石在5 ℃温度下养护24 h后的抗压强度≥3.5MPa。这表明低密度G级硅酸盐水泥浆体系具有良好的低温性能,能够满足海洋深水表层套管固井作业要求。      

深水水合物层固井低水化热水泥浆体系研究及应用北大核心CSCD

深水表层水合物层固井常规水泥浆体系水化放热量大,导致水合物层吸热分解而影响固井质量,存在井喷风险。通过分析深水表层水合物层特点,基于水泥浆密度低、水化放热量低、低温强度发展满足封固地层与支撑套管需求及对作业时效影响小等要求,构建了深水水合物层固井低水化热水泥浆体系。性能评价结果表明,所构建的低水化热水泥浆体系具有低温条件下放热量低、抗压强度满足施工要求等优良特性,可避免水合物层发生分解。目前深水水合物层固井低水化热水泥浆体系已在南海某深水井固井作业中取得成功应用,未发生水合物分解引发的气窜问题,可满足深水天然气水合物层固井作业要求,具有较好的推广应用价值。     

深水表层固井水泥浆体系在LH29-2-2井的应用

LH29-2-2井是中海油服南海八号深水钻井平台承钻的第1口深水井。针对LH29-2-2深水井表层固井面临低温、表层压力窗口窄、容易漏失等技术难题,研究了深水表层固井水泥浆体系PC-LoLET,该水泥浆体系具有良好的低温早强效果、失水量小、稠化时间易于调整,水泥浆体系稳定等优点。现场应用证明,该深水表层水泥浆体系满足了深水表层固井现场施工的要求,可在未来深水、超深水井固井作业中推广应用。     

CemCRETE水泥浆固井技术概述

近年来,国外固井水泥浆体系发展很快,并逐步形成了系列化的产品。介绍了LiteCRETE低密度水泥浆、LiteCRETECBM煤层气固井水泥浆、DensCRETE高密度水泥浆、DeepCRETE深水水泥浆、寒地LiteCRETE水泥浆及SqueezeCRETE挤水泥用水泥浆几种不同的水泥浆体系及其应用情况。上述水泥浆体系较好地解决了提高低压易漏长封固段固井、易受伤害低压煤层气井固井、高压油气井固井、深水低温井固井、寒地低温井固井及补救挤水泥的成功率的问题,对提高中国复杂井的固井成功率及下一步开展有针对性的固井技术研究工作具有较好的借鉴意义。     

深水固井液体减轻低密度水泥浆体系

与传统的表层固井技术不同,深水表层固井由于受到深水环境和现场条件限制,对固井作业提出了新的要求。针对深水表层固井的难点,开发了一种新型液体减轻剂PC-P81L,并以其为主体构建出了深水固井液体减轻低密度水泥浆体系。室内实验结果表明,PC-P81L作为减轻剂对水泥浆具有密度调节作用,可在1.30~1.70 g/cm3之间调节水泥浆密度;具有高悬浮性,最高可悬浮水灰比为2的水泥浆;具有增强作用,还可以应用于常规密度水泥浆中作为增强剂;具有促凝作用,可在深水低温环境下缩短水泥浆稠化时间。构建的深水固井用液体减轻低密度水泥浆体系,通过增大水灰比降低水泥浆密度,提高了水泥浆的造浆率,减少现场水泥用量;且配方简单,易于调节,外加剂以全液体形式添加,减小了现场工作人员的劳动强度;同时满足深水低温环境下的水泥浆性能要求,为下部钻进提高保障;液体减轻水泥浆体系作业成本较漂珠体系也大幅度降低,满足深水低温条件的性能要求,可适用于深水表层固井。      

深水油气井浅层固井水泥浆性能研究

针对深水油气井浅层固井存在的逆向温度场,对水泥浆在低温下的稠化时间、抗压强度和流变性能进行了分析,结果显示:在低温下水泥浆的稠化时间明显延长,抗压强度发展缓慢,流变性能变差。因此,针对深水固井试验中温度模拟方法与陆地固井的不同,介绍了深水固井循环温度和静止温度的确定方法,设计了可以用来测试深水固井水泥浆性能的稠化试验装置及静胶凝试验装置。同时设计了不同密度的深水固井水泥浆配方,并对其性能进行了测试,结果表明,所设计的不同密度深水固井水泥浆,在低温条件下早期强度发展快（4 MPa/16h）,流变性好,防气窜能力强,沉降稳定性能好,能满足深水表层套管固井的需要。      

深水固井低温水泥外加剂的开发及应用

针对深水固井面临的低温、海底松软地层、浅层流等技术难题,采用单体复配技术开发了新型深水固井低温早强剂PC-DA92S、PC-DA93L,采用悬浮聚合技术开发了低温降滤失剂PC-DG72S。根据南海海域钻探的实际井况,研制出了适合现场应用的2种低温水泥浆,对该水泥浆在深水环境下的性能进行了评价。在南海LH16-1-1井的现场应用结果表明,2种低温水泥浆体系低温早强效果良好,具有失水量小、防气窜能力良好、稠化时间易于调整、水泥浆性能稳定等优点,能够满足现场施工要求,可用于海洋深水表层套管固井。      

天然气水合物层固井低热水泥浆研究

海洋深水表层固井作业环境具有低温、低地层破裂压力以及存在天然气水合物等突出问题,开发低热水泥浆,形成一套能够在天然气水合物层的低温环境下高效封固表层的硅酸盐水泥浆体系,是保证海洋深水勘探开发有效开展的关键。通过筛选和研制放热平衡抑制剂,使其在低温下能够吸收水泥水化产生的热量,平衡抑制热量,控制温度上限,可有效地降低水泥水化热,从而确立了一套可适于天然气水合物层固井的低热水泥浆体系。该体系在低温环境下具有低水化热、高早强、低滤失以及良好稠化和防气窜等性能,能够满足海洋深水天然气水合物层固井作业要求。     

超细微膨胀固井水泥研究与应用

为解决三次加密调整井层间压差大、薄隔层窜槽及水泥石产生收缩而影响固井质量的问题,进行了DP-DR(超细微膨胀)新型水泥体系研究与应用。对DPDR水泥与普通A级水泥膨胀性能、失水量、增韧性能及稠化性能进行了对比试验。试验表明,DPDR水泥体系具有较好的膨胀性、低失水性和增韧性,并具有近似直角的稠化曲线,可以提高三次加密调整井固井质量。现场试验表明,DPDR水泥体系不仅在固井的最初阶段起到了较好的作用,而且可以较好地抑制水泥胶结质量随时间推移而发生变化,能够有效地提高三次加密调整井固井质量。     

ASDD深水钻井装置的研制与试验

从2004-06开始,COSL(中海油田服务公司)与挪威一个深水公司合作进行ASDD,即,浮筒式深水钻井装置的研制,其目的是在距离水面250 m左右的水中安装井口和BOP,将我国现有的半潜式钻井平台的作业水深由目前的457 m提高到1500 m左右。在项目进行过程中,COSL进行了大量的理论研究与试验论证工作,先后在国内外进行了9项专题研究,包括一系列计算机模拟与水中模拟试验,取得了大量研究数据;并于2009-04在中国南海海域进行476 m水深的试验井钻井作业,获得了预期效果。     

水泥矿渣固井液在胜利乐安油田草4定向井固井中的应用

钻井液对水泥浆的污染及水泥浆与泥饼不相容性是影响顶替效率及固井质量提高的主要原因,为此,开发研制了水泥 矿渣体系.文中以草4-2-斜217井和草4-7-斜219井为例介绍了该技术在胜利油田乐安区块的现场应用情况.室内试验和现场应用证明:水泥 矿渣体系与钻井液相容性好,钻井液顶替效率高,二界面胶结质量好;失水性能易于控制,API失水量根据需要可调;体系早期强度高,满足射孔开采要求;体系流动性能好,流性指数和稠度系数满足现场施工要求;水泥石胶结强度较原浆水泥石明显提高.该体系目前已经在该地区应用6口井.     

长庆油田天然气水平井固井技术

根据不同区块气井的地层特点、井身结构及固井质量要求,对以往水平井固井存在的问题进行技术攻关及改进.优选性能优越的固井工具,优化水泥浆性能及施工参数,加强现场施工措施,以确保现场施工顺利,提高固井质量,满足了后期储层改造的需要.总结出一套多级压力层系、长裸眼、低压易漏、多煤层的水平井固井工艺技术,标志着长庆油田天然气水平井固井技术取得了很大的进步,为今后水平井及多分支井固井提供了有力的技术支撑.     

新型"钻井"固井液工艺和技术(Ⅱ)

为了将新型“钻井”固井液应用于现场,美国壳牌石油公司及几个其它石油公司的一批科研开拓者,在多功能钻井液（UF）性能、胶凝浆特性、泥饼固化、界面胶结等方面作了大量的实验工作,实验研究手段和方法主要是实验室模拟和评估技术,研究设计出一套非常规应用的实验方法。试验包括可装卸滤失岩心的抗压强度和剪切胶结强度实验、激活剂的扩散实验、水平井大型井筒模拟实验和高温高压剪切胶结实验。介绍了新型“钻井”固井液在国内外的现场应用情况以及它的技术优势。     

硫铝酸盐固井水泥石-套管界面胶结强度增强机理

硫铝酸盐水泥是一种潜在固井材料，其固井界面胶结强度及微观结构尚不明确，为此进行硫铝酸盐水泥浆胶结界面胶结强度增强机理实验研究。采用X射线衍射仪研究硫铝酸盐水泥浆的水化机理，利用胶结强度测试装置测定硫铝酸盐水泥浆固井界面胶结强度，利用扫描电子显微镜和X射线能谱分析表征固井界面的微观结构及化学组分。研究结果表明:龄期为1 d、3 d、7 d时，硫铝酸盐水泥与套管的胶结强度比同龄期G级水泥分别提高了24.3%、20.1%和25.3%；微观分析结果表明，套管表面聚集着大量Al元素(AH₃凝胶)，其高聚合度可以降低界面处的孔隙率，从而提高硫铝酸盐水泥石的界面封固性能。     

水泥浆滤液对油气层的损害分析及保护技术

固井过程中,若不对水泥浆性能进行调整和控制,水泥浆滤液与水泥细小颗粒会大量进入油气层,堵塞油气通道,影响油气开采效果。分析了水泥浆滤液对岩石渗透率的影响,对失水量不同的水泥浆体系分别在相同条件下对同类岩心进行了岩石渗透率损害实验,找出了水泥浆滤失量的最佳控制范围,现场应用表明,对于高压低渗油气藏,固井过程中水泥浆失水量宜控制在70 mL范围以内。该项研究对固井过程中较好地保护油气层、提高油井产能具有很好的指导意义。     

海洋深水水泥浆体系性能室内研究

介绍了一种新型的化学发泡气体充填与固体充填减轻制备的低密度低温深水水泥浆体系,并对其在海洋深水环境下的性能进行了系统的室内评价研究。结果表明,所制得的气固双充填泡沫水泥浆体系具有较好的低温稠化性能,并且在较高的室内温度下具有较好的安全作业保证时间,其直角凝固特征保证了深水水泥浆对浅层流的有效抑制。能满足深水固井作业的要求。     

长庆油田老井侧钻井固井技术研究与应用

针对长庆油田老井侧钻井水泥封固质量差的问题,进行了老井侧钻井固井技术研究。总结和分析了调整更新井及侧钻井固井的特点和难点,在室内试验研究了防窜(油层)二凝水泥浆体系,试验了高效冲洗隔离液,提高了1、2界面的水泥胶结质量,采用了紊流+塞流的水泥浆顶替技术和平衡压力的侧钻井固井技术。现场固井46口,固井一次合格率100%,油层段优质率大于90%。侧钻井固井技术及其水泥浆体系的研制开发为长庆多级压力层系、低压易漏失、油气(伴生气)水活跃及长裸眼复杂井固井提供了理论依据和技术支撑,提高了固井质量,降低了固井成本。