储气库井弹性自愈合水泥浆体系及其性能评价

由于储气库存在季节性调峰需求,其工作时井筒水泥石会受到交变载荷作用,导致密封完整性易被破坏。针对这一问题,优选了自愈合评价方法,研究选择了一种结晶型自愈合剂（JHR-1）,分析了其自修复原理并以其为主体,在优选复配纤维JX46-12、丁苯胶乳PLT-100及其他外加剂的基础上,形成了密度1.89 g/cm3的弹性自愈合水泥浆体系,并对其性能进行了评价。结果表明,在养护14 d后其裂缝最大愈合宽度超过150 μm,28 d后超过250 μm;7 d压折比与抗冲击韧性分别为4.52、3.87 J/cm2,韧性较好,7 d胶结强度达到6.76 MPa;弹性模量仅5 018 MPa,弹性极限应力与应变分别为39 MPa、0.67%,弹性表现好;循环应力加载第5周弹性恢复率达50%以上,弹性恢复性能好,水泥石疲劳强度高。在储气库井口压力为13~39 MPa条件下可保持水泥石完整性,在载荷超过了水泥石弹性极限应力产生了微裂缝情况下也能快速修复裂缝。     

适用于储气库固井自愈合水泥浆体系

针对储气库在交变载荷作用下易发生封隔失效的问题,优选了热熔型自愈合材料RS-1,研究了其对水泥石自愈合的影响规律,同时为改善体系水泥石的弹、韧性及胶结强度,加入纤维增韧剂XW46和膨胀剂BS500,配合其他外加剂形成了密度1.89 g/cm~3的自愈合水泥浆体系,研究了该体系的常规性能、自愈合性能和力学性能。研究结果表明,自愈合水泥石1 d愈合缝宽可达150μm以上;7 d压折比与胶结强度较常规水泥浆分别提高33%、67%;弹性模量仅5854 MPa,弹性极限应力与应变则分别为37 MPa、0.77%,同时交变循环应力加载第7周时弹性恢复率达77%以上。该自愈合水泥浆体系适用于储气库75数90℃的井口压力为13数37 MPa范围的储气库固井。图5表5参16     

塔中碎屑岩井自愈合水泥浆固井技术

塔里木油田塔中区块碎屑岩地层结构复杂、成岩性差、韧性小、脆性高,钻井施工过程中井壁易垮塌、剥落,导致形成“大肚子”、“糖葫芦”等不规则井眼;生产套管固井存在二叠系承压能力较低、易漏,地层油水同层、砂泥互层、砂层薄含油层多、油层水层相隔很近,油水互窜,难压稳,固井质量要求高等难点。针对这些难点,通过水泥浆气窜机理研究,采用硅粉、减轻增强材料BCE-610S、中温缓凝剂BXR-200L、减阻剂BCD-210L、自愈合剂BCY-200S、防窜降失水剂BCG-200L,研究出了密度为1.35 g/cm3的领浆与密度1.88 g/cm3的尾浆。该水泥浆体系具有稳定性好、流动性好、零析水,失水量低（小于50 mL）、弹性模量接近于7 GPa,抗压强度高,防窜能力强等特点。同时优化水泥浆柱结构实现平衡压力固井,应用固井软件模拟提高顶替效率,形成了一套适合塔中碎屑岩井固井的自愈合水泥浆固井技术。塔中4口井固井结果显示,4口井全井封固质量合格,主力油气层段封固优质,有效解决了塔里木碎屑岩固井施工难题。      

满深1井碳酸盐岩地层自愈合水泥浆固井技术

满深1井三开钻遇破碎性碳酸盐岩地层,井壁掉块严重,井径不规则,且目的层油气显示活跃,三开尾管固井时顶替效率低,压稳和防漏矛盾突出.为确保该井三开固井施工安全顺利,并保障固井质量,通过选用自愈合剂BCY-200S和与其配伍性好的水泥添加剂,形成了自愈合水泥浆,并针对下套管和固井时容易发生漏失的问题,在根据前期施工情况准确...     

顺北油气田低压易漏层泡沫水泥浆固井技术

顺北油气田二叠系裂缝发育,地层承压能力低,固井漏失风险大。针对该问题,优选了抗高温抗盐的蛋白质发泡剂和高聚物稳泡剂,二者加量分别为2%～4%和0.4%～0.8%时,泡沫可在120℃下保持稳定;研制了密度1.10～1.30 kg/L可调的防漏泡沫水泥浆体系,其流动性好,120℃下API滤失量小于50 mL,泡沫水泥石密度差小于0.03 kg/L,密度1.10 kg/L泡沫水泥浆形成的水泥石在低温常压下养护72 h的抗压强度可达7.2 MPa,泡沫水泥浆综合性能优良;研究形成了基于井深、温度和压力的环空分段充气设计方法,充气量根据井深、水泥浆密度和注水泥浆排量实时调整,以保证环空泡沫水泥浆密度上下均匀。基于上述研究成果,形成了顺北油气田低压易漏层泡沫水泥浆固井技术,并在该油气田2口井封固存在低压易漏层的二叠系时进行了应用,泡沫水泥浆均成功返至地面,固井质量优良。该技术为顺北油气田低压易漏层安全高质量固井提供了技术途径,也可为其他区块裂缝性地层防漏固井提供了借鉴。     

大温差低密度水泥浆体系研究与应用

顺北区块以深井、超深井为主,在固井作业中易出现长裸眼、长封固段和固井易漏失等难题,根据理论分析、室内试验和现场应用,通过优选水泥、外掺料和外加剂,优化了水泥浆配方体系,使其保证在高温高压地层条件下安全泵送、又能满足顶部水泥石的早期强度要求,并取得了较好的现场应用效果.     

漂珠水泥浆体系稳定性机理

漂珠水泥浆（以下简称ＰＳ体系）是目前应用较广泛的一种低密度水泥浆。它具有成本低、强度高、降密度效果明显和现场易于配制等优点。但ＰＳ体系的分离现象（即ＰＳ体系的稳定性）是一个值得重视的问题。许多情况下，由于漂珠的分离而导致固井失败，主要表现为返高不够，水泥石强度差和漂珠在某些井段的洞穴聚集。许多人认为在实验中解决了这一问题，其实不然，原因是井没有真正模拟井下动态和静态的条件。这已被许多固井实践所证实     

超高密度抗盐水泥浆体系的研究

针对西部地区高压油气层或老油区调整井固井作业时发生井喷、气窜的问题,研究出了超高密度抗盐水泥浆体系.该水泥浆体系由铁矿粉、降失水剂GJF-200L、分散剂FDN、缓凝剂GJR-200L、悬浮剂(微硅)配制而成.通过对超高密度抗盐水泥浆体系性能评价得知,该体系在淡水、10%NaCl盐水条件下,具有一定的抗压强度、良好的稳定性、较好的失水控制能力,稠化时间易调整.由现场模拟固井实验表明,该体系的流动度、初始稠度、可泵时间、稠化时间、失水量、析水量和抗压强度均满足了施工要求;密度为2.42 g/cm3的水泥浆,当立罐压力为0.15～0.18 MPa时可保证正常供灰,达到所需的密度;密度为2.60 g/cm3的水泥浆,当立罐压力为0.18～0.20 MPa时可保证正常供灰,达到所需的密度.该超高密度抗盐水泥浆体系可用于现场异常高压油气井固井施工的需要.     

高温固井水泥浆体系的研究

本文概述了国内外使用的高温固井水泥浆及其外加剂体系及其发展方向。通过对高温水泥浆降失水剂、缓凝剂等外加剂的研究,水泥浆抗温达190℃(BHCT),稠化时间可调,水泥石强度发展快,强度稳定,失水控制低,综合性能满足河南油田泌深1井固井工程的要求。     

一种溶黏型仿生自愈合水泥浆体系

随着固井水泥浆技术的发展,固井自愈合技术已然成为预防和治理油气窜、提高水泥环长期密封能力最为有效的技术之一。针对固井水泥环长期密封性能失效引发的环空油气窜技术难题,基于“先防后堵”的技术思路,从化学仿生的角度,研发了一种溶黏型仿生自愈合水泥浆体系,分别评价了该仿生自愈合水泥浆体系工程性能和凝固后的自愈合水泥石力学性能,并通过劈裂造缝的方式,评价了自愈合水泥石在甲烷养护条件下的力学性能恢复能力和渗透率的降低率。最后通过SEM微观测试和红外光谱分析了该自愈合水泥的愈合机理。研究结果表明：(1)水泥石力学性能优异,在抗压强度降低15%的情况下水泥石弹性模量减少41%,显示出良好的韧性,起到了“先防”的作用;(2)破坏后的水泥石遇烃激发,能生成一种溶黏型凝胶状酯类物质,重新黏合水泥石骨架,自愈合水泥石在甲烷养护条件下抗压强度恢复率达94.5%,抗折强度恢复率达58.6%,气测渗透率降幅为99%,液测渗透率降幅为100%,起到了“后堵”的作用。结论认为,溶黏型仿生自愈合水泥浆体系可有效实现固井完整性并在水泥环破坏后通过自愈合实现长期密封完整性,为防止环空异常带压这一油气井生产安全隐患提供了有力的...     

柴达木盆地台南气田固井技术

针对柴达木盆地台南气田气层埋藏浅、层数多、防窜难;孔隙度高、裂缝集中、漏失严重;盐层厚、地层水矿化度高等影响固井质量的技术难题,对固井液技术进行了研究.在表层固井中采用了掺有抗盐降失水剂和促凝早强剂的抗盐防窜水泥浆技术;在气层套管固井中采用了纤维、弹性颗粒复合堵漏技术,并应用了防窜膨胀水泥浆,用稀水泥浆作隔离液;并且均用处理后的地层水配浆,较好地解决了盐岩浅层气井固井井漏、气窜严重、固井成功率低的问题,很大程度地提高了固井质量,促进了钻井的提速.     

吉林油田浅层气井固井防窜水泥浆体系

气窜严重是吉林油田浅层气井固井存在的一大技术难题,为此开发了浅层气井固井防窜水泥浆,该水泥浆具有流动性好、失水量低、稠化时间合适、过渡时间短和早期强度高等优点.开发的固井水泥浆,领浆中加入1.4％降失水剂JLS和3％晶体膨胀剂KW-2,水泥浆失水量为16mL,稠化时间为130 min,浆体SPN值为1.07,24 h水泥石的抗压强度和线膨胀率分别为20.5 MPa和0.011％;尾浆中加入1.4％JLS、3％KW-2和2％速凝早强剂ZQJ,水泥浆失水量为14 mL,稠化时间为108 min,浆体SPN值为0.90,24 h水泥石的抗压强度和线膨胀率分别为23.7 MPa和0.003％.现场34口气井的应用实践证明,该防气窜水泥浆适合浅层气井的固井开发,固井合格率为100％,优质率为88.2％.     

胶乳水泥浆在普光气田的应用

介绍了丁苯胶乳及其胶乳防气窜水泥浆体系的流变性和直角稠化性,胶乳水泥石的强度特性、渗透率及胶乳的物理性能.将胶乳水泥浆应用在普光气田11井次中,合格率为100%,其中7口井固井质量优良.根据现场施工情况,深入分析了胶乳水泥浆体系现场应用过程中容易出现的问题,为胶乳水泥浆体系的应用提供了参考依据.     

抗盐塑性水泥浆体系的室内评价和现场试验

塑性水泥浆体系是解决目前越来越多的深井、超深井固井难题的有效手段,但在大段盐膏层固井时,由于盐的侵入,而使水泥浆的性能发生改变,严重时可导致施工失败.为了提高盐膏层的固井质量,文章提出的抗盐塑性水泥浆体系,由G级水泥、早强增塑剂QA、降滤失剂SZ1-2、分散剂SXY、调凝剂PN和TEA组成.实践证明,该体系综合性能特别是抗盐性能优良,能满足深井、复杂井以及大段盐膏层的固井要求.     

Research and Practice on Cement Slurry of Oil and Gas Reservoir Protection

Abstract

Based on the reservoir characteristics of Turpan-Hami (TH) oilfield and the damage mechanism of the cement slurry to reservoir, and in combination with the cementing features of different wells and their requirements on cement slurry performances, cement additives are optimized for reservoir protection. These are fluid-loss additives that contain macromolecule material, dispersant composed of polycondensated sulfides, gas channeling inhibitor of fine aluminum, fluid retardant, and so forth. Optimized cement slurry systems greatly improve the cementing quality, minimize the formation damage, and protect oil and gas reservoirs.     

川东北地区高密度防气窜水泥浆体系研究

川东北地区地质条件复杂,存在多套压力系统,同一口井易出现塌、漏、涌、卡等异常情况,而且该地区气层活跃,经常钻遇高压气层,固井防气窜难度大。针对该地区高压气井固井难点,对水泥浆各项性能提出了要求,认为应制备具有良好防气窜能力的高密度水泥浆体系。通过优选高密度外掺料及高温防气窜剂,并以紧密堆积理论为指导,设计了高密度防气窜水泥浆。室内试验和现场应用结果均表明,设计的高密度防气窜水泥浆流动性好、浆体稳定、稠化易调、失水量小、强度高,防气窜性能良好,可满足川东北地区高压气井的固井要求。该水泥浆体系在川东北地区的龙16井、剑门1井和富顺1井等应用了5井次,入井水泥浆密度最高2.50 kg/L,气层固井质量良好。      

触变性水泥浆体系研究与应用进展

触变性水泥浆具有良好的触变性,易充满漏失层,被认为是目前解决恶性井漏问题的一项重要技术手段.笔者在调研触变性水泥浆的应用和研究的基础上,得出了改善水泥浆触变特性的机理,并依据该理论提出了一种新型的具有强触变特性的水泥浆.室内初步试验研究表明:强触变性水泥浆具有较好的触变性和流动性;在静止状态下,能较快形成高静胶凝强度;75 ℃温度下失水量为81 mL,24 h抗压强度达到19.4 MPa,游离液量达到0.8%以下,均满足固井要求.该触变性水泥浆对于解决钻井完井过程中出现的裂缝性、溶洞性漏失难题有重要的现实意义.     

水泥基材料微裂缝自修复机理研究进展

水泥基材料微裂缝自修复(自愈合)机理和技术是国内外近年来的研究热点,该技术对提高水泥基材料的耐久性和可靠性意义重大.综述了国内外近年来水泥基材料微裂缝自修复机理研究的相关文献,归纳了对水泥基材料微裂缝自修复机理的主要研究成果及自修复机理的主要研究方法,分析了固井水泥环与建筑行业水泥基材料所处环境的差异.通过综述分析,结合国内外最新的固井水泥环自修复技术研究动态,阐述了固井水泥环自修复技术研究对保证油气井固井封隔质量和长期可靠性的重要意义.国内外的研究动态表明,固井水泥环的自修复技术将成为固井技术的一个新的发展方向,有重大的理论研究和工程应用价值.