C级中抗硫酸盐型油井水泥的研制与应用

与其他类型的油井水泥相比,C级油井水泥具有快硬和高早强的特点,同时无游离液或含量很小,且由于C级水泥的水灰比为0.56,水泥浆本身的密度较低,因此容易配制更低密度的水泥浆,而且水泥浆凝固后水泥石强度更高。介绍了C级油井水泥的生产工艺和研制方法。经研制、批量生产和实验室检验表明,生产出的C级水泥各项性能指标完全满足并大大优于《GB10238—2005油井水泥》对C级中抗油井水泥的要求,在低温下早期强度高,稠化时间短,完全可代替G级水泥+促凝早强剂体系进行低温浅井固井作业。     

快凝早强油井水泥在煤层气固井中的应用

针对煤层气田井浅、井底温度低、使用油井水泥固井凝固时间长、流动性差、现场操作不便等诸多问题,研究并开发了快凝早强油井水泥。该体系不仅具有低温下稠化凝结时间短、抗压强度高、微膨胀、综合性能优等优点,而且与常用的油井水泥添加剂配伍性好,同时使用较少量的外加剂,就可以调节出性能符合要求的水泥浆,固井质量高。经40余口井现场应用,固井优良率74.2%,合格率100%。     

硅烷偶联剂包覆油井水泥的性能与应用

为提高固井水泥环的耐久性,使用硅烷偶联剂KH-560对油井水泥颗粒表面进行包覆处理后以10%的加量加入固井水泥浆中配制成新型的自修复固井水泥浆体系。通过润湿性和水化放热试验研究了硅烷偶联剂包覆油井水泥的表面特性;通过SEM扫描电镜分析和固井水泥环微间隙与微裂缝自修复模拟试验研究了加入硅烷偶联剂包覆油井水泥的固井水泥浆体系固化体的微观结构和自修复性能。研究结果表明:硅烷偶联剂包覆处理后的油井水泥颗粒表面形成了憎水保护膜,降低了水化反应活性;将硅烷偶联剂包覆油井水泥以10%加量加入固井水泥浆后,明显增加了固井水泥环中的未水化产物数量,能够发生多次水化反应,为固井水泥环自修复性能的建立提供了有利条件;加入硅烷偶联剂包覆油井水泥的固井水泥浆固化体损伤试样(模拟微间隙与微裂缝)经过养护后抗窜强度恢复值高于50%,自修复能力优于普通的固井水泥浆,固井水泥环的耐久性和完整性增强,提高了复杂条件下的油气井和储气库的固井质量。     

油井水泥缓凝剂SDH-2的性能研究及应用

为满足深井固井对水泥缓凝剂的特殊要求,研制出了一种高温耐盐缓凝剂SDH-2.该缓凝剂由碱、醛、亚磷酸制备,具有工艺简单、成本低的特点.介绍了SDH-2的制备条件,考察了反应物配比和催化剂加量对产品性能的影响,并在室内评价了SDH-2的缓凝性能、耐温抗盐性能、配伍性能以及对水泥石抗压强度的影响.结果表明:SDH-2在40～170 ℃的范围内具有优良的缓凝效果,缓凝时间可调性好,稠化曲线理想,抗盐性良好,与降失水剂、减阻剂有良好的相容性,对油井水泥选择性小,水泥石抗压强度高.SDH-2在现场应用了6口井,结果表明:该缓凝剂解决了深井固井中水泥浆稠化性能不稳定,稠化时间难以控制的问题,水泥浆具有良好的流动性能,满足不同井眼条件下固井对水泥浆流动性能的要求;同时水泥浆抗压强度发展迅速,高温条件下水泥石性能稳定,符合深井固井的要求.     

多功能水泥外加剂在BZ25-1油田固井中的应用

配制一种满足现场固井技术要求的水泥浆,往往需要四五种外加剂来调节,而不同的外加剂混在一起会互相影响,产生相容性的问题,给现场配制水泥浆和固井作业带来很多困难.研究开发出了多功能油井水泥外加剂.该外加剂是一种合成共聚物,它含有大量的对水泥颗粒具有分散和吸附作用的基团,用该外加剂配制出的水泥浆性能稳定,具有良好的流变性和稳定性,游离液的控制能力强.多功能油井水泥外加剂具有降失水、分散减阻和自调凝功能,抗盐、抗钻井液污染.经现场应用表明,用多功能外加剂配制出的水泥浆过渡时间短,强度发展快,具有较强的防窜能力,配合单级双封工艺,可用于长封固井段固井;该体系具有低失水、低游离液、抗海水和抗钻井液污染的能力,应用简便,性能稳定,适应能力强.在BZ25-1油田19口常规定向井的固井中,经过CBL检测,所有油层封固井段的声幅值小于10%,固井一次优质率为100%.     

低温短候凝水泥浆体系室内研究

在导管、表层套管固井中,由于地层温度较低,油井水泥强度发展缓慢,候凝时间长,增加了钻井成本,并易造成环空窜流,影响固井质量和作业安全。针对目前国内油井水泥早强剂种类少、某些油井水泥早强剂存在早强效果不佳以及对水泥浆流变性影响较大等问题,通过室内试验筛选出一种新型的无氯、含晶种复合型早强剂SW-Z1,从而形成了一套密度1.30~1.90 kg/L的低温短候凝水泥浆体系。低温短候凝水泥浆体系的室内性能评价试验结果表明,该水泥浆体系具有直角稠化、低温候凝时间短、早期强度高、流变性能好,防气窜能力强等优点,可满足不同地层压力条件下的低温浅井固井需求。      

国外深水固井水泥浆技术综述

深水固井面临着诸多的挑战，如低温、潜在的浅层水窜和气窜、地层孔隙压力和破裂压力之间“窗口”狭窄，地层易压漏、水泥浆温度的演变、顶替差等，提出满足深水低温固井的水泥浆的基本性能要求是：①水泥浆密度低；②低温下较短的过渡时间和优良的抗压强度；③低失水；④好的水泥浆完整性；⑤水泥浆与套管和地层的密封和胶结等长期性能好；⑥顶替效率高。介绍了国外常见的几种深水固井水泥浆技术，包括快凝石膏水泥浆体系、PSD水泥浆技术、高铝水泥、充气水泥浆技术和其他水泥浆技术。最后就深水固井应重点注意的几个问题提出了建议。     

低成本防窜水泥浆体系固井技术

针对安塞油田和靖安油田的调整井、底水油藏井、油气水层活跃井和不平衡压力下的油气水窜固井难题．研制出了GJl01低成本防窜油井水泥浆外加剂。它由铝酸盐聚合物GJL、微膨胀材料GPZ、强触变性材料GCB和高效减水剂GJS组成。室内对GJR-1低成本防窜油井水泥浆的稠化时间、抗压强度、线性微膨胀率以及抗温性能的评价表明。该水泥浆具有低温高早强、短过渡、微膨胀、强触变的特性。现场应用表明．该水泥浆促凝作用明显，可降低顶替水泥浆的泵压．提高顶替效率；过渡时问短，增加了抗窜阻力；微触变性和内聚力高；早期抗压强度高；水泥浆硬化后具有一定的微膨胀性．可防止微裂缝、微裂隙的形成．有效地改善第一、第二界面的胶结质量．防止环空界面窜流。采用该体系固井600多口．油层段固井合格率为100％．优质率超过90％。     

低滤失双膨胀水泥浆体系的室内研究与应用

油井水泥浆体固有的体积收缩和高滤失量是造成固井窜槽事故的根本原因。针对江苏油田老区调整井地层压力系统紊乱、固井质量无法保证的技术难题，研制开发出了油井水泥低滤失双膨胀材料(F17C)，对其在不同条件下的膨胀量、滤失量、胶结强度和工程性能进行了评价。结果表明：F17C可使油井水泥浆产生足够的塑性膨胀和硬化膨胀，还能有效控制水泥浆的滤失量。掺入该材料后水泥浆的其它性能也满足现场施工的技术要求。低滤失双膨胀材料的双膨胀性能来自于多膨胀源的综合作用，其膨胀驱动力源于膨胀性成分反应产物的结晶生长压；其优异的降滤失效果得益于对滤饼渗透能力的控制。江苏油田138口调整井的固井实践证明：低滤失双膨胀水泥浆具有显著的抗窜作用，能够大幅度提高固井优质率。     

F27A�;�ˮ���©���ͼ����о���Ӧ��

针对国内油气田复杂地层固井时的水泥浆低返及射孔和后续增产措施造成的水泥环脆裂（即二次窜流）问题，研制开发了F27A型油井水泥防漏增韧剂，并对其防漏性能、水泥石的各种力学性能（抗折强度、抗冲击功和弹性模量）及水泥浆体系的工程性能进行了研究。此外，还进行了聚能射孔模拟试验、1口井注水泥塞堵漏试验和5口易漏井的固井施工。室内研究和现场试验证明：F27A油井水泥防漏增韧剂具有优异的防漏堵漏、增韧和抗冲击作用，其综合工程性能也满足易漏地层固井施工的技术要求。     

G306降失水剂在中原油田固井中的应用

中原油田断层多,地下层系复杂,固井作业后在水泥浆候凝期间,地下流体极易侵入,造成水泥环胶结不良甚至窜槽等问题.采用了一种新型的聚合物降失水剂G306.G306油井水泥降失水剂由多种高分子材料、无机盐按一定的比例复配而成,属聚合物微胶粒材料类外加剂.G306具有与其它外加剂配伍性好、稠化时间易调、易泵送,适应温度范围宽,抗高温和降失水性能好的优点,可将水泥浆失水量降至50 mL以下,形成薄膜并具有一定的韧性,利于水泥浆在候凝过程中防止油、气、水窜槽.现场应用表明,G306降失水剂可大大改善水泥浆的综合性能,提高水泥浆的抗气窜、水窜的能力.该水泥浆作业施工顺利,固井质量合格率达99%,优良率达88%,取得了良好的效果.     

新型油井水泥消泡剂的研制

针对油井水泥浆,特别是胶乳水泥浆体系,在配水时和混配时产生大量的气泡,且气泡难以消除导致水泥浆密度降低、下灰和泵送困难的现状。研制出一种新型油井水泥消泡剂,该消泡剂可抑制配浆水泡沫和消除油井水泥混配时的泡沫,针对胶乳水泥浆体系有很好的消泡和抑泡作用。在4 000 r/min的搅拌下,配浆水和油井水泥浆体系的消泡时间小于10 s,发泡高度小于10 mm ;而且对其流变、强度及稠化实验没有负面影响。合成工艺简单,开展了吨级中试,中试产品已经用于现场的固井技术服务,具有推广应用前景。      

吐哈油田抗盐水泥浆固井技术研究与应用

吐哈油田的雁木西、神泉、葡北等地区含多段盐膏层,均属可溶性和可塑性地层,易溶解、水化膨胀,造成井径不规则或形成大小井眼,若发生塑性流动,将会使套管受到不均质载荷,引起套管变形,影响油井寿命,给固井带来诸多难题。通过对水泥浆体系配方的优选和性能的研究,开发出了抗盐水泥浆体系。该水泥浆具有抗盐性好、低失水、稠化和凝结时间短、稠化时间可调节范围大、与早强剂等外加剂配伍性好、流动性好、易达到紊流顶替、浆体稳定、强度高等特点。现场应用表明,抗盐水泥浆体系既保证了盐膏层固井的施工安全,又提高了固井质量,特别是解决了第二界面的固井质量问题,为油田的持续改造奠定了良好的基础。     

偏心机械式振动固井技术在长庆油田的应用

为提高长庆油田注水调整更新井固井质量,试验应用了一种偏心机械式振动固井技术。在室内采用ZD-34电动振动器评价装置对振动器进行室内模拟,对水泥浆振动后的抗压强度、胶结强度、稠化时间、初终凝过渡时间和渗透率进行评价,结果表明,振动后水泥浆稠化时间缩短25%~30%,初终凝过渡时间缩短30%~50%,水泥石24h抗压强度提高10%~14%,胶结强度提高11%~16%,渗透率降低33.3%~43.9%。该技术在长庆油田吴堡区块应用5口井,试验井油水层封隔良好,总体固井优质率提升20%以上。室内实验和现场应用表明,偏心机械式振动固井技术可以有效提高固井质量,具有较好的推广应用前景。      

安探1X高温深探井小间隙固井技术

廊固凹陷是华北冀中坳陷3大富油凹陷之一,为华北油田主要产油区,其油层埋藏深,温度较高,井身结构复杂。安探1X井是部署在华北冀中坳陷廊固凹陷的1口风险探井,四开φ127 mm尾管下深5 494 m,地层温度高达177℃,气层活跃,压稳技术难度大,同时环空间隙小,水泥环薄,对水泥浆高温稳定性、防气窜能力以及对水泥石抗压强度衰退问题提出挑战。针对安探1X井固井难点,筛选出抗高温防窜水泥浆体系,其具有良好的沉降稳定性和游离液稳定性,稠化时间可调,防窜性能强,同时具有180℃高温强度不衰退等特点;通过优选高温悬浮稳定剂,形成抗温180℃冲洗隔离液体系,180℃沉降稳定性小于0.03 g/cm3。在安探1X井φ 127 mm尾管固井中成功应用,水泥浆固井质量良好,为后期华北冀中坳陷的勘探开发打下了良好的基础。      

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.     

高水速凝材料用于石油工程的室内研究

高水材料是一种能够在高水灰比 2.0~3.0情况下迅速凝固,并形成具有一定强度水泥石的无机胶凝材料。测试了普通高水材料与石油工程有关的性能。首次对高水材料在石油工程上应用的可行性进行了分析。研制了适合石油工程使用的高水材料,这种材料配制的水泥浆密度可达 1.2~1.3g/cm3,2 4h强度达 3.0MPa,稠化时间可调整到 2 0 0~4 0 0min,可用于低压和易破裂地层固井。同时还可用于MTC技术和废弃钻井液的固化,由于流动时稠化时间长,静止时迅速凝固,因此,可用于堵漏和堵水;在控制粉磨粒径的基础上还可用于防砂。     

马深1井超深小井眼固井技术研究与实践

马深1井完钻井深为8 418 m,完井下入φ146.1 mm尾管封固气层。井下高温高压、环空间隙小、顶替效率低、安全窗口狭窄、U型管效应严重等问题突出。针对以上难点,运用动态承压实验能更准确地模拟固井井筒压力变化,防止井漏;入井流体呈现密度级差及流变级差,利于提高顶替效率;三级冲洗前置液体系抗污染能力强,冲洗效果好;通过优选抗高温水泥添加剂研发了抗高温胶乳防气窜水泥浆体系,其在高温下稳定性好,防气窜能力强,水泥石具有良好的抗压强度及弹韧性;变排量施工及有效层流驱替技术减弱了U型管效应,能够防漏并保证顶替效率。该体系缓凝剂BS200-G、BS200R加量为0.7%和3%,稠化时间易调且不易受密度、温度影响;胶乳JR加量优选为12%,领浆、尾浆呈直角稠化,SPN值为0.9、0.5,静胶凝强度过渡时间为28、22 min,同时浆体还具有较高的流动度和较好的流变性。加入50%石英砂后减弱了高温对水泥石强度的影响,且后期发展呈现良好的趋势。添加1%塑性剂BS600的水泥石弹性模量与常规水泥石相比下降53.13%,塑性明显增强。实验说明,该体系耐高温性强、流变性好、防窜能力强、水泥石力学性能优良。通过应用抗高温胶乳防气窜水泥浆体系并配套以上技术措施,该井施工顺利,固井质量优质。      

胜科1井超高温水泥浆体系的设计与应用

针对胜科1井井深、井底温度高,而且底部有盐水层的实际情况,合成了新型超高温缓凝剂、抗盐降失水剂,室内试验表明两者具有较好的抗高温耐盐性能及良好的配伍性能。针对水泥石出现的分层现象,通过添加热稳定剂提高了其热稳定性和抗压强度;通过超高温水泥浆体系试验,设计出了胜科1井尾管固井水泥浆,试验表明该水泥浆性能稳定,稠化时间可调,失水量、游离液、抗压强度等指标完全达到设计要求,并成功进行了胜科1井尾管固井作业。胜科1井的现场应用证明,该超高温水泥浆体系能满足超深井固井需要,可在胜利油田及其他地区的深井、超深井固井作业中推广应用。     

窄密度窗口正注反挤低密度水泥浆固井技术

针对西南油气田分公司蓥北1井φ273.05 mm套管固井存在漏层多、分布广,油气显示活跃,低温低密度水泥浆强度低及发展慢等固井难题。开发出了密度为1.23 g/cm3的高强度韧性防窜低密度水泥浆体系,该体系稠化时间可调,静胶凝强度发展快,62℃下440 min即起强度、24 h强度高达14.5 MPa,弹性模量为5.8 GPa。通过采用低密度高强度韧性防窜水泥浆、抗污染冲洗隔离液技术、软件模拟、优化浆柱结构、结合低密度与常规密度正注和反挤等配套技术,确保了蓥北1井φ273.05 mm套管固井施工安全,固井质量合格率为85%、优质率为65%。为西南油气田窄密度窗口固井提供了技术参考。