小井眼固井水泥浆流变性研究

小井眼井是继水平井后的又一种新型钻井技术。小井眼井由于井径小,环空窄,其在固井时面临着许多技术难点。从水泥浆体系的流变性能出发,研究配制出了一种用D级水泥作为添加剂的低黏水泥浆体系。经过流变学计算分析,该水泥浆体系能够满足大多数小井眼井固井时的紊流顶替,且该体系失水小,零自由液,水泥浆体系稳定性能好,水泥石抗压强度和抗冲击强度高,稠化时间能确保固井施工安全。     

适合小井眼单通道井固井水泥浆体系研究

小井眼单通道井将小井眼钻井技术与单通道井技术相结合,由于环空间隙小以及只有一个油管通道的特点,在固井中对水泥浆的性能及安全性提出了更高的要求。通过室内比较研究,针对小井眼单通道井固井的特点,提出了一套用D级水泥配制的低黏聚合物水泥浆体系,该体系流变性能好,滤失量小,零自由水,稳定性好,密度和稠化时间可调,韧性好,安全性能好,能满足小井眼单通道井固井对水泥浆的各项要求,具有良好的应用前景。     

适合小井眼固井的韧性水泥浆体系室内研究

小井眼固井,由于环空间隙小,环空循环压耗较大,顶替效率低,封固质量往往难以保障。为克服小井眼固井诸多难点,室内研究构建了一套由G级水泥与聚合物、弹性乳液GR1、纤维以及空隙支撑材料MX共同构成的韧性水泥浆体系。室内对该水泥浆体系的性能进行了系统的试验研究,水泥石抗冲击强度较高,具有良好的稳定性和抗温性,80~150℃范围内水泥浆稠化时间可任意调节;经综合性能评价发现,该水泥浆能够很好地满足小井眼固井作业需要,具有良好的应用前景。     

页岩气小井眼水平井纳米增韧水泥浆固井技术

为了提高页岩气小井眼水平井固井质量,保证水泥环压裂封隔效果及压裂后的完整性,研究了纳米增韧水泥浆及其配套技术。采用纤维复配碳纳米管,研制了纳米增韧水泥浆,其形成的水泥石具有低模量、高抗拉的特点。与常规水泥石相比,纳米增韧水泥石的弹性模量降低50.9%,抗压强度提高28.1%,抗拉强度最高可达5.2 MPa。同时,研究了配套的碳纳米管三级混配工艺,解决了大剂量纳米材料易缠绕、难分散的问题,首次实现了碳纳米管水泥浆的现场应用。纳米增韧水泥浆固井试验结果表明,水平段固井质量合格率达98%;采用微地震井中监测技术评价了纳米增韧水泥环封隔效果,压裂过程中设计外区域的微地震事件为0,表明纳米增韧水泥环封隔良好。研究表明,纳米增韧水泥浆可为页岩气高效低成本开发提供技术支撑。     

开窗侧钻井小井眼小间隙固井技术

油层套管开窗侧钻是老油田盘活报废井、提高采收率的重要手段。然而侧钻井固井时由于环空间隙小,固井过程中水泥浆上返摩阻大,环空当量密度大大增加,经常压漏地层,导致水泥浆漏失低返;另外受井眼尺寸的限制,套管居中度差,水泥浆易窜槽,其固井质量严重制约了侧钻井技术的应用前景。从水泥浆密度和性能上考虑,研制了低密度低摩阻水泥浆,通过降低水泥浆密度来减小固井时的液柱压力,同时配套采用综合技术措施,在现场多口井进行应用,固井质量显著提高。探索出一套适合华北油田特点的提高侧钻井固井质量技术,实践证明该技术是切实可行的。     

低返速固井对油井水泥浆性能的影响

针对塔里木油田库车山前超高压气井四开、五开尾管低返速固井水泥浆在注替过程中流动速度低、升温速度慢、可能影响其水化反应速度的问题,研究了低返速固井条件所致低搅拌速度对其超高密度水泥浆性能的影响及其作用机理。研究结果表明,在低返速固井条件下:水泥浆的水化反应速度及进程放缓,致使其稠化时间大幅延长,为此更容易导致封固段顶部水泥浆超缓凝的问题;悬浮稳定性基本不受影响,甚至有一定的改善;14 d抗压强度小幅降低,但28 d抗压强度基本不受影响;从而为国内外类似区块固井合理优选水泥浆体系、减少缓凝剂用量、降低水泥浆配方调试难度、减少封固段顶部水泥浆超缓凝的问题提供了新的理论依据和技术手段。      

长庆苏里格气田欠平衡及小井眼固井技术

苏里格气田属于低压、低渗、低产、低丰度的“四低”气田,面积约20000km2,气藏资源丰富,开发难度大。根据高效低成本开发苏里格气田的要求,进行了欠平衡及小井眼钻井,为低成本开发苏里格气田做前期技术准备。针对地层特性、储层特点、井身结构、固井难点及固完井要求,依据平衡压力固井及防气侵气窜原理,采用正注返挤固井工艺技术,使用双凝防气窜水泥浆进行封固。使用该技术在苏里格气田固井7口(4口欠平衡井、3口小眼井),固井质量优质率达100%,基本解决了苏里格气田的固井难题,确保了固井质量,降低了固井成本。     

庆深气田气井固井水泥浆体系研究

分析了庆深气田固井对水泥浆性能的要求,研制出了抗高温高韧性防气窜水泥浆体系,并对该水泥浆体系性质及水泥石特性进行了实验。结果表明,该水泥浆体系在高温下性能稳定,水泥石具有一定的抗冲击性和韧性,同时因为该水泥浆体系具有塑性胶乳特性,其在候凝期间具有较强的防止气体窜入环空的作用,从而提高了气层的封固质量,防止了气窜。现场应用表明,该水泥浆体系成功解决了气窜问题,固井质量合格。     

增韧纤维水泥浆在胜利油田小间隙井的应用研究

为解决胜利油田开发中后期小间隙固井中存在的诸多问题,从水泥石的弹性和韧性等方面开发出了增韧纤维水泥浆。优选出了增韧纤维,评价了增韧纤维对水泥浆流变性、稠化性能、降滤失性能以及与其他添加剂配伍性能的影响。同时研究了纤维对水泥石的力学性能、渗透率、泊松比和弹性模量以及胶结强度的影响。结果表明,增韧纤维在适宜的加量和长度范围内对水泥浆流变性、稠化性能、失水性能的影响不大,但对水泥石的力学性能影响显著;在小间隙固井中,使用增韧纤维可以改善水泥环的韧性和弹性,防止窜流发生;增韧纤维水泥石的韧性(抗折强度)较原浆水泥石明显提高。该水泥浆体系在23口小间隙井或漏失井进行了应用,解决了现场固井技术难题。     

肯基亚克盐下油气田固井水泥浆研究

肯基亚克盐下油气田油气异常活跃,且地层孔隙压力和漏失压力非常接近,采用含30％盐的加重水泥浆固井,水泥胶结质量普遍较差。分析了导致固井质量差的原因,提出了其改善措施：按照流体顶替理论确定水泥浆和隔离液密度;将水泥浆的盐浓度降低到15％;为解决现场没有干混设施的问题,研制出了一种新型的可水分散的加重剂;设计出了与该加重水泥浆相容性好的BCS高密度隔离液。性能评价结果表明,用该加重剂制备的水泥浆具有良好的流动性和浆体稳定性,密度在2．1～2．3g／cm^3之间可调,稠化时间可调,抗压强度高,综合性能满足工程需要。BCS高密度隔离液可防止水泥浆与钻井液之间的混浆,保证水泥浆的胶结效果。     

泡沫水泥浆固井技术在吐哈油田的研究与应用

新型泡沫水泥浆的泡沫细小均匀，结构稳定，具有密度低、渗透率低、强度高、导热低的特点。吐哈油田的现场试验表明，泡沫水泥浆对于解决吐哈油田低压易漏层、气层和盐层等复杂地层的固井问题，将是极其有效的方法之一。     

高密度防窜水泥浆在红北1井的应用

红北1井是青海油田一级井控风险井,也是该油田地层压力最高的一口井。为解决该井的防窜固井难题,研制了密度为2.40 g/cm3的高密度防窜水泥浆体系,该体系选用需水量相对较少的赤铁矿粉作为加重剂;为提高稳定性加入一种超细非晶态微粒CEA-1作填充剂,其能吸附大量自由水,并具有较高反应活性;选用一种以乳胶纤维为主料,以氯化钙、氧化钾为辅料,经混合研磨而成的防窜剂FLOK-2 ;优选了在高固相含量水泥浆中减阻效果良好,以羧酸为主料以亚硫酸钠为辅料聚合而成的减阻剂FS-13L。实验表明,水泥浆防窜性能SPN小于3 ;温度变化±5℃时,体系稠化时间变动值不超过44 min,密度变化±0.05 g/cm3时,流性指数在0.71~0.59之间变化,稠度系数在1.06~3.14 Pa·sn之间变化,体系稳定性好,满足现场施工要求。同时研制了与钻井液相容性好的冲洗隔离液:水+320%赤铁矿粉+35%冲洗剂OCW-1L+10% CEA-1+4%隔离剂O-SP。应用效果表明,在提高浆体防窜能力的前提下,结合采取其他配套技术措施,保证了该井固井质量和施工安全。      

火烧吞吐井用抗高温耐腐蚀水泥浆体系

火烧吞吐采油技术是近年来发展很快的一种具有明显优势和潜力的热力采油方法,其特殊的采油工艺需要开发一种同时具有抗550℃以上高温和耐CO₂腐蚀性能的水泥浆体系。从水泥石耐高温和抗腐蚀机理出发,研发了一种磷铝酸盐水泥GWC-500S,该水泥通过对铝酸盐水泥加入磷酸盐、氧化铝粉、耐腐蚀材料、激活材料等进行改性而得,同时研发了配套的多元单体聚合的液体降失水剂GWF-500L及无机酸缓凝剂GWR-500S,并配制出了适用于火烧油层固井的水泥浆体系。对50、300和600℃不同温度下水泥石进行XRD实验,分析了不同温度下水泥水化产物和水化产物随着温度变化的情况;对600℃煅烧后水泥石剖面进行了扫描电镜分析;对磷铝酸盐水泥经过550℃高温煅烧7 d后的强度变化进行了评价;在120℃、CO₂分压约为6.9 MPa条件下,对水泥石耐CO₂腐蚀性能进行了评价。研究结果表明,该体系具有在40~100℃范围内稠化时间可调,API失水量小于50 mL,水泥浆流变性能良好等特点,且该水泥石可耐550℃高温强度不衰退、抗CO₂腐蚀性能良好、密度可调、稠度适中、稳定性良好,与钻井液、隔离液相容性良好。该水泥浆在××油田火烧油层吞吐试验区块英试×井进行了试验应用,经室内实验和现场应用证明,其满足火烧油层固井工艺要求。      

耐交变超高温固井水泥浆

在稠油热采井中,交变超高温将对固井水泥石的力学性能造成巨大影响。为研制抗高温能力强的水泥浆体系,基于XRD、TG、氮吸附及SEM方法,研究了交变超高温下偏高岭土和石墨对水泥石抗压强度、水化产物化学结构及微观结构的影响。研究结果表明,交变超高温可使常规加砂水泥石C—S—H的形态由“链状”或“网状”转变为“颗粒状”,破坏水泥石的结构完整性,从而降低其抗压强度;掺入偏高岭土和石墨后,可提高常规加砂水泥石耐交变超高温能力,且对水泥石物相组成影响不大;偏高岭土有颗粒填充作用和火山灰效应,且石墨与水泥基体界面胶结良好,使其二维方向上起到拔出作用,提高了水泥石结构完整性及力学性能。该研究结果可为稠油热采井固井水泥浆体系的性能评价及配方优化提供参考。      

北极永久冻土层固井水泥浆

近年来,北极地区石油勘探开发进度明显加快,市场前景良好。针对北极永久冻土层最低温度达-9℃的超低温以及该地区作业时间宝贵的问题,要求水泥浆体系在负温环境下候凝时间短且24 h有强度发展。通过研发低温胶凝材料C-SE8和缓凝剂H10S,并复配G级油井水泥和其他添加剂,分别用淡水、海水和14% NaCl溶液配制超低温水泥浆体系。评价结果表明,密度为1.50 g/cm3的水泥浆在-10℃下的24 h抗压强度可达3.6 MPa以上,密度为1.90 g/cm3的水泥浆在-10℃下的24 h抗压强度可达6.8 MPa以上;该体系适用温度为-10℃～30℃,浆体具有良好的流变性能,且稠化时间易调整,满足北极永久冻土层固井施工要求。      

泡沫水泥浆固井工艺技术

花土沟油田是青海石油管理局1个开发多年的主力油田,井深为1300m左右,现在所钻的井多为调整井,地层压力系数很低,仅为0.6~0.8,油层分布特点是薄、散、多,且上部80~150m还有浅气层,油层固井要求全井封固,水泥返至地面。该区块原来油层固井合格率为92%,优质率仅为48%,固井质量严重影响了该油田的产能建设和合理开发。为了解决这一固井难题,对泡沫水泥浆固井技术进行了研究,并对5口井进行了油层封固,固井施工顺利,未发现漏失现象,经声幅测井证实,5口井水泥均返至地面,油层固井优质率高达100%。实践证明:这种新型的低密度化学泡沫水泥解决了低压易漏井、长封固段井和稠油热采井的固井难题,提高了固井质量,缩短了建井周期,节约了成本,经济效益十分显著。     

小井眼开窗侧钻井固井工艺技术

应用小井眼开窗侧钻技术是降低钻井综合成本,提高原油产量的重要途径之一。针对在小井眼开窗侧钻井固井过程中存在的主要技术难题进行了研究,并在吐哈、中原、胜利、辽河等油田的现场应用中取得了成功。应用效果证明,该技术所制定的固井工艺方案合理,适用性强,设计开发的?101.6mm及?88.9mm系列尾管固井工具可靠性好,适用范围广,解决了小井眼开窗侧钻技术发展面临的主要技术难题,提高了固井质量,降低了钻井成本,具有较好的应用推广价值。     

小井眼固井质量差的原因及解决办法

由于小井眼环空间隙小,固井水泥浆不能均匀分布,容易出现固井质量差、套管抗外挤能力低等问题。通过有限元模拟计算和物理模型仿真试验研究分析了小井眼固井质量差的原因,并针对性地开发应用了套管扶正器、延迟固井水泥浆技术、回插式液压尾管悬挂器固井工艺,与同等条件下常规固井技术相比,固井质量优良率提高29个百分点。新技术的研究和应用,有效地提高了小井眼的固井质量,延长了套管的寿命。