低密度水泥浆体系在WS2-5井的应用研究

WS2-5井由于地层压力的系数相对偏低,因而在钻井施工时经常出现漏失的问题,应用常规的水泥浆体系也不能达到固井标准的相关要求。针对这一问题,研制出了一种适用于地层压力系数偏低的低密度水泥浆体系。通过室内实验进行评价之后发现,本文所研制的水泥浆体系其流变性以及沉降稳定性都处于较好的水平,且水泥石拥有较好的抗压强度,在将其应用于WS2-5井的钻井施工后,没有出现漏失的问题,取得了很好的固井效果,适用于类似井的钻井施工。

深井固井水泥浆体系的优化设计与性能分析

本文研究了深井固井水泥浆体系的优化设计与性能分析,通过调整水泥浆的固相含量、密度降低材料的使用以及外加剂配比,设计了一套高固相低密度固井水泥浆体系。实验结果表明,优化后的体系具备良好的流变性、抗压强度和稳定性,适用于深井低破裂压力梯度地层。该水泥浆体系的早期力学强度发展迅速,28天抗压强度达到49.53 MPa,充分满足深井固井的长期稳定要求。本文的研究为提高深井固井作业的可靠性和效率提供了理论依据和技术支持。

防漏水泥浆体系在吉林油田严重漏失地层中的应用

海坨构造位于吉林油田松辽盆地南部中央坳陷,该地区下部地层裂缝发育,在钻井和固井过程中经常发生严重井漏和水泥浆低返事故,固井质量无法保证。在分析了该地区构造特征、裂缝性质及固井施工中存在问题的基础上,采取了以防漏水泥浆体系为主,结合小排量顶替的防漏固井工艺技术。室内评价和3井次的现场试验结果表明:以F27A为主的防漏水泥浆体系堵漏效果突出,其综合性能优于低密度水泥浆体系。F27A防漏水泥浆体系有效地解决了海坨地区严重漏失探井固井作业中水泥浆低返的技术难题,满足了该地区固井施工技术要求,显著提高了易漏地层的封固质量。

耐盐胶乳水泥浆体系的室内研究

胶乳水泥浆体系已广泛应用于大位移井、分支井、大斜度井、调整井和小井眼井等疑难井的固井,用以提高水泥浆的防气窜和控制失水能力,同时改善水泥石的胶结性能、韧性和防腐蚀能力。但是,由于盐的存在会使胶乳双电层的zeta电位降低,从而破坏胶乳的稳定性,导致胶乳在盐水中发生絮凝,因而限制了其在含盐岩层(盐层、盐膏层、盐水层)和水敏地层等复杂井的使用。针对这一难题,实验室研发并在国内首报了一种耐盐胶乳水泥浆体系,采用动态光散射、Zeta电位仪、差示扫描热分析仪以及热重分析仪对其粒径、稳定性、玻璃化温度以及热稳定性进行了分析描述;还开发了配套的耐盐缓凝剂以及降失水剂,并研究了盐含量为15%BWOW时耐盐胶乳水泥浆体系的性能。对该耐盐胶乳水泥浆体系性能的研究结果表明:①能耐饱和氯化钙溶液、饱和盐水以及耐250℃高温;②具有流变性好、失水量小、防气窜等优点;③可满足含盐岩层井和含水敏地层井固井要求。

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2.42g/cm2的水泥浆,当立罐压力为0.15-0.18MPa时可保证正常供灰,达到所需的密度;密度为2.60g/cm3的水泥浆,当立罐压力为0.18-0.20MPa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。

复杂井固井低密度水泥浆体系研究

随着勘探领域不断向深部油气藏拓展,固井遭遇的复杂井越来越多。为了进一步加强粉煤灰低密度水泥浆体系在低压易漏复杂地层固井中的应用,经过大量室内研究,开发出以海泡石为主要成分的新一代稳定剂SSD,碱性有机物质类早强激活剂TSN,室内评价了它们在粉煤灰水泥浆体系中的性能,配制出密度可在1.30-1.45 g／cm3之间可调的粉煤灰复合低密度水泥浆体系。实验结果表明,该水泥浆体系的流动性好、析水率小、失水可控、稠化时间可调,水泥浆凝结后的水泥石不但抗压强度高,而且还具有一定的体积膨胀率,能完全适用低压易漏地层固井的要求,并保证水泥环与地层、套管间的良好胶结,提高固井质量。另外,粉煤灰、微硅使水泥石具有良好的抗腐蚀能力,海泡石、微硅等使水泥浆具有一定的触变性,这说明该水泥浆体系能兼有多种特性,是一种能满足复杂井固井需要的低密度水泥浆体系。

复杂条件浅煤层气井固井水泥浆体系研究及应用

分析了复杂条件下浅煤层气井固井作业的技术难点及现用水泥浆体系存在的问题 ,提出了浅煤层气井固井水泥浆体系应具备的特性。据此设计了高早强低滤失膨胀水泥浆体系的配方并进行了室内性能评价 ,现场应用结果表明 :以F17C油井水泥低滤失膨胀剂为主的水泥浆体系能够解决浅煤层气井固井施工中的技术难题 。

抗高温防CO_2和H_2S腐蚀水泥浆体系研发与应用

印度尼西亚BD气田开发层位为礁灰岩地层,具有高温高压、富含CO_2和H_2S等酸性气体的特点,给该气田开发井固井防腐作业带来严峻挑战。研发了多功能防腐剂PC-MTA,并通过优化颗粒级配技术构建了抗高温防CO_2和H_2S腐蚀水泥浆体系。室内实验评价表明,所构建的抗高温防CO_2和H_2S腐蚀水泥浆体系具有良好的防腐力学性能、流变性能和防气窜性能,目前已在BD气田4口开发井固井作业中取得成功应用,固井质量优良,可为类似气田固井防腐作业提供借鉴。

复杂井况固井低密度水泥浆体系

针对粉煤灰低密度水泥浆体系存在的不足 ,经过室内研究 ,开发出了适用于高水灰比条件下的粉煤灰体系稳定剂SSD和早强激活剂TSN ,使粉煤灰复合低密度水泥浆性能稳定 ,密度在 1.30～ 1.4 5g/cm3 范围内可调 ,抗压强度较高并具有一定膨胀性。稳定剂SSD是以海泡石这种具有高比表面积纤维状物质为主 ,它加入到水泥浆体系中 ,将发挥纤维在界面上的交联与强化作用 ,以提高水泥石的抗压强度并使水泥浆具有一定的触变性。实验结果表明 ,稳定剂SSD的加入使水泥浆的析水率有明显减少 ,保证粉煤灰体系在高水灰比下的稳定性 ,同时由于稳定剂中还含有活性成分SiO2 、MgO ,能进一步提高该水泥石的抗压强度以及凝结后水泥石体积有一定量的膨胀 ,实现水泥环与地层、套管间的良好胶结 ,提高固井质量。

高温抗盐水泥浆体系在胜利油田深探井的应用

以往胜利油田以东营凹陷沙三中下地层的油藏勘探开发为主,而孔店组、古潜山勘探程度极低,是目前及今后进一步勘探开发的重点对象,而沙四段以下都存在盐膏层,完钻井深都大干4000m,随着井深增加地温越来越高,对水泥浆提出了更高的要求。为保证顺利施工,提高固井质量,必须优选水泥外加剂和调整相适应的高温抗盐体系。经过对外加剂进行筛选,最后选择了河南省卫辉市化工有限公司的系列外加剂,并调配成高温抗盐水泥浆体系以适应150-180℃的井温。该体系在高温下具有良好的稠化性能,稠化曲线呈直角;抗盐性能好,随着盐加量的增大,稠化性能变化不大;抗压强度高。该水泥浆体系成功地完成了胜利油田重点探井郝科1井、丰8井、王古1井和王46井的固井任务。在孔杏组二段的深层发现了含油烃源岩,拓展了东营凹陷的油气勘探空间。

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GJR-1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;过渡时间短,增加了抗窜阻力;做触变性和内聚力高;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％。

高强超低密度水泥浆体系研究

国内外利用颗粒级配和紧密堆积理论研究开发了1．20～1．65g／cm^3的低密度水泥浆体系，解决了固井中的技术难题，取得了比较满意的效果。随着勘探开发复杂古潜山油藏、海相碳酸岩盐裂缝油藏，保护油层、保护套管的需要，对水泥浆提出了更高的要求。特别是超深井、高温度、长封固、平衡压力固井施工，要求水泥浆超低密度、高强度、体积不收缩。目前，国内外还没有水泥浆密度低于1．10g／cm^3的超低密度体系的应用报道。通过采用美国3M公司的高强低密度人造空心微珠，进行了超低密度水泥浆体系的试验，在水泥浆密度达到1．04～1.10g／cm^3时，依然具有较高的强度和较好的水泥浆性能，可以应用到超深井、超长封固的固井施工中。

国外新型水泥浆体系——胶乳水泥浆

胶乳是乳化聚合物的通用名称，一般为细粒球状（粒度200-500nm）聚合物颗粒的悬浮乳状液，多数胶乳分散液固相体积分数为50%。在20世纪90年代初胶乳开发成功并应用于现场固井。据调研，应用较好的胶乳有哈里伯顿的Latex2000、BJ公司的BA-86L、加拿大的Latex-1。斯伦贝谢公司开发了D500、D600、D7003种不同温度的胶乳，适用温度分别为27-71℃、66～12℃、121～191℃，具有很好的降滤失和防气窜性能。

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。

DRK韧性水泥浆体系的研制

为了提高油井水泥环抗射孔、压裂等动态冲击能力,提高水泥环射孔后层间密封能力,进行了提高水泥石韧性试验研究。研制出了抗冲击韧性水泥外加剂。该外加剂主要是在胶联剂的作用下通过高分子聚合物型增韧剂提高水泥石的韧性和变形能力,并在室内进行水泥浆常规性能评价试验基础上,利用材料动态力学性能测试装置和射孔模拟实验装置进行了抗射孔冲击能力的评价试验和现场射孔对比试验。试验表明,DRK韧性水泥浆具有速凝、早强、低失水和“直角稠化”的特性,有利于防止和控制水、气窜的发生,不仅能有效地提高固井质量,而且能够提高水泥环的抗射孔(或压裂)冲击能力,有利于延长油井寿命,提高产能。

粉煤灰水泥浆体系研究与应用

从粉煤灰固有特性出发 ,对大掺量粉煤灰水泥浆体系的应用性能做了较为全面系统的分析 ,室内实验结果表明 ,在 10 0 %质量比粉煤灰掺量下 ,水泥浆体系的技术指标均接近或达到 G级油井水泥国家标准 ,通过合理选用外加剂进行调节和改性 ,粉煤灰水泥浆体系在低温、中温和高温情况下 ,都表现出良好的应用性能。

微硅-漂珠复合低密度水泥浆体系在松南地区的应用研究

根据颗粒级配原理优化了水泥、微硅和漂珠的分布,研制出了微硅—漂珠复合低密度水泥浆体系,该体系具有流变性好、稠化时间及稠化过渡时间短、静胶凝过渡时间短等特点。在松南地区4口井的应用证明,该水泥浆体系适合松南地区的地质特点,能满足该地区的固井要求,固井优质率达95%,社会效益和经济效益非常显著。

双基双凝水泥浆体系固井

青海油田的花土沟、狮子沟、七个泉等区块 ,地层压力系数低 ,在钻井过程中常发生不同程度地钻井液漏失、封固不合格 ,进而造成产层失效等。针对三区块的地质特征 ,通过对以往完成井声幅值进行仔细分析 ,并根据大量试验 ,对原有水泥浆体系配方进行改进 ,研究总结出用双基双凝 (上部易漏层段采用泡沫水泥浆加缓凝剂 ,下部主力油层段用常规水泥浆加速凝剂 )水泥浆体系固井技术。经过 18口井的现场应用 ,解决了以往固井施工中出现的问题。固井质量合格率 10 0 %、优质率 77.8%。

一种新型水泥浆体系的研究与应用

针对中原油田在深井高温高压高矿化度条件下 ,注水泥塞上返封堵施工中 ,由于水泥浆强度低 ,凝固时间快 (因稠化时间短、高矿化度、CaCl2 水型 )等原因导致一系列的生产问题。从提高水泥浆体系性能入手 ,通过室内试验 ,研制出一种新型的水泥浆体系。通过在中原油田 5口井的应用 ,成功地解决了深井上返封堵难等问题 ,证明这一体系具有明显的经济效益和推广应用价值。

抗腐蚀低密度水泥浆体系的研究

分析了地层水腐蚀油井水泥的机理,并通过大量试验研究,开发出了密度为1.30—1.50 g/cm^3的低密度水泥浆体系。同时在模拟腐蚀性地层水中,对该体系水泥浆凝结硬化形成的水泥石试件的耐久性和浆体的综合工程性能进行了评价。结果表明,该低密度水泥浆体系耐地层水腐蚀能力强,综合工程性能良好,可满足易漏浅井防止腐蚀性地层水腐蚀套管外壁的固井要求。