SFP弹韧性水泥浆体系在页岩气井中的应用

页岩气藏因其储层物性差、孔隙度和渗透率低,开采难度较大,大都采用大型压裂技术才能获得产能,这就要求水泥环不仅要有很好的强度,还要有较好的弹塑性和韧性。为此,研制开发了弹塑性材料SFP-1及增韧性材料SFP-2,并对其性能进行了室内测试。在室内试验的基础上,优选出了SFP弹韧性水泥浆体系的配方,室内模拟试验结果表明,该水泥浆具有较好的抗冲击性和较高的柔韧性。该水泥浆在黄页1井Ф139.7 mm生产套管固井中进行了应用,固井施工过程一切顺利,48 h变密度测井检测结果显示,页岩气目的层固井质量优质。

深井油井水泥耐盐抗温降失水剂JSS300的试验研究

为弥补常用失水剂的缺陷,以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烯酸(AMPS)及苯乙烯(SM)为原料合成了油井水泥降失水剂JSS300,合成条件为:合成温度控制在60℃左右,反应时间约6h,引发剂加量不低于0.6%,单体配比为45:25:30。对JSS300在淡水、盐水水泥浆中的性能进行了评价。结果表明,该聚合物在160℃时能将淡水水泥浆的失水量控制在50mL左右,对盐水水泥浆的失水量也有较强的控制作用,具有较高的热稳定性和良好的配伍性。

高性能超高密度水泥浆技术研究与应用

为了解决贵州赤水地区官渡构造钻探中超高压气层或盐水层固井的技术难题，实现超高密度水泥浆固井，必须采取使用密度较高的加重材料进行加重。常规的一些加重方法，如减少水灰比、配盐水溶液等已经不能满足所要加重密度的需要。通过颗粒级配、紧密堆积理论、外加剂选择，设计开发了密度为2．60～3．00g／cm^3系列的高性能超高密度水泥浆体系，在官深1井的尾管固井中，水泥浆入井平均密度为2．75g／cm^3，最高密度为2．82g／cm^3，声幅测井显示固井质量合格，成功封隔超高压盐水层。

粉煤灰基地聚合物油井水泥优化配伍及性能研究

为探究粉煤灰基地聚合物用作油井固井完井材料的可行性,采用正交试验法和单因素变量法研究地聚合物体系组分配伍、凝结调控和性能优化,采用等温量热仪和X射线粉末多晶衍射仪(XRD)研究缓凝剂对其反应进程和反应产物的影响。结果表明:地聚合物油井水泥(GOWC)的最佳配比为:碱激发剂当量9%且其模数1.00,缓凝剂种类AMPS-2且其掺量7.5%,水固比0.44;GOWC的8 h和24 h抗压强度均随缓凝剂掺量增大而降低,缓凝剂对GOWC后期强度发展影响较小;GOWC初凝时间随缓凝剂掺量增大先缩短后延长,缓凝剂对GOWC初凝时间具有一定的可调可控作用;水化热和XRD结果也表明,缓凝剂AMPS-2对地聚合物反应起到了延缓作用。

多元复合弹韧性固井水泥浆体系研究

页岩气、致密气等复杂井对水泥石弹韧性要求高,单一材料无法从多途径改善水泥石力学性能。为开发高效弹韧性水泥浆体系,分别研究碳纤维、胶乳液和橡胶粉对水泥石力学性能的影响,评价了掺入不同弹韧性改性材料对水泥石弹性模量和抗冲击强度的影响规律,并以不同弹韧性材料复合构建多元复合弹韧性水泥浆体系,对其性能进行评价。结果表明,碳纤维对水泥石韧性提高最大,橡胶粉可大幅度提高水泥石弹性,胶乳的作用效果介于碳纤维和橡胶粉之间。以3种弹韧性材料构建的多元复合弹韧性水泥浆体系失水量小于50 mL,稠化时间3~5 h,抗压强度大于26 MPa,弹性模量4.8 GPa,抗冲击强度达到2.2 kJ/m2,抗折强度大于8 MPa,弹韧性水泥石力学性能优异。应力应变行为分析表明,当水泥石遭受压应力时,弹韧性水泥石弹性特征明显,形变能力更强。研究成果可用于大规模压裂井等复杂井固井作业。

高温下H_2S气体腐蚀水泥石机理研究

海相天然气气藏中多含有浓度较高的硫化氢气体,普光气田天然气中H2S含量达到15%,在湿环境下,H2S对水泥环的腐蚀性强。通过实验分析了H2S分压14 MPa,95、130和150℃湿环境下,H2S对水泥石的腐蚀规律;对比了腐蚀前后水泥试块的抗压强度、渗透率、矿物组成和微观结构。研究认为:在中低温区H2S腐蚀水泥石的主要产物是CaSO4.2H2O和AFt(钙矾石);在高温区H2S腐蚀水泥石的主要产物是CaSO4、莫莱石和不定形SiO2;腐蚀后的水泥试块强度降低,渗透率升高;在中低温区水泥石试块膨胀开裂严重,在高温区开裂程度较低;H2S的腐蚀程度随分压的增大而增加;添加胶乳可有效降低水泥石的开裂。

页岩气井固井水泥浆体系研究

页岩气井固井对目前固井技术提出了新的要求,通过分析页岩气开采过程中对水泥浆体系的特殊要求,研究了弹性水泥浆体系(SFP)配方的基本性能,并对弹性材料和增韧材料进行了研究和优选,分析了水泥浆外加剂和外掺料的加量对水泥浆各项性能的影响,阐明了其机理,并对弹性水泥石的弹性模量及抗折性能进行了评价和分析。研究的水泥浆体系成功应用于黄页1井页岩气储层段,固井质量优秀,满足了该井的压裂要求。

塔河油田S111井复杂地层优质钻井液技术

塔河油田S111井在钻井过程中钻遇了大段软泥岩、硬脆性泥岩、多套压力层系、深井巨厚盐膏层、巨厚泥岩(包括橡皮地层、破碎地层)等复杂地层,在优选多种钻井液体系的基础上,采取相应的配套维护处理措施,保持钻井液性能稳定,较好地解决了可能出现的井漏、缩径卡钻、井眼坍塌、井壁掉块等问题,不但提高了钻井速度,而且及时发现油气层并顺利钻达设计井深。详细介绍了该井钻进各种复杂地层时钻井液维护处理措施。

固井用热固性树脂–镁氧水泥复合材料研究

常规油井水泥石脆性大、体积收缩幅度大,使水泥环胶结质量不高且在规模化压裂及生产时易破坏,从而导致油气井环空带压,为此优选了热固性树脂、镁氧水泥骨架材料和固化剂,研制了调凝剂,制备了热固性树脂-镁氧水泥复合材料.室内试验表明,该复合材料密度1.1~1.8 g/cm3,24 h抗压强度大于14.0 MPa,弹性模量2~4 GPa,能够承受70 MPa应力疲劳破坏,具有比油井水泥更好的抗破坏密封能力.现场试验结果表明,热固性树脂-镁氧水泥复合材料现场混配方便,与常规油井水泥固井设备和工艺完全兼容,具有良好的现场适用性和封固效果.研究认为,该复合材料不仅解决了油井水泥存在的问题,还可在油气层封堵、带压井治理及油气废弃井封井等方面替代油井水泥,为油气井的密封完整性提供技术保障.

天山南缘复杂山前构造钻井液技术难点及解决方案

针对天山南缘山前构造地层复杂,异常高压流体、强塑性膏泥岩普遍存在,钻井液维护处理难度大的问题,对该区块相关资料进行分析研究,总结出该区块钻井液技术的关键点是,提升钻井液体系抑制水化能力;提升钻井液体系防塌能力;增大钻井液固相容量限。以此为依据选用强抑制高钙盐聚胺钻井液体系,并在该区块一口重点探井——DuH4井进行了现场施工,取得了较好的应用效果。

耐酸性气体腐蚀水泥添加剂DC206的研制及性能评价

为了满足酸性油气田勘探开发的需要,在系统分析CO2和H2S在湿环境下腐蚀水泥石机理的基础上,开发了DC206防腐蚀剂。室内性能评价试验表明,在常规水泥浆中加入DC206,经CO2或H2S腐蚀21 d后,水泥石的强度损失和渗透率增高趋势得到有效抑制,与基本水泥相比有较大改善。通过分析腐蚀产物和水泥石微观结构可知,DC206的主要作用机理是:DC206首先消耗掉水泥石中的Ca(OH)2,降低了水泥石碱度,使水泥石在CO2和H2S环境下的腐蚀反应速度大大降低;在CO2腐蚀环境下DC206能够有利于腐蚀产物CaCO3转向方解石结晶,而方解石的晶体排列紧密,可提高水泥石强度,降低其渗透率;在H2S腐蚀环境下,由于DC206消耗掉水泥水化产生的Ca(OH)2,使H2S不能直接与Ca(OH)2反应生成具有膨胀作用的二水石膏,从而能减少水泥石中的裂纹,降低渗透率。

Aphron钻井液体系在大牛地气田的应用前景

大牛地气田为典型低孔低渗砂岩气藏,不易形成自然产能,勘探开发中选择合适的钻井液体系保护储层显得格外重要,但目前该气田所使用的钻井液体系均没有取得令人满意的储层保护效果。近年来,针对低孔低渗砂岩储层保护的新型钻井液技术—Aphron钻井液技术得到了不断发展与完善,并在美国的Fusselman油田得到推广应用。本文据该钻井液技术的相关特性及大牛地气田储层特征分析,得出Aphron钻井液体系在大牛地气田具有相当广阔的应用前景。

万紫千红满眼春——工程院固井所科研成果丰硕

针对高温高压酸性气田的防窜防腐蚀难题,固井所在国内首次提出新型分段压稳并兼顾防漏的防气窜设计模型。同时建成专业化的腐蚀实验室,在国内率先探索了二氧化碳、硫化氢对水泥石的腐蚀机理。工程院成立以来的5年里,固井所共承担科研项目60余项,其中国家重大专项4项,中国石化重点科技攻关12项;形成专有技术3项,研发具有自主知识产权的高新产品15项;