颗粒级配技术的超高密度水泥浆体系研究

为实现缅甸A地区浅层高压气、低温超高密度的油气井的固井,根据紧密堆积理论的颗粒级配原理,在室内建立了紧密堆积颗粒级配模型,通过在单位体积水泥浆内增加固相颗粒,尽量降低水泥浆的水灰比,实现水泥浆体系密度的增加和水泥浆性能的改善。根据颗粒级配模型,利用室内优选出的加重剂铁矿粉的不同粒度颗粒进行了级配加重试验,利用复配后的加重剂所配置的高密度紧密堆积水泥浆体系性能优良,现场固井质量优良,验证了所建立的紧密堆积模型的可靠性。同时,开发和优选了适合高密度水泥浆的外加剂体系,完成了国内首次密度为2.80g/cm3的超高密度水泥浆体系的研制,加有纤维的高密度水泥浆体系具有良好的防漏堵漏功能。

液体加重技术在超高密度水泥浆研制中的应用

为了有效提高水泥浆密度,提出了一种新型加重技术,即采用无机盐提高水泥浆基液密度,再结合颗粒级配原理,解决了常规固相加重配制超高密度水泥浆存在的难题。针对选用的LY-2无机盐的特性,优选了一套性能优良的适合该液体加重剂的处理剂系列,并对外掺料的粒径进行了合理选择,使之形成大、中、小的3级颗粒级配,配制出了密度达3.05 g/cm3的超高密度水泥浆,并对其综合性能进行了评价。结果表明,该水泥浆具有良好的悬浮稳定性、流变性能、降失水性能和抗盐能力,且稠化时间易于调节,其工程性能满足固井作业的需要,为勘探开发深部储层做好了技术储备。

新型无机盐加重超高密度水泥浆体系室内试验

针对超高密度水泥浆存在的诸多问题,采用无机盐FX-1提高水泥浆基液的密度,并合理优化固体加重剂铁矿粉的粒径,配制出了密度为2.87 kg/L的高密度水泥浆。试验结果表明,采用无机盐FX-1可将基液密度提高至1.50 kg/L,结合适宜粒径的铁矿粉,可配制出密度为2.87 kg/L的超高密度水泥浆。该水泥浆具有较好的沉降稳定性和流变性,API失水量小、稠化时间可调、抗压强度高,其综合性能可满足异常高压油气井的固井要求,具有较高的现场应用价值。

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。

超高密度水泥浆体系室内研究

针对超高密度水泥浆存在的诸多问题,通过系统研究,优选出了用粒径为0.076mm和0.043mm的赤铁矿按4:6的比例复配作加重剂,以减阻降失水剂SD10,降失水剂SD18、缓凝剂SD21、SD27和游离液控制剂T12作外加剂,并确定了各材料的加量。研究出了密度为2.50g/cm^3的超高密度水泥浆并对其进行了性能评价。该水泥浆具有较好的沉降稳定性、流变性、浆体热稳定性、稠化性能和抗压强度,失水量低且凝结时间长,可用于异常高压油气井固井,解决固井技术难题。

超高密度水泥浆体系的研究与应用

针对中原油田超高密度水泥浆固井技术难题,通过优选加重材料、解决加重材料的沉降问题以及沉降稳定性与流动性之间的矛盾,开发出一套性能稳定的超高密度水泥浆体系。该体系采用粒径为0.154 mm、0.076 mm及0.03 mm的密度为7.0 g/cm3的铁粉,按照2∶1∶3的比例复配作加重材料,液固比取0.23~0.28时,加重材料加量为180%~390%(BWOC)时均可使水泥浆密度达2.80 g/cm3;选用胶乳作悬浮剂,其不但增大了浆体的悬浮能力,而且具有一定降失水性能。该水泥浆在30℃、常压条件下的48 h抗压强度大于14 MPa;失水量控制在50 m L以内;沉降稳定性好,上下密度差最大为0.028 g/cm3;防窜系数SPN小于3,满足了现场施工需求。研究了该超高密度水泥浆的现场混配工艺。该技术在文72-421井获得了成功应用,固井质量优良率为100%,为复杂高压油气井固井提供了技术支撑。

耐高温高压超高密度水泥浆体系的室内研究

天湾1井是位于准噶尔盆地中部的一口超深预探井,井深为7500 m,井底压力为170 MPa,井底温度为160℃,针对该井高温高压的问题,以及目前超高密度水泥浆存在的流动性和沉降稳定性差、动态失水量较大、以及大温差下顶部水泥石强度出现过缓凝等问题,室内成功研制出耐高温高压超高密度水泥浆体系,水泥浆密度可达2.55 g/cm^(3),该体系主要由新型加重剂、微硅、高温稳定剂、600目硅石粉(粒径为0.025 mm)、新型微锰矿粉、悬浮剂、高温缓凝剂、高温降失水剂、高温减阻剂等组成。实验结果表明,该体系水泥浆流动度达到32 cm,同时具有较好的沉降稳定性能,顶部水泥石强度较高,防气窜能力强,在160℃、170 MPa下,稠化时间线性可调,动态失水量为40 mL,该水泥浆体系应用范围广泛,可通过调整外加剂掺量来满足天湾1井不同井深温度下的固井施工要求。

河探1井超高密度水泥浆控压注水泥塞技术

重点风险探井河探1井四开钻遇超高压油气层,二开Ø244.5 mm套管抗内强度60 MPa,关井能力不足,存在井控风险。为保障本井Ø177.8 mm套管回接固井的正常施工,通过室内实验开展加重材料及外加剂的优选,采用球形铁粉加重材料,配置出满足该井注水泥塞施工的密度2.60 g/cm^(3)水泥浆体系,在160℃、170 MPa条件下,48 h强度24.5 MPa,168 h强度28.1 MPa,滤失量23 mL。现场采用批混批注的方式,结合精细控压技术,实现了注水泥塞全过程的压力平衡,顺利完成了该井注水泥塞施工,水泥塞质量合格。应用结果表明,配置的2.60 g/cm^(3)超高密度水泥浆适用于类似的超高压固井施工,通过精细控压,可以解决钻井液密度不足以压稳地层、窄安全密度窗口固井时存在的压力波动问题,为后续同类井控压注水泥塞及控压固井积累了经验。

霍101井超高密度水泥浆固井技术应用

霍101井位于准噶尔盆地霍尔果斯背斜,完钻井深3250m,该井在三、四开段安集海河组及紫泥泉子组选用高密度油基钻井液体系,属于典型的高压油气井,实钻过程中钻井液密度达到2.55g/cm3,在高密度油基钻井液井筒中进行技术套管固井施工存在环空顶替效率低;隔离液对环空一、二界面清洗效果差;水基隔离液与高密度油基泥浆混浆流动性差;固井液和设备保温难;固井过程中裂缝漏失风险大等难点。为了确保固井顺利和良好的固井质量,在分析了相关难点基础上,优化了井身结构设计,采用"黏性推移"工艺配制了具有较高黏度和切力的黏性隔离液,并于室内对隔离液做了沉降稳定性及相容性试验,通过优选外加剂和加重材料配制了平均密度高达2.62g/cm3的超高密度水泥浆,首次在高密度油基钻井液环境下应用,通过现场施工,经测井评估,固井质量达到了优质。

超高温超高密度防气窜水泥浆

针对超高温超高密度水泥浆设计中难于协调的超高密度与高强度、良好流动性与浆体稳定性的矛盾问题,利用粒度级配原理建立了以水泥为水化胶凝材料和颗粒表面存在吸附水化膜的三级颗粒紧密堆积粒度级配新模型,并应用该模型通过室内优化和添加剂优选实验,实现了以还原铁粉和铁矿粉加重、硅粉热稳定和微硅充填的双三级颗粒级配的组配加重,进行超高密度水泥浆的实验优化。开发出了抗温达200℃,密度达2.82 g/cm3的超高密度防气窜水泥浆体系。室内评价结果表明,该体系综合性能协调良好,防气窜能力强,说明所建立的三级颗粒级配新模型和应用该模型采用双三级颗粒级配进行超过密度水泥浆实验设计的可靠性和实用性。

复杂深井固井技术综合应用研究

综合分析了西部地区深井、超深井固井难题,提出了相应的水泥浆体系与固井工艺技术。针对川东北海相酸性气藏固井难题,优选了性能优良的高温防腐防气窜胶乳水泥浆体系,并利用分段气窜模型预测地层压稳状态,指导防气窜固井设计;利用紧密堆积理论,优选综合性能良好、可满足超高压地层固井施工要求的超高密度水泥浆体系,并在官深1井成功应用,最高密度达2.82 g/cm3,创国内水泥浆入井最高记录;研制筛选了性能优良的低密度水泥浆体系,解决了深井漏失的难题,针对普光气田二开一次封固段长、地层承压能力低难题,采用正注反挤固井工艺取得了良好效果。

元坝地区陆相地层固井技术

元坝地区近几年加强了对中浅陆相地层的勘探并取得突破。陆相地层固井面临很多复杂的问题。裂缝性气层分布段长,气层活跃且压力系数高,普遍在2.0～2.42之间;地层易漏,涌漏矛盾突出;钻进周期长,钻井液密度及固含高,泥饼厚,界面冲洗困难;水泥浆与钻井液密度差小,驱替效率低。通过研究地层压稳防漏技术、优选高密度防窜胶乳水泥浆体系及前置液体系,应用泥饼固化等固井工艺,成功的解决了该区块面临的固井难题,现场使用效果显著,固井质量合格率达到了100%,固井质量优良率达到了82.9%。