龙凤山气田易漏井不承压泡沫水泥浆固井技术

中国石化龙凤山地区面临井温高、地层承压能力低、周期长、承压堵漏成本高等系列固井技术难题,导致固井周期长、费用高且固井质量无法保证等。为解决上述问题,在分析工区现有固井工艺的基础上,提出了不承压泡沫水泥浆固井设计思路,形成了龙凤山地区不承压泡沫水泥浆固井工艺,建立了泡沫水泥浆井内密度及恒密度注气固井计算方法与固井工艺;优选了发泡剂、降失水剂和早强剂等泡沫水泥浆关键外加剂,开发了新型低密度泡沫水泥浆体系,耐温性可达到120℃以上,泡沫半衰期大于420 s、水泥浆30 min失水32 mL、48 h强度13.3 MPa,各项性能均可满足中石化龙凤山气田高温、深井固井要求;形成了适合于龙凤山气田泡沫水泥浆固井技术。现场11口井应用表明,该项技术能够有效提高固井质量,避免了固井前承压、分级或尾管固井作业,平均节约承压堵漏周期7 d以上,经济效益显著。龙凤山气田泡沫水泥浆固井技术对解决中国石化其他工区深井、高温井固井漏失、承压堵漏等难题具有重要借鉴意义和可持续性推广价值。

MS型堵漏隔离液的研究与应用

为了解决易漏失井固井施工中水泥浆的漏失问题,研究开发了一种堵漏隔离液。首先运用颗粒级配理论确定堵漏材料的粒径范围,然后根据堵漏材料物理性能的要求,优选了蛭石颗粒和丙纶纤维作为堵漏材料。使用MS隔离液化学剂、高温隔离液助剂和堵漏材料配制得到MS型堵漏隔离液,对MS型堵漏隔离液的流变性、稳定性、纤维分布情况、相容性和冲洗能力等进行了评价,利用缝隙板堵漏试验和砂床堵漏试验对MS型堵漏隔离液的堵漏性能进行评价。结果表明,MS型堵漏隔离液各项性能指标完全满足固井施工要求,堵漏承压能力达到8MPa。MS型堵漏隔离液在河坝107井219.1mm尾管固井中成功应用,并在川东北地区和塔河油田进行了53井次的现场应用,取得了良好的堵漏效果。

水泥浆防窜能力综合评价方法

气窜是几乎所有天然气井固井都面临的难题。针对固井后早期环空气窜问题,分析了气窜发生的原因及国外水泥浆防气窜能力评价方法存在的局限性。基于早期气窜理论,结合室内固井工程试验,从水泥浆静胶凝强度过渡时间、体积收缩率、失水3个参数入手,利用模糊数学方法,建立了水泥浆防气窜能力评价数学模型,提出了一种新的评价方法,并通过评价D2-5井准177.8 mm尾管固井水泥浆的防窜能力,验证了该评价方法具备一定的准确性。

大湾404—1H井Ф273．1mm技套双级固井难点及对策

分析了大湾404～iH井Ф273．1mm技套双级固井的难点，参照国内外双级固井技术，从提高套管井内居中度、防漏及防窜固井工艺、提高水泥浆顶替3个方面，提出了保障大湾404—1H井Ф273．1mm技套双级固井质量的对策。对大湾404—1H井Ф273．1mm技套双级固井的扶正器的选型与分布、前置液体系及性能、提高水泥浆顶替等方面，提出了具体要求，并在整个施工中付诸实施。应用提出的技术措施顺利完成了大湾404—1H井Ф273．1mm技套双级固井，固井质量良好，能够满足继续钻进及开发的需要。

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。

杭锦旗区块漂珠-氮气超低密度泡沫水泥固井技术

为解决杭锦旗区块固井井漏难题,实现水泥浆一次安全上返形成完整水泥环,提高固井质量和保证井筒的完整性,开展了漂珠-氮气超低密度泡沫水泥固井技术研究。在漂珠低密度水泥浆体系中充入氮气,并加入发泡剂和稳泡剂,形成了高压充氮气发泡工艺,设计了密度为1.15~1.20kg/L的漂珠-氮气超低密度泡沫水泥浆;自主设计研发了机械注氮设备,配套了现场节流加回压装置,形成了超低密度泡沫水泥浆控压防漏固井技术。该固井技术在杭锦旗区块5口井技术套管固井中进行了应用,水泥浆均一次性安全上返。其中,JPH351井井下泡沫水泥浆平均密度为1.15kg/L,封固段长2 800.00m,固井质量优良。研究与应用结果表明,漂珠-氮气超低密度泡沫水泥固井技术可以解决杭锦旗及类似区块低压井固井漏失难题。

新型封隔式尾管悬挂器的研制及应用

为适应元坝地区高温高、高压、高含硫等,以及高固相井况条件,解决环空气窜问题,研发了新型封隔式尾管悬挂器。封隔器单元采用单胶筒结构,保证了工具的安全可靠性。防退卡瓦结合内部防退卡簧结构设计,有效减小了胶筒胀封后的回弹间隙,保证了封隔器的封隔能力。现场4口井的应用效果分析表明,该工具使用安全性及使用效果,总体上达到了设计要求,初步解决了元坝气田环空气窜难题。

防气窜固井分段设计方法

为指导防气窜固井压稳设计,避免过压稳或欠压稳,研究了防气窜固井分段设计方法。基于环空水泥浆液柱中不同深度的水泥浆因温度不同导致静胶凝强度增长速度不同,以及不同深度的压力损失也不同的实际情况,对环空水泥浆的液柱压力损失进行分段计算。设定水泥浆液柱静胶凝强度的增长自上而下是线性增长,通过调整水泥浆性能控制分段水泥浆静胶凝强度的发展,使尾浆静胶凝强度达到240Pa时,领浆平均静胶凝强度小于48Pa,建立了水泥浆液柱压力损失精确计算模型,提出了分段设计方法和压稳判定方法。在川东北地区100多口气井固井施工设计中应用该方法,固井防气窜成功率达到100%。该方法为防气窜固井环空设计提供了理论计算模型。

页岩气井压裂交变载荷水泥环密封能力研究

页岩气井压裂后的环空带压问题严重影响页岩气安全高效开发,且低弹性模量水泥浆体系及环空加压固井工艺有效降低页岩气井环空带压力的力学机理尚未明确。为此,针对页岩气井水平段和垂直段井筒结构差异,考虑水泥石残余应变,建立了环空加压固井提高水泥环界面径向应力与密封能力的计算方法,分析了环空加压压力和残余应变对界面径向应力的影响规律。研究结果表明:页岩气井压裂过程中套管内压周期变化将导致水泥环内外界面产生较大的径向循环载荷,进而引起水泥环残余应变和界面微环隙,最终造成水泥环密封完整性失效;针对不同水泥环残余应变值需控制环空加压压力下限以满足界面密封能力要求,环空加压固井增强垂直段水泥环密封能力的效果显著大于水平段的效果。现场应用效果显示,提供的模型计算结果与现场实际相符,可为该技术工程推广及应用提供理论支持。

纳米技术在建筑材料制备中的应用研究

建筑行业的世界正在被新技术和新材料所改变。纳米技术是建筑业开发新产品、大幅提高质量和开拓新市场的重大机遇。建筑行业接受纳米技术的速度一直很慢,但纳米技术创新对建筑设计和建筑有巨大的影响。文章回顾了纳米技术的发展,讨论了纳米技术在建筑材料制备中的应用优势和具体应用,包括纳米混凝土和纳米材料、涂料中的纳米颗粒、玻璃中的纳米颗粒、纳米粒子与钢铁。

机械充氮泡沫水泥浆固井技术在页岩气井的应用

复杂工况下页岩气井固井存在漏失、顶替效率低和密封效果差等难题,机械充氮泡沫水泥浆固井技术是解决复杂工况下固井难题的重要手段。为此,基于氮气气泡可压缩性,研究了泡沫水泥浆井内密度计算方法和控制方法,建立了泡沫水泥浆解决页岩气井固井难题的工艺和方法,并投入现场应用。现场应用结果表明:①在浅层漏涌同存的页岩气井中,低密度泡沫水泥浆的自膨胀性能有效防止固井水泥浆漏失及气侵;②在超低密度钻井液漏失井中,泡沫水泥浆固井实现了油基钻井液欠密度固井,防止了固井水泥浆漏失,固井质量更优;③在解决浅表层漏失及井壁垮塌问题井中,泡沫水泥浆以低于清水的密度实现水泥浆上返并固结井壁和堵漏,使浅表层漏失井建井周期缩短50%以上,经济效益显著。该技术对解决页岩气井复杂工况下的固井难题具有指导意义。

吉林油田浅层丛式水平井井眼轨迹控制技术

浅层丛式水平井技术是吉林油田扶余地区完善井网、高效开采的有效手段,而浅层丛式水平井的井眼轨迹控制是其成功实施的关键技术。通过对吉林油田扶余城区12号丛式水平井组井口间距小、井浅、井多等技术难点的系统分析研究及现场钻井试验总结,形成了一套完善的浅层丛式水平井井眼轨迹控制技术,即优化井口排布、直井段防斜打直、优选造斜点、轨迹误差保守计算、优化钻具组合、提高轨迹测量精度、有效防碰绕障和精细施工等。并利用该技术在扶余城区12号丛式水平井组顺利实施32口井(其中水平井23口,大位移定向井8口,直井1口),创下国内单个平台水平井数量最多的纪录。现场应用表明,浅层丛式水平井技术可成功解决因井场征地困难、地面受限等原因造成的储量难动用问题,为扶余油田受限油藏的集约、有效开发提供了一种新的途径和方法,具有广阔的应用前景。

川渝地区浅表层破碎带漏垮塌治理技术及应用

川渝地区浅表层破碎带溶洞发育,漏垮塌并存导致无法正常钻进,严重影响机械钻速,成为区域拦路虎。针对传统水泥塞密度高、滞留性差与溶洞漏失量大、难以填充的难题,利用泡沫密度低与压缩膨胀特性,开发超低密度泡沫水泥浆快干封堵体系,密度范围为0.7~1.0 g/cm~3,候凝时间短,24 h封堵强度高于2 MPa。建立氮气泡沫挤注封堵溶洞工艺方法,不仅提高了溶洞填充效果,而且起到了固结井壁的作用。现场应用5口井,封堵成功率为100%,一次性解决了漏、垮、塌并存的重大技术难题,一开钻完井周期缩短了72%,保证了后续优快钻进,为浅表层破碎带漏垮塌治理及同平台随钻堵漏提供了技术借鉴。

用于农药的改性羟乙基纤维素增稠剂

本文采用环氧烷烃GJS与羟乙基纤维素(HEC)反应制备了一种疏水缔合改性羟乙基纤维素增稠剂(HEC-GJS),考察了改性产物的结构、取代度(DS)及增粘性能。作为疏水缔合物,改性产物HEC-GJS在25℃、25g/L、不同剪切速率条件下,其表观粘度比改性前提高了10~500倍。本文研究成果对羟乙基纤维素疏水改性及其在农业和油田中的应用具有重要参考意义。

疏水缔合改性瓜尔胶

本文通过接枝缩水甘油基十六烷基醚对瓜尔胶进行疏水改性,从而大大提高了其增稠性能。通过在瓜尔胶上缩水甘油基十六烷基醚,考察反应体系和接枝基团对其流变性能的影响,实验发现,改性后的瓜尔胶的分子量剧烈下降,但粘性却大大高于原料瓜尔胶,说明接枝的长链烷基发生了疏水缔合效应,使得产物表现出优异的增稠性能。本文研究成果对瓜尔胶疏水改性及其为选矿中的应用有重要参考意义。