一种耐高温防腐防窜水泥浆体系的研究

目标区块属于高温高压井,且在钻进过程中发现大量的二氧化碳气体,需要构建一种集耐高温、防腐蚀、防气窜等功能于一体的固井水泥浆体系。经过抗高温衰退材料、防腐增强材料、高温降失水剂和高温缓凝剂的研选以及体系的优化和性能测试,成功构建出了一种适用于该区块的耐高温防腐防窜水泥浆体系,施工性能满足要求,防腐蚀、防气窜性能良好,抗高温衰退能力强,满足现场作业需求。

庆深气田古龙B井抗高温高密度防窜水泥浆研究与应用

针对古龙B井尾管固井水泥浆在超高温下稳定性不易保证、常规密度的水泥浆不满足应用要求等问题,研选出抗高温水泥浆外加剂及加重材料,设计出抗高温高密度防窜水泥浆体系。该体系具有耐高温、抗压强度高、防窜性能好等特点,并在古龙B井尾管固井中应用,水泥浆各项性能均满足固井要求,现场应用效果较好。

星探1井韧性防窜水泥浆技术

星探1井是吉林油田部署在长春双阳区境内的一口深层水平井,完钻井深为5758 m,水平段长为2015 m。针对该井漏失问题以及后期大型压裂对水泥环抗冲击能力要求比较高的难题开展研究,研发了具有“核-壳”结构的增韧防窜剂TA-1,基于此形成了韧性防窜水泥浆体系。TA-1具有弹性内核与柔性支链,能发挥增韧、成膜、与水化产物形成级配的作用。水泥浆性能测试结果表明,浆体稳定性好,稠化时间在150~350 min可调;SPN值达1.15,表现出较好的防窜能力;TA-1能降低水泥石弹性模量达29.5%,抗冲击能力提升16.4%,同时24 h强度大于20 MPa。韧性防窜水泥浆体系在星探1井固井中得到成功应用,解决了固井层内油气窜通和后期压裂水泥石易开裂等难题。

高浓度CO_(2)环境下高温防腐防窜水泥浆体系研究

恩平区块油田是南海东部第一个含CO_(2)气顶的油田,其气顶CO_(2)含量高达95.67%~96.78%,高温高浓度CO_(2)环境使水泥石长效封固能力降低,井筒完整性保障难度增大。在较高的压力环境下,CO_(2)呈现低黏度、高扩散性和高压缩性的超临界特性,使水泥石的腐蚀加剧,给开发井固井作业带来极高的挑战。研发了一类高温防腐剂C-FC和C-FA,通过无机材料和有机材料的协同作用以及优化颗粒级配技术,构建了在高浓度CO_(2)环境下密度在1.9~2.2 g/cm3高温防腐防窜水泥浆体系。室内体系评价实验表明,不同密度的高温防腐防窜水泥浆体系下水泥石结构致密,具有良好的防腐能力,室内在150℃、35 MPa、70%CO_(2)分压下水泥石腐蚀深度小于1.3 mm,抗压强度衰退率小于11%,渗透率增大率小于18%,具有良好的流变性能和防气窜性能。

SN井区抗高温液硅-胶乳防气窜水泥浆

SN井区井底静止温度高,气层非常活跃,压稳与防漏难度大,单纯胶乳防气窜水泥浆体系应用效果不理想。液硅乳液作为纳米级防气窜剂,活性SiO_2颗粒可参与水泥水化反应,具有增强水泥石强度、降低水泥石弹性模量和渗透率作用。在优化硅粉加量和粗细硅粉复配的基础上,研制出抗高温液硅-胶乳防气窜水泥浆,其具有API失水量小于50 mL、直角稠化、SPN值小于1、防气窜效果好、沉降稳定性好等特点;SEM和XRD分析显示,水泥石致密性好,水化产物中无Ca(OH)_2,而具有较多的雪钙硅石和硬钙硅石,高温下水泥石表现出良好的强度稳定性。液硅-胶乳防气窜水泥浆在SN井区进行了入井应用,实现了对高压气层的有效封固,取得了良好的效果。

一种低黏韧性双防低密度水泥浆的室内性能研究

陆丰油田大位移井储层渗透率低、欠压稳,容易发生气窜,造成固井质量不佳,存在底部高温区域沉降稳定性差、易漏等固井技术难题。针对这些难点,室内筛选3M高强抗压中空玻璃微球来降低水泥浆密度为1.4 g·m^(-3)的同时可以提高水泥石的抗压强度,选用纤维与胶乳混合作为增韧材料,降低了水泥石的渗透率,有效达到目的层增韧防漏的效果。该增韧材料协同防窜剂CT-1和膨胀剂EXP-1,提高水泥石的胶结强度,具有防漏防窜的作用。由上述主要材料协同其他相关水泥浆添加剂构建了一套具有低黏韧性兼具防漏和防窜性能的低密度水泥浆体系,该低密度水泥浆体系具有良好的流变性,自由液为零,且水泥石上部密度和下部密度差值均小于0.03 g·m^(-3),可以看出该韧性水泥浆体系具有优异的沉降稳定性能。低黏韧性双防低密度水泥浆具有良好的力学性能,抗压强度达28 MPa,弹性模量小于7 GPa,抗窜强度大于10 MPa·m^(-2),且抗窜效果较普通低密度水泥浆抗窜能力提高了81.2%,说明该水泥浆具有较强封隔能力,可以有效提高固井质量。

高温防气窜胶乳水泥浆的室内研究

为满足高温井固井对防气窜水泥的特殊要求,研制出了一种高温防气窜胶乳水泥浆体系。胶乳由苯乙烯(St)、丁二烯(Bd)、聚乙烯醇等制备而成,具有稳定性好的特点。介绍了胶乳的制备条件,室内评价并分析了胶乳的高温降失水性能、耐温性能以及胶乳水泥石的性能。利用美国CHANDLER公司7150型气窜模拟分析仪研究了胶乳水泥浆的防气窜性能。通过用X′Pert Pro X射线衍射仪分析水泥石受不同腐蚀介质腐蚀后的组分变化,研究了胶乳水泥浆的耐腐蚀性能。

高温多功能防气窜水泥浆体系在四川盆地海相超深井中的成功应用

针对四川盆地海相高温、高压、高含硫超深气井所面临的高温水泥浆沉降、气窜、水泥石强度衰退等主要固井技术难题,基于高温高压稠化仪模拟沉降稳定性评价方法、颗粒级配原理优选体系稳定材料,采用直接测定气窜和塑性态渗透率为辅助手段的防气窜评价方法优选防气窜材料,基于乌氏黏度计法的聚合物耐温能力评价方法来优选高温缓凝剂,采用正交法测试、热重法辅助分析180℃高温养护后水泥石抗压强度,优选高温稳定剂石英砂粒径和加量,研究出水泥浆和水泥石性能良好的胶乳弹韧性和低渗透防窜水泥浆体系。结果表明,①水泥浆体系在密度为1.90~2.30 g/cm^(3)、温度为150~180℃范围内具有良好的工程性能和应用前景,为解决该类固井技术难题奠定了基础;②加砂可缓解水泥石强度衰退,高温下,加砂量与抗压强度呈正向关系,相同加砂量下,只加细砂强度表现更优,但长期强度增加幅度不如粗砂;建议150℃和180℃时,硅砂加量分别大于35%和45%;③基于乌氏黏度计法的聚合物耐温能力评价方法能有效评价降失水剂和缓凝剂的抗高温能力,是快速筛选高温井关键处理剂的重要辅助手段;④建议进一步开展H2S介质等酸性气体对水泥石的腐蚀评价,有利于合理设计防气窜防腐水泥浆体系。

复合加砂抗高温防衰退水泥浆体系

普通加砂G级水泥无法满足异常高温固井,水泥石高温强度衰退严重。针对高温深井固井问题,开展了在145~180℃下35%硅粉加量水泥石强度衰退机理研究,探索了170~200℃高温下硅粉粒度、加量及硅粉复配对水泥石强度发展的影响规律,优化出抗高温防衰退水泥浆体系。研究结果表明:①在温度大于160℃下,加量为35%硅粉的水泥石养护30 h时开始强度衰退,温度越高,衰退越早;②根据粗、细硅粉对水泥石强度发展的影响,得出0.18、0.09 mm硅粉及液硅比例为30:60:10,复合加量70%时,可以抑制200℃水泥石强度衰退;③优化出抗温为170~200℃、密度为2.08~2.41 g/cm^3的复合加砂抗高温防衰退高密度防气窜水泥浆体系。通过以上研究,不但抑制了水泥石强度持续衰退,也改善了水泥石长期力学性能,对高温高压气井的良好封固提供技术支撑。

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。

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。

双凝抗盐防气窜水泥浆在超深气井LY1井的应用

LY1井是位于四川盆地东北的一口超深预探井,裂缝和溶洞异常发育,存在多个压力系统和含气层,二开采用φ273.1 mm套管回接固井,且井深5 289 m处有一盐水层,Cl-含量高达45 000 mg/L,固井作业需克服水泥浆窜槽、气窜、抗盐污染等难点,对水泥浆体系的抗盐防气窜性能要求高,为此,研究了过平衡压力双凝抗盐防气窜水泥浆体系。优选了抗盐、防气窜处理剂,且通过设计钻井液、隔离液、水泥领浆的密度梯级匹配来提高顶替效率,减少水泥浆窜槽机会,设计与水泥浆和钻井液混合液相容性强的化学冲洗液对混合液稀释分散。通过实验室评价及在LY1井的现场应用可知,该体系在Cl-含量高达91 025 mg/L的条件下抗盐性能良好,水泥浆性能指数SPN小于3,具有良好的防气窜能力,且固井作业顺利,声幅测井固井优质率达75.23%,合格率达100%,为该地区超深井的复杂固井作业提供了宝贵经验。

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。

韧性防气窜固井水泥浆体系研究

为开发具有较好韧性和防气窜性能的水泥浆用于气井固井,研究了用于水泥浆体系设计的增韧剂、防气窜剂等添加剂材料,构建了韧性防气窜水泥浆体系,并对水泥浆体系性能进行评价。实验结果表明,通过添加剂研究,构建的水泥浆体系配方为:100%G级油井水泥+44%淡水+2%微硅+2%降失水剂RL-30+0.5%分散剂ERA60+0.5%缓凝剂HN-3+2%防气窜剂AGC-1+3%增韧剂ETA-30。开发的韧性防气窜水泥浆体系在不同温度条件下流变性好,失水量低,稠化时间可调,浆体稳定,抗压强度满足固井施工的要求,各项施工性能较好。此外,开发的水泥浆体系的防气窜性能优异,韧性高,抵抗外部载荷破坏能力强。

大港歧深地区耐高温防窜低密度水泥浆研究及应用

歧深6井三开井段井温高、封固段长、油气活跃易窜、井漏,需要低密度、高强度、低失水、低污染、流变性好的水泥浆进行单级固井。室内通过对水泥浆优选、外加剂优选及配方研究,确定四川嘉华G级水泥加硅粉作为固井水泥,外加剂为BCT系列,并优化了配方。室内试验表明,该配方具有易成膜、流变性易调节、水泥浆体系密度低的优点。现场应用表明,耐高温防窜低密度水泥浆强度高,稠化时间易于调节,并具有低失水量、低污染、防窜和防漏等性能,有利于保护产能,满足了深井固井的各项指标。

海洋高温高压气井固井防气窜水泥浆研究

性能优良的水泥浆是保证固井质量的关键因素 ,水泥环空气体窜槽对油气田开发将造成非常严重的后果 ,一旦气窜发生 ,即使花费大量的人力物力进行挤水泥 ,也难于修复到未气窜的封固状态。因此 ,优选有效的防气窜添加剂 ,研制性能良好的防窜水泥浆就显得十分重要。文中根据海洋高温高压气井的特点 ,提出了一套综合适用于高温高压固井的防气窜水泥浆设计的方法。设计出了密度 2 .40 g/cm3 ,适合循环温度为 12 5℃和 16 3℃的海洋高温高压气井固井的高密度防窜水泥浆体系。

高温防窜水泥浆体系的开发与应用

高温高压气井固井的主要风险之一缘于水泥浆类型的选择和气窜的发生。水泥浆体系的组成和配制方法往往是产生气窜的主要因素,又往往是防窜中需注意的主要技术。一个良好的水泥浆体系应具有防窜功能,并能将高温高压固井的风险减少到最低限度。研究了高温高压对水泥浆主要性能的影响,水泥浆体系与气窜的关系,提出高温防窜水泥浆的设计方法,高温防窜水泥浆性能的特殊检验方法和质量保证控制程序,并开发出一套适合于高温高压气井固井的水泥浆体系。该体系的应用增加了高温高压固井作业的可靠性,提高了固井质量,促进了高温高压固井技术的发展。

抗腐防窜水泥浆在乌国气井固井中的研究与应用

乌兹别克斯坦布哈拉-卡尔西地区油气资源丰富,开发有多个气田,由于该地区产层气体活跃,且含有H_(2)S和CO_(2)等有害气体,固井有效封固难度很大,尤其在投产后会逐渐出现环空带压现象。通过研究抗腐防窜水泥浆体系,并结合气井防气窜固井工艺技术,该地区的环空气窜现象得到有效缓解,成功保障各气田安全快速开发。

顺南区块抗高温高性能水泥浆体系研究与应用

顺南区块地层温度高、压力系统复杂、气层活跃、对固井质量要求高。为此,开展抗高温高性能水泥浆体系研究,将优选出的胶乳防气窜剂和新型纳米液硅防气窜剂二者有机结合,借助致密充填、活性胶凝等方式一方面可以提高防气窜性能,另一方面也可以改善水泥石力学性能;借助不同粒径硅粉复配与加量优化,增强水泥石高温稳定性,研制出抗高温高性能水泥浆体系。该水泥浆静胶凝强度发展快,水泥石高温强度高、高温稳定性好,且水泥石渗透率低,有利于防止气体渗流;物模实验显示,12.7mm水泥环可满足40MPa套管内压交变下水泥环的密封完整性,在顺南X1井应用效果良好。

适于平湖高温高压大位移井固井的水泥浆体系构建

平湖油气田油气生产形势严峻,油藏剩余油分布越来越复杂;该地区固井存在气窜风险,封固段较长存在固井漏失风险、井壁稳定性差等问题。通过固井技术难点分析及平湖地区水泥浆性能技术分析,主要针对弹性乳液、增强防窜剂GS12L、增韧防漏纤维、非渗透剂及缓凝剂材料的筛选,构建了一套适合平湖气田的抗高温韧性防窜水泥浆体系。通过在水泥浆体系中添加非渗透剂BX82L优化了水泥浆配方。试验结果显示,BX82L能够显著改善水泥浆与油基界面的胶结强度,I、II界面胶结强度均得到了显著提高。该水泥浆体系具有较好的防窜性能,能够有效抑制油气上窜。