页岩气固井高密度防窜韧性水泥浆体系研究

随着页岩气开发的深入,由于深层页岩气井垂深较深、地温梯度高、页岩地层孔隙压力、地层破裂压力相对较高,在固井作业中,为了达到良好的顶替效果,固井水泥浆的密度较高。高密度水泥浆往往存在固相材料多、浆体黏度高、流动性差、高黏度下水泥浆密度难控制问题;水泥浆加重剂加量大、易沉降,存在稳定性问题;高密度水泥浆中水泥占比相对少,抗压强度低,存在防窜问题。通过开发纳米防窜剂与复合加重剂形成了新的页岩气固井用高密度防窜韧性水泥浆体系,现场应用效果较好,能够为后期深层页岩气井固井提供技术支撑。

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。

柴达木盆地北缘断块带高密度防窜水泥浆固井技术研究与应用

针对柴达木盆地北缘地区油气水层分布段长、压力异常的固井难点 ,从加重剂、外加剂、防窜性、抗盐性等方面对高密度水泥浆进行了系统研究 ,提出了设计高密度水泥浆的原则和要注意的问题及对加重剂性能的要求 ,筛选出了合适的具有良好防窜性能的降失水剂 ,形成了一套适合柴达木盆地北缘地区固井的高密度防窜水泥浆体系。综合应用G6 0 -S高密度水泥浆固井技术在冷科 1井 2 4 4 .5技术套管双级固井、 139.7生产套管双级固井中获得成功 ,固井质量分别为合格、优质。

长垣区块调整井高密度防窜水泥浆研究与应用

大庆油田长垣部分区块调整井,受断层遮挡、注采关系等因素的影响,存在异常高压区域;高压层压力系数在2.0以上,钻进中易发生油、气、水侵等事故;固井过程中,若不能压稳地层,则会出现油、气、水窜现象,或者在水泥浆候凝期间出现此类情况,严重影响了固井质量。为此,进行高密度防窜水泥浆体系研究。通过室内综合实验研究,优选合适的加重材料及水泥浆外加剂,研制了密度为2.10~2.40g/cm3的低温高密度防窜水泥浆体系,该体系具有抗压强度高、防窜性能好、渗透率低等特点,能够保证固井质量和施工安全,现场应用效果较好。

威远页岩气水平井高密度防窜水泥浆固井技术

威远地区页岩气井固井存在地层压力高、水泥封固段长、顶底温差大、后期需要进行高能射孔完井和多级压裂作业等特点,这些部对水泥浆性能提出了较高的要求,针对这些问题,采用降失水剂DRF-120L、高温缓凝剂DRH-200L、高温稳定剂DRK-3S、胶乳防窜剂DRT-100L和精铁粉研究出了密度范围为2.20~2.40 g/cm^3的高密度防窜水泥浆体系,研究结果表明,该水泥浆体系具有稳定性好(上下密度差为0)、流动性好、无游离液、失水量低(小于50 mL)、弹性模量低(小于7 GPa)、抗压强度适中和防窜能力强(过渡时间均小于10 min,SPN值均为1.47~1.80)等特点,其各项性能指标达到了川南地区页岩气井的固井要求,截至2015年3月底,该体系已在盛远地区应用了13口井,截至2015年6月底,在已进行电删的6口井中,4口井优质,2口井合格,固井质量均较好。

川东北地区高密度防气窜水泥浆体系研究

川东北地区地质条件复杂,存在多套压力系统,同一口井易出现塌、漏、涌、卡等异常情况,而且该地区气层活跃,经常钻遇高压气层,固井防气窜难度大。针对该地区高压气井固井难点,对水泥浆各项性能提出了要求,认为应制备具有良好防气窜能力的高密度水泥浆体系。通过优选高密度外掺料及高温防气窜剂,并以紧密堆积理论为指导,设计了高密度防气窜水泥浆。室内试验和现场应用结果均表明,设计的高密度防气窜水泥浆流动性好、浆体稳定、稠化易调、失水量小、强度高,防气窜性能良好,可满足川东北地区高压气井的固井要求。该水泥浆体系在川东北地区的龙16井、剑门1井和富顺1井等应用了5井次,入井水泥浆密度最高2.50 kg/L,气层固井质量良好。

高密度防窜水泥浆在红北1井的应用

红北1井是青海油田一级井控风险井,也是该油田地层压力最高的一口井。为解决该井的防窜固井难题,研制了密度为2.40 g/cm^3的高密度防窜水泥浆体系,该体系选用需水量相对较少的赤铁矿粉作为加重剂;为提高稳定性加入一种超细非晶态微粒CEA-1作填充剂,其能吸附大量自由水,并具有较高反应活性;选用一种以乳胶纤维为主料,以氯化钙、氧化钾为辅料,经混合研磨而成的防窜剂FLOK-2;优选了在高固相含量水泥浆中减阻效果良好,以羧酸为主料以亚硫酸钠为辅料聚合而成的减阻剂FS-13L。实验表明,水泥浆防窜性能SPN小于3;温度变化±5℃时,体系稠化时间变动值不超过44 min,密度变化±0.05 g/cm^3时,流性指数在0.71~0.59之间变化,稠度系数在1.06~3.14 Pa·sn之间变化,体系稳定性好,满足现场施工要求。同时研制了与钻井液相容性好的冲洗隔离液:水+320%赤铁矿粉+35%冲洗剂OCW-1L+10%CEA-1+4%隔离剂O-SP。应用效果表明,在提高浆体防窜能力的前提下,结合采取其他配套技术措施,保证了该井固井质量和施工安全。

高密度防气窜水泥浆体系在川东北元坝气田的应用

在地层压力大、井身结构复杂的深井或气井固井,容易发生环空气窜,致使水泥石胶结强度降低,影响油气井固井质量。通过水泥浆粒度优化、缓凝剂与防气窜剂优选,配制出防气窜效果、流动性和沉降稳定性好的高密度水泥浆体系,现场应用效果良好。

防窜双凝高密度水泥浆体系研究与现场试验

水泥浆的性能是固井的关键,直接决定着一口井固井质量的好坏,水泥浆密度、稠化时间、强度、析水等一系列指标都改变水泥浆性能。根据水泥外加剂的作用,经过室内研究,在水泥浆中加入降失水剂、分散剂、调凝剂、消泡剂等外加剂,优选出适合该区块固井的防油气水窜双凝双密度水泥浆体系。在某生产油井固井现场试验,固井质量合格率100%,优质率98%以上,取得了良好的效果。

胜坨地区高密度水泥浆体系的设计与应用

针对胜坨地区油气井原始地层压力高,固井作业时易发生气窜等问题,进行了高密度抗盐水泥浆体系研究。应用紧密堆积和颗粒级配原理,使用微硅与铁矿粉进行颗粒级配,并优选了铁矿粉和沃尔德的外加剂,配制出高性能的高密度水泥浆体系。对该水泥浆的稳定性、稠化时间、防气窜性能、流变性能进行了室内评价,试验表明,该体系在较大温度范围内具有浆体沉降稳定性好、密度在1.90～2.60g/cm3范围内可调、游离液为零、流变性好、失水量小、强度高、稠化时间可调等特点,而且具有良好的防气窜性能。该高密度水泥浆体系已成功应用于胜坨地区坨720等井以及胜利油田、新疆等高压油气层地区固井作业中,现场应用表明,该体系的流变性能、初始稠度、失水量、稠化时间、抗压强度等指标均能满足施工要求,固井质量优良,可进一步推广应用。

精铁矿粉高密度水泥浆体系研究与应用

文章选用高密度(5.05g/cm3)精制铁矿粉做加重剂,调整其粒度分布,优化干灰组分比例,确定最优水灰比,通过多种水泥外加剂优化组合来调整高密度水泥浆性能,实现了水泥浆流变性、稳定性和抗压强度三者相协调。研制出密度2.10～2.40g/cm3的高密度水泥浆体系,水泥浆API失水量小50ml;流变性好;稳定性高;SPN值小于3,有较好的防气窜性能;稠化时间可调;水泥石早期强度高大于14MPa。高密度水泥浆体系在龙岗61井的高压天然气井中应用,一次性成功封固0～4065m的井段,并取得良好封固质量。

精铁矿粉加重水泥浆体系研究与应用

为满足四川油田高压天然气井固井对水泥浆＂压稳、替净、封严＂的要求,选用高密度（5.05 g/cm3）、过孔径为74μm筛的精制铁矿粉作加重剂,并调整了其粒度分布,优化了干灰组分比例,确定了最优水灰比（0.29-0.35）;同时通过多种水泥外加剂优化组合（SD18、SDP-1、SD35、SP）来调整高密度水泥浆性能,实现了水泥浆流变性、稳定性和抗压强度3者相协调,使水泥浆具有良好的动态和静态特性,研制出了密度为2.10-2.40 g/cm3的高密度水泥浆。该水泥浆API失水量小于50 mL,流变性好,稳定性高,SPN值小于3,有较好的防气窜性能,稠化时间可调,水泥石早期强度大于14 MPa。该高密度水泥浆体系在龙岗61高压天然气井中进行了应用,一次性成功封固4 065 m的井段,评价结果表明,其优质率为43.75%,中等质量井段占42.13%,单井合格率达85%以上。

酒东高密度长封固固井技术

为满足勘探开发及后期酸化压裂改造需求,玉门油田在酒东区块布设了定向井,技套要求水泥返至井口,完井采用尾管悬挂,悬挂点选在直井段,悬挂井段超过1000m,该区块完井钻井液密度高,矿化度高、井底温度高、封固井段长,地层安全压力窗口小、井下条件复杂、井眼不规则,固井质量难以保证。为了保证施工安全及固井质量,针对性地对套管顺利下入、管串居中度、水泥浆的稳定性开展室内研究、评价,从提高套管居中、改进注替参数、优化水泥浆性能等方面开展工作。最终形成玉门油田酒东高密度长封固固井配套技术。

川东北地区高压防气窜固井技术

川东北地区地层条件复杂,井深,气层压力高,固井防气窜的难度大。要提高高压气井的固井质量需要设计合理的液柱结构确保压稳,应用具有良好防气窜能力的高密度水泥浆体系,并采取合理的固井工艺。通过采用Gaudin-schutzmann粒度分布方程来优化高密度水泥浆体系的粒度分布,使其达到紧密堆积状态;优选防气窜能力强的添加剂,来提高水泥浆体系防气窜性能;应用新型分段气窜预测模型来进行防气窜预测与压稳设计,以优化环空液柱结构。高密度防气窜水泥浆体系在川东北地区的河坝2井、元坝2井等应用了10井次,入井水泥浆最高密度2.41 kg/L,气层固井质量均达到优质。

缅甸Pyay油田复杂地层防漏防窜固井技术

缅甸Pyay油田IOR-4区块地层复杂,具有多套压力体系,固井过程中易出现高压气侵、井漏等复杂情况,常规尾管固井的固井质量较差。为提高固井质量,PSC-101井采用了新型封隔式尾管悬挂器与高密度低黏切水泥浆体系相结合的固井工艺技术,有效解决了该油田复杂地层的固井难题,固井施工顺利,固井质量良好。采用的封隔尾管悬挂器具有良好的悬挂套管和封隔重叠段的作用,而高密度低黏切水泥浆体系具有良好的综合性能和较强的防气窜能力。该固井工艺技术的进一步完善和推广,必将加快缅甸Pyay油田的勘探开发进程。

国内外高温深井固井技术研究现状

随着当今探井向深井、超深井的发展,高温深井的固井也变得越来越重要。高温深井中,经常遇到高压油气层,需要用高密度水泥浆体系来平衡地层压力,同时为了防止高压地层油气水窜,需要在体系中加入防气窜剂;为防止高温油气井、气采井、地热井中温度压力的变化引起的应力破坏水泥环的整体性,国外开发了柔性水泥浆技术;另外对于含有CO2腐蚀的高温油气井,国内外常采用特种水泥体系。本文详细介绍了这几种高温深井固井新技术以及它们在国内外的的应用发展现状。

高石梯-磨溪区块高压气井尾管固井技术

针对西南油气田高石梯-磨溪区块高压气井φ177.8 mm尾管固井遇到的气层活跃、安全密度窗口窄、流体相容性差及高温大温差等问题,制定了相应的固井技术措施。开发了适合高温大温差固井的自愈合防窜高密度水泥浆体系,并进行了室内研究。结果表明:该体系密度为2.0~2.8 g/cm^3,现场一次混配可达2.6 g/cm^3以上;适应温度为常温~180℃;浆体的上下密度差不大于0.05 g/cm^3;失水量不大于50 mL;稠化时间与缓凝剂掺量具有良好的线性关系,稠化过渡时间不大于10 min;静胶凝强度过渡时间不大于20 min;24 h抗压强度大于10 MPa,水泥石顶部48 h抗压强度大于3.5 MPa,低温下强度发展快,形成的水泥石体积稳定不收缩,具有类似韧性水泥的力学性能;遇油气产生体积膨胀,保证了界面胶结质量和密封完整性,降低了固井后发生气窜的风险。该固井技术在高石X井和高石Y井中进行了应用,固井优质率和合格率得到较大幅度提高,水泥环后期不带压,获得良好应用效果。

安岳气田磨溪009-4-X2井尾管固井技术

针对磨溪009-4-X2井φ177.8 mm尾管固井存在的井底温度高、封固段长、油气显示活跃且跨度长、钻井液密度高且污染严重、下开钻井液密度降低等难题,通过开展加重材料进行优选、对膨胀增韧机理、污染机理、优化工艺参数等研究,形成了高强高密度韧性防窜水泥浆体系、高效抗污染/冲洗隔离液体系及配套工艺技术等措施,解决了顶部水泥浆强度发展慢、高密度水泥石韧性改造难度大、水泥浆与钻井液污染严重、界面胶结质量差等问题,保证了固井施工安全,固井质量合格率为94.5%,优质率为74.8%,解决了固井质量差的难题,为该区块整体固井质量的提高提供技术支撑,为安岳气田高压深井的安全高效开发提供保障。

临兴地区浅层气井钻固井技术研究与应用

针对临兴地区上部压力高下部压力低、浅层气地层成岩性较差,可钻性好,造浆性强,钻进过程中易发生憋漏现象,固井作业需要全封,井底压力高,易发生漏失的问题。通过井身结构优化,采用一开导管封固技术、强封堵高密度钻井液技术、随钻压力控制技术、防气窜水泥浆+管外封隔器固井技术等,形成一套高效钻井技术,成功地解决了浅层气井开发难题,实现了安全、高效开发。

缅甸M区块推覆体地层固井技术

缅甸M区块推覆体地层具有"浅层异常高压,地层破碎和地温梯度倒挂"等特点,中海油开展了"低温高密度防气窜水泥浆"、"双作用前置液"和"高压浅气层固井工艺"等技术研究,优选出适合于推覆体地层固井的防气窜水泥浆、双作用隔离液和防气窜固井工艺。2009年缅甸M区块的四口探井固井,一次成功率100%。