一种超低密度水泥浆抗高温降失水稳定剂QX-2的制备 与性能评价

为克服高温条件下超低密度水泥浆减轻剂游离上浮、聚集等问题,通过水溶液聚合法利用单体N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAM)、二乙烯苯(DVB)、对苯乙烯磺酸钠(SSS)和N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)制备了抗高温降失水稳定剂QX-2,通过傅立叶变换红外光谱(FTIR)对其分子结构进行了表征,并考察了其对超低密度水泥浆体系的沉降稳定性能、降滤失性能、流变性能、稠化性能、水泥石抗压强度、抗盐性能的影响。结果表明,抗高温降失水稳定剂QX-2在温度高达150℃的超低密度水泥浆体系中仍具有较好的沉降稳定性能和降滤失性能,其上、下层密度差在0.03 g·cm^(-3)以内;QX-2能保证超低密度水泥浆的稠度系数稳定,具有良好的流变性能;QX-2能使水泥石抗压强度增强,有利于提高超低密度水泥浆体系的固井质量;QX-2具有优良的抗盐性能,可拓宽超低密度水泥浆体系的应用环境。

超低密度水泥浆体系设计和研究

欠平衡钻井的发展和某些低破裂压力地层要求固井水泥浆密度低于1.20 g/cm3,有些甚至要求水泥浆密度低于1.00 g/cm3。为此,引入了超低密度水泥浆的概念;分析了所使用的减轻材料选择依据,提出超低密度水泥浆设计原理,超低密度水泥浆密度可达0.96 g/cm3;讨论了超低密度水泥浆稳定性、失水、强度等性能,并对超低密度水泥浆的综合性能进行了试验,结果表明其综合性能优良,可以满足各种固井工程的应用要求。

枣园油田安山岩油藏超低密度水泥浆固井技术

为解决常规密度水泥浆体系在安山岩油藏固井过程中易漏失和封隔质量差的难题,优选视密度为0.70 g/cm^3的空心玻璃微珠作为减轻材料,依据紧密堆积理论,添加微硅和纤维等外加剂,提高水泥石的强度,从而形成了密度为1.20 g/cm^3的超低密度水泥浆体系。对其流变性、沉降稳定性、抗压强度、界面胶结强度进行了评价实验,结果表明其综合性能优良。现场实施5井次,固井质量均合格,油井射孔后获得高产。该技术对大港油田特殊岩性、易漏地层的固井具有借鉴和指导意义。

超低密度水泥浆体系在鹤煤3井固井中的应用

鹤煤3井在360-1030m井段共发生8次漏失。其计漏失钻井液100m^3。通过优选水泥浆体系,采用舍有特种纤维防漏增韧和助防漏材料的低密度和超低密度两种水泥浆体系相搭配进行固井，有效地防止了井漏，固井质量良好。超低密度水泥浆体系在该井的成功应用，为该区块大面积开发煤层气提供了强有力的技术保障。

超低密度水泥浆体系研究

针对低压易漏失井的固井漏失问题,研发出一种温度范围45～75℃、密度范围1.10～1.30g/cm3中低温超低密度水泥浆体系（该水泥浆体系由水泥、增强材料、减轻材料以及固井外加剂构成）.对水泥浆体系减轻材料进行了选择性研究,对增强材料及材料的整体粒度分布进行了优化配级研究,并对该水泥浆性能进行了综合测试.该超低度密度水泥浆在52℃下,24h抗压强度大于9MPa,上下密度差0.03g/cm3,流动度18cm,API失水量50ml以内,零游离液,综合性能良好,能够有效解决低压易漏井固井过程中的漏失问题,保证固井施工质量.

低成本超低密度水泥浆体系研究与应用

针对低压易漏失、长封固段地层的固井难题,同时适应当前油气勘探低成本战略,开发出一种复合增强材料BCE-650S。该材料具有稳定性好、高活性、高蓄水等特点,且来源广泛、价格低廉。对其辅以适当外加剂,形成了密度在1.20～1.30 g/cm^3的超低密度水泥浆体系。该体系在扩大水灰比、降低密度的同时,还具有优良的性能,使低密度水泥浆的成本大幅降低,水泥浆在60℃养护24 h后的抗压强度大于8 MPa,72 h抗压强度在10 MPa以上;浆体稳定性、耐压性能良好;失水量可控,稠化时间可调,满足施工要求。该体系已经应用于吉林油田,现场固井效果良好,具有推广应用前景。

1.15 g/cm^(3)超低密度水泥浆的研究与应用

针对鄂北工区低压、易漏失地层的固井难题,中原固井公司通过研发轻质水泥,优选高强空心玻璃微珠减轻材料,与超细微硅进行级配,建立三级级配模型,确立了超低密度设计构架。选用AMPS类降失水剂、低密度增强剂、早强剂、缓凝剂等外加剂优化浆体性能,研究出一套高强度超低密度水泥浆配方,该水泥浆适用温度为60~120℃,密度为1.15 g/cm^(3),失水量为40~42 mL,游离液量不大于1.0%,稳定性密度差为0,300 min内稠化时间可调,呈直角稠化;常压40℃下72 h水泥石抗压强度为12.1 MPa,满足现场施工需求。开展混拌工艺研究,建立了分级混拌工艺,混拌大样与小样水泥浆性能符合率达到了98%,保证了水泥浆性能的稳定。通过在鄂北大牛地区块D12-P42、D17-2及DK13-FP1井等3口井的应用,固井过程中没有发生漏失,固井质量合格率为100%,实现了井筒的完整性,为低压易漏地层固井提供了技术支撑。

关于非泡沫超低密度水泥浆体系应用的建议

由于中国存在大量的低压、易漏油气井,目前超低密度水泥浆体系在固井中的应用日益增多。由于减轻材料的密度小、抗破碎性能有差异以及超低密度水泥浆体系固液相的密度比低等原因,运用常规水泥浆体系的设计标准、实验方法、混浆操作会产生错误和问题,影响水泥浆性能的稳定,因此需要根据减轻材料的物性以及水泥浆设计密度对超低密度水泥浆体系现场试验及混浆方案做出针对性改善。从减轻材料、液固比、井下环境、抗压强度实验、水泥浆质量、混灰和转运过程以及现场混浆等方面,对超低密度水泥浆体系应用中出现的问题进行了探究,并分别提出了微珠的选择标准、液固比的最优窗口、井下环境的校正、强度实验方法的选择、水泥浆性能的控制、干灰质量保障措施以及LVF动态混浆系统等相关建议,对提高超低密度水泥浆体系固井作业的成功率有指导意义。

超低密度水泥浆体系设计与室内研究

针对我国大量存在的低压易漏井固井水泥浆低返等问题,同时适应当前油气勘探低成本战略,设计研发低成本复合减轻材料及超低密度水泥浆体系。通过优选减轻剂,结合紧密堆积理论,优化颗粒配比,设计研发复合低密度减轻剂;通过室内实验,开发1.15~1.20 g/cm^3超低密度水泥浆体系并优化其综合性能,达到性能优良,成本较低,满足各种固井工程的应用要求,适合大规模生产应用。

煤层气井超低密度水泥浆体系研究

煤层气固井具有井身浅、井底温度低、稠化时间长、流动性差、失水量大、易发生气窜等特点,常规水泥浆体系无法满足该类井的固井要求。依据颗粒级配原理,利用分形级配模型得出固相材料的理论配比,通过优选外加剂配制了超低密度水泥浆体系。性能评价试验表明,该体系的悬浮稳定性和流变性能较好,失水量和析水率很低,稠化时间可调范围大,同时早期形成的水泥石也具有较高的抗压强度,由此说明该超低密度水泥浆体系在低温条件下具有较好的综合性能。

低成本超低密度水泥浆体系研究与应用

结合杭锦旗地区低漏失压力井和“低成本”油气勘探开发战略,利用复合减轻剂HBJQ-1开发1.15 g/cm^(3)低成本超低密度水泥浆体系。该体系具有成本较低、浆体稳定性好、流变性能良好、稠化时间可控、早期强度升高快等特点。针对杭锦旗地区低漏失压力井JG2PA9H漏失严重,井径不规则,地层安全压力窗口窄等难题,通过优化下套管防漏技术措施、浆柱结构设计、前置液设计和优化注、替排量等技术措施,使用1.15 g/cm^(3)超低密度水泥浆实现了该井一次上返全井封固,固井质量良好,且体系成本较低,满足油气田后期开发需求,适合规模推广应用。

一种超低密度高强度水泥浆配方的优选

利用PVF最大化原理,选用漂珠、水泥、玻璃微珠以及微细水泥构成4级颗粒填充体系,设计出了一种密度为1.15g/cm3的超低密度高性能水泥浆。对材料的来源进行了优选,对外加剂的作用机理进行了分析。该超低密度水泥浆稳定性好,析水量为0,失水量小于50mL;稠化时间在220～320min之间可调,基本成直角稠化;具有较高的早期强度,在中低温条件下的24h水泥石强度大于11.0MPa,在90℃时的24h强度达到12.0MPa;解决了长期困扰超低密度水泥浆存在的浆体稳定性差、候凝时间长、早期强度低等问题,具有良好的施工性能。

超低密度早强水泥浆在天然气井固井中的应用

在天然气井固井中 ,上部固井质量一直存在问题。为了提高固井质量 ,达到保护套管的目的 ,研制了新型水泥浆体系。经室内研究 ,选择了减轻剂的种类与粒级配比 ;根据低密度水泥浆的性能要求 ,确定了配方 ,并对该配方进行了触变防漏特性及稳定性分析 ,形成了具有体系稳定、水泥浆密度波动对水泥浆体系产生影响较小、抗漏失能力强、早期强度发展快等特点的超低密度水泥浆体系。经现场试验 ,获得了较好的效果。

低碳高强度超低密度油气井水泥浆的研制

针对长封段固井要求及后期进一步提高固井质量目的,常采用超低密度油气井水泥浆来封固.为满足超低密度油气井水泥浆技术要求,只能选用价格昂贵、优质的减轻材料进行配制,但水泥浆又普遍存在强度尤其是早期强度偏低、基材比例较高等问题.为此,本文选用一种平均粒径细、早期强度高的1^(#)G级油井水泥为原料,优选膨胀珍珠岩为减轻材料,与粉煤灰、矿粉、硅灰等掺合料进行复配,同时采用合适油井水泥外加剂优化浆体性能,进而制备出一种高强度、低碳、低成本的超低密度(1.16 g/cm^(3))油气井水泥浆,并对水泥浆性能进行测试.结果表明,该体系水泥浆具有浆体强度高、沉降稳定性好、流动性好、稠化时间可调、失水量低等优异性能,各项技术指标均符合西北各油田项目部要求,并已在油田工程成功应用.

超低密度水泥浆减轻剂材料性能分析

随着油田的发展,压力系数比较低的超深井油藏相继投入开发,这对固井水泥浆密度的要求也越来越高,如果注水泥密度过高,循环压力会超过弱地层的破裂压力而导致漏失问题的发生。为降低密度,要求必须要优选超低密度的材料。由于其浆体度比常规水泥密度低,因此,其对于超深井长封固或全井封固等固井施工具有良好的适用性,其不但能够以较低的液柱压力用于地层,避免造成水泥浆注替过程中发生漏失,同时由于其超低密度的特殊能进一步为实现平衡压力固井提供了条件,对于实现减少注水泥施工及其水泥候凝过程对产层的污染提供了可靠的技术途径。因此,开展超低密度水泥浆减轻剂材料性能分析,对于成功实现低压易漏失地层特殊固井要求井的固井施工具有非常重要的意义。

低密度高强度水泥浆体系研究与应用

以颗粒级配原理和紧密堆积理论为依据,采用漂珠或玻璃微珠等作减轻剂,与水泥、超细材料和悬浮稳定材料进行粒度级配,经过实验复配出3种适用于不同密度段的减轻增强材料,同时研究出了低密度早强剂和适用于密度低于1.30 g/cm3体系的抗温耐盐成饼AMPS类降失水剂。在此基础上,研究出密度为0.98～1.30 g/cm3的超低密度水泥浆和密度为1.30～1.60 g/cm3的低密度高强度水泥浆。该体系适用于45～120℃的井况,稠化时间可调,具有较高的早期强度(24 h强度大于10 MPa),API失水量小于60 mL,无游离液,流动性好,具有优异的稳定性,能有效地封隔油气水层,缩短候凝周期。超低密度高强度水泥浆及低密度高强度水泥浆已在储气库井中得到广泛应用,取得了良好的效果,解决了现场的技术难题。介绍了该水泥浆在双6-H3323井的固井应用情况。

煤层气超低密度固井技术研究与应用

针对煤储层低压、低渗、胶结性差等特点引发的固井难题,通过减轻剂、水泥体系基准配方、低温早强稳定剂、降失水剂和分散剂的实验优选,研发出中空玻璃微珠超低密度水泥浆体系,并研究设计了暂堵型前置液体系,形成了煤层气超低密度固井技术。优选的中空玻璃微珠减轻剂的表面不存在孔洞等毛细孔道,具备很好的耐压和抗剪切性能。超低密度水泥浆体系具有无游离液、浆体稳定、API失水量小(≤45 mL/30 min)、稠化时间可调、低温早强等优异性能。暂堵型前置液体系控制滤失能力强(≤19 mL/30 min),能有效地封堵住3号煤层岩芯的裂缝和孔隙,与水泥浆相容性良好。应用研发的超低密度固井技术在沁南示范区成功进行了2口井的现场试验,固井水泥浆密度分别为1.15,1.20 g/cm3,固井质量合格率为100%,优质率达到96%以上。

塔河油田T737超深井超低密度固井技术

T737井是塔河油田 7区西北部构造上部署的一口评价井 ,该井的设计井深为 6 0 4 5m ,实际完钻井深6 0 77m ,采用 12 7无接箍尾管和 1.2 0g/cm3 的高性能超低密度水泥浆固井技术 ,属于超深井、小间隙、超低密度、尾管固井范畴。介绍了该井的固井技术难点 ,固井技术措施、水泥浆体系的优选、现场应用及认识与体会。

伊朗特低压、高含硫老油气田的钻完井技术

伊朗M特低压老油气田是高含硫化氢裂缝性碳酸盐岩油气田,经过半个多世纪的开采,油气层压力梯度下降至0.35MPa/100m,已成为废弃老油气田。为实现该老油气田的二次开发,针对其所面临的特低压、高含硫钻完井技术难点,研究并形成了适合于该区的钻完井及试油配套技术,主要包括井身结构优化、井眼轨迹优化设计与控制、可循环微泡沫钻井液体系、超低密度高强度水泥浆体系、含硫化氢井的安全钻井、电潜泵试油等技术。应用这些技术成功地完成3口直井和7口水平井的钻井任务,试油并获得高产,取得了显著的经济效益。

塔深1井固井技术

塔深1井是一口特深科学探索井,因井深引发的各种问题极大地增加了固井的风险。为提高固井质量,保证各开套管安全下送到位,采用内插法固井解决了超大套管固井的窜槽问题;采用单级双封固井工艺解决了超长易漏封固段固井质量、水泥浆密度与漏失的矛盾;采用先悬挂后回接的固井工艺实现超长管柱固井作业;采用塑性防窜超低密度水泥浆体系解决了恶性漏失地层的固井漏失问题;采用防塌、防气窜、抗高温水泥浆体系,解决了超深井段所固有的超高压、超高温引发的固井难题。塔深1井各开固井的优质的完成,为后继测试作业提供了较好的完井条件,也为其他超深井固井作业提供了宝贵的经验。