一种适用于油基钻井液堵漏水泥浆体系研发

水泥浆堵漏是解决恶性漏失的有效措施之一,但是水泥浆在油基钻井液中难以凝结固化,致使其使用受限。从油基钻井液污染水泥浆机理出发,开发油水置换剂,并对胶凝体系和配套降失水剂和缓凝剂进行研选,开发油基钻井液堵漏水泥浆体系,并对水泥浆体系性能进行评价。研究表明:通过微乳液共聚法(即油相和水相同时引发聚合)制备了油水置换剂,在油井水泥中加入油水置换剂后,钻井液与水泥浆的相容性良好,水泥浆与油基钻井液体积比为50∶50的混浆体系在50℃条件下养护时间24 h,强度可达2 MPa左右,且油水置换剂具有很好的广谱性能,现场不同区域取的不同类型的油基钻井液,均发展强度;研选了配套降失水剂BXF-200LL和缓凝剂GH-9,开发出了适用于油基钻井液堵漏的水泥浆体系,油水置换剂对水泥浆稠化没有不良影响,且抗温达120℃。

T油田影响固井安全、防污染施工的工作液技术实践

固井工程是钻井工程中最为关键的环节,投资大但安全风险高,稍有不慎就会出现“高泵压”、“长膏塞”、“超缓凝”等情况,甚至发生“灌香肠”、“插旗杆”等恶性工程事故。而其中的浆体技术就是影响施工安全的重要因素。包括干灰材料混拌问题、干灰、配浆水配伍性问题、水泥浆、钻井液、隔离液相容性问题等等。通过室内试验及现场实践从处理剂、外掺料、工作液体系等多方面开展相关工作,查找影响施工安全的浆体技术隐患点从而确保固井现场施工的安全性,从根本上避免固井复杂情况、固井安全事故的发生。

吐哈油田超低压储气库钻井工程方案优化设计与应用

温西一储气库是吐哈油田首座超低压气藏型储气库,目的层是侏罗系西山窑组,气藏压力系数仅为0.20~0.22,垂直裂缝发育,盖层及以上发育大段泥页岩,极易水化剥落,井漏与井塌并存对优快完钻带来了极大挑战。通过综合评估温西一库超低压气藏地质及钻完井条件并深度吃透储气库设计要求,对储气库注采井钻井工程方案进行了优化设计:①采用三开结构,技术套管下至储层顶1~2 m;②生产套管采用韧性微膨胀水泥浆体系,固井工艺采用尾管悬挂+套管回接;③三开钻井应用聚胺钻井液体系配合凝胶复合承压堵漏技术。形成的温西一库钻井工程方案经现场实践证明,完钻井漏失量较前期降低50%以上,固井合格率均大于70%,盖层段连续优质超40m,满足储气库全生命周期井筒完整性要求,为国内同类型储气库建设提供了技术借鉴。

固井水泥浆与钻井液接触污染作用机理

针对固井时水泥浆和钻井液掺混易产生接触污染,造成注水泥憋泵和危及作业安全的问题,对接触污染的作用机理进行了研究。比较了掺混钻井液和钻井液处理剂前、后的水泥浆性能,利用红外光谱、X-射线衍射仪、扫描电镜对掺混前、后水泥浆的物相和微观形貌进行对比,确定钻井液和钻井液处理剂对水泥浆性能及结构的影响;利用原子吸收分光光度计测定水泥浆滤液中离子种类及含量,考察了各类金属离子对钻井液和处理剂溶液的影响。研究结果表明了接触污染作用机理:水泥浆中Ca2+对钻井液产生"钙侵"造成钻井液流变性能变差;水泥水化产生的Fe3+、Al3+可与钻井液中的多种聚合物类处理剂交联形成凝胶,凝胶的形成加之处理剂对水泥颗粒的吸附架桥,造成水泥浆体多级絮凝结构的加强,导致混浆流动性急剧降低。根据作用机理,可使用抗钙先导浆、在隔离液中加入掩蔽剂等措施来解决接触污染。解决接触污染措施在ST1井、MX17井尾管固井中的应用效果良好,为保证深井注水泥安全提供了有力的技术支持。

深水钻井技术装备现状及发展趋势

随着水深的不断增加,海洋环境及海底地质条件更为复杂,深水钻井工程面临着越来越多的挑战。为了应对这些挑战,全球对深水钻井技术研究的投资不断增加,深水钻井技术装备水平也在不断突破,深水钻井技术装备在石油工业中的地位越来越重要。通过跟踪调研国内外深水油气钻井技术及装备的发展,详细分析、阐述了深水钻井技术面临的挑战及目前国外该技术和关键装备的发展状况,介绍了我国目前深水钻井技术装备发展现状,并就我国加快深水油气勘探开发提出了一些探索性的观点和建议。

单因素法分析钻井液处理剂对水泥浆性能的影响

钻井液与水泥浆相容性差,混浆后易产生接触污染,即混浆段流体出现流动性恶化、水泥浆稠化时间缩短、水泥环强度降低等问题。实践表明,钻井液处理剂是造成接触污染的主要原因之一。为此,采用单因素法考察了13种钻井液处理剂对水泥浆性能的影响规律,利用红外光谱对处理剂进行了结构表征,用环境扫描电子显微镜对污染后的水泥石结构进行微观形貌分析。结果表明,生物增黏剂、聚丙烯酰胺钾盐能使水泥浆急剧变稠;SMT、SMP-1、JN-A能够缩短水泥浆稠化时间,但加量在1%(w)以内影响较小;其余钻井液处理剂加量在一定范围内对水泥浆性能影响较小。生物增黏剂和聚丙烯酰胺钾盐参与水泥水化、影响水泥浆结构形成过程是造成污染的重要原因;同时,高聚物大分子链发生卷曲、吸附架桥和电中和作用使水泥浆产生絮凝现象。污染机理的提出为钻井液合理选材、钻井液性能调整、减少钻井液与水泥浆的污染提供了理论依据。

川渝地区深井超深井固井水泥浆防污染试验

为解决深井、超深井固井水泥浆与钻井液的相容性问题,在分析钻井液对水泥浆稠化时间的影响以及深井常用钻井液处理剂与深井常用高温水泥浆进行混合流体的流变性能、高温、高压稠化时间试验的基础上,提出将深井常用的聚磺、钾聚磺两种中高温钻井液体系与深井常用的高温水泥浆体系进行体系间混合流体相容性试验的方法。由此筛选出对水泥浆有促凝作用的钻井液处理剂,来指导钻井液处理剂的选择;并对现有水泥浆相容性试验标准和防污染工艺技术措施进行了评价,总结出适合深井井下实际情况的水泥浆相容性试验方法和固井前钻井液性能调整技术、偏心环空隔离液技术、提高套管居中度技术、水泥浆防污染等措施。现场实践结果表明,固井水泥浆防污染技术能确保深井、超深井固井作业的安全。最后建议根据不同地区特点建立一套较为全面的水泥浆防污染体系,以此来提高固井质量。

提高复杂井固井质量的钻固一体化技术应用研究

钻井时钻井液在井壁上形成的泥饼不管有多薄,固井时都会在井壁上形成一个不可固化层,尤其是漏失层段,易导致第二界面的胶结强度达不到预期的效果。钻固一体化工作液技术通过引入复合活性材料,形成可固化泥饼层,固井施工时可以使钻井液的性能转换、潜活性激活,从而提高易漏地层的承压能力,促使井壁附着的泥饼固结,提高地层-泥饼-水泥环的胶结亲和力,有效地解决了传统固井水泥浆与钻井液不相容的问题。该技术在两口井进行了现场试验并获得成功,油层井段固井质量达到了优质标准,有效地提高了第二界面胶结质量,减少和阻止了各种流体的层间窜通。

钻井液与水泥浆化学不兼容原因初探

钻井液和水泥浆化学兼容性差不但影响顶替效率,而且危及固井作业安全,这是导致深井超深井固井质量低下的重要原因和引发固井工程事故的隐患。为了探索钻井液对水泥浆产生化学污染的本质,以川渝油气田某区块一口典型井的φ177.8mm尾管固井作业为例,采用单因素分析法,将该井采用的钻井液处理剂与现场水泥浆进行污染稠化实验。实验研究表明:钻井液污染水泥浆的主要原因是钻井液中某些处理剂与水泥浆外加剂之间相互作用,引发凝胶效应,导致浆体稠度迅速增大和稠化时间大幅度缩短,并非水泥浆真正凝结硬化。

钻井液处理剂对固井水泥浆的污染影响

深井固井中水泥浆和钻井液界面接触污染是一项危及施工安全的技术难题。为此,以川渝气田为例,有针对性地开展了固井中流体相容性的室内实验与分析。实验测定了目前常用的钻井液处理剂对常规密度水泥浆流动度、稠化时间的影响;利用红外光谱分析、电镜扫描、X射线衍射分析获得了聚丙烯酰胺钾盐(KPAM)和生物增黏剂的红外光谱数据,以及添加处理剂的水泥浆的红外光谱、电镜扫描、x射线衍射分析数据;同时还探讨了常用钻井液处理剂对固井水泥浆的污染机理。实验结果表明,KPAM和生物增黏剂等处理剂为高分子,其长链易吸附水泥浆中的水泥颗粒形成混合网状结构,造成水泥浆颗粒团聚增稠.进而失去可泵性。最后建议,进一步完善钻井液处理剂对固井水泥浆污染影响的评价实验方法,尽早形成一种能帮助解决固井水泥浆污染问题的规范标准,以便为固井前钻井液性能调整、钻井液处理剂合理选材、新的钻井液处理剂研发等提供技术参考。

油基钻井液对水泥浆性能的影响及其机理

目前,油基钻井液越来越多地被应用于特殊地质条件和特殊工艺井中,而钻井液与水泥浆之间通常不具有相容性,二者掺混后会产生不同程度的接触污染,可是,油基钻井液对水泥浆性能影响及其机理的研究却相对滞后。为此,实验分析了油基钻井液在不同掺混比例条件下,对水泥浆流动度、稠化时间、抗压强度、胶结强度、孔隙度、渗透率等性能的影响。同时结合超声波抗压强度、XRD、热重分析,初步探索了油基钻井液掺混对水泥性能影响的机理。结果表明,油基钻井液掺混不会大幅度影响水泥浆稠化时间,但会形成絮凝结构,降低水泥浆流动性和顶替效率;掺混后的水泥石抗压强度和胶结强度降低,孔隙度和渗透率升高,影响水泥环封隔能力。油基钻井液掺混对水泥浆性能影响的机理为:水泥浆与油基钻井液掺混形成了乳化结构,造成水泥浆中自由水被束缚,导致水泥浆流动性降低;无法固结的油基钻井液在水泥石中形成孔洞以及油相的润滑作用是使得混浆水泥石强度降低、孔隙度和渗透率升高的主要原因。

温度和压力对井内流体密度的影响

高温高压深井的安全压力窗口窄,井筒内不同深度之间的流体温差和压差大,且井内流体受到地层加热膨胀和液柱压力压缩造成密度变化,因而容易因入井流体初始密度选择不当造成压力失稳。利用自主研制的高温高压流体密度变化测量仪,进行了温度和压力对淡水、隔离液、水泥浆和矿物白油密度的影响试验,得到了相应的关系曲线;筛选出了适合固井水泥浆温度、压力变化的密度模型———Dodson-Standing模型;通过Drillbench软件,分别计算了入井初始密度1.2和2.0kg/L水基钻井液和油基钻井液,在井下不同地温梯度下的当量静态密度,得到了4幅对应图版,该图版可为高温高压深井的钻井液和固井液密度设计提供参考。试验结果表明,对于井深为5 000m、井底静态温度为270℃的井,入井初始密度1.2kg/L水基钻井液的密度可降低5.58%,油基钻井液的密度可降低6.41%。

评价钻井液滤饼对固井二界面胶结质量影响的新方法

为了更真实地模拟在固井作业时,高温高压条件下形成滤饼的井壁岩石与水泥浆固结的实际情况,设计了一套HTHP岩心滤失装置以及专用岩心,该装置由加温套、釜体、岩心夹持器3部分组成,岩心中央钻有一未完全连通的小孔作为钻井液的渗滤通道。开展岩心滤失实验时,钻井液只能通过岩心外壁向内壁滤失以在外壁上形成滤饼,这与现场实际情况相符合。通过配合HTHP岩心滤失装置和水泥浆固结模具,并测定形成滤饼的岩心与水泥浆的胶结强度,建立了一种评价固井第二界面胶结质量的新方法。研究结果表明,该评价方法简单适用,科学合理,较为真实地模拟了井壁岩石与水泥浆的胶结情况。该方法有较高的实用推广价值,为以后定量研究钻井液类型和性能对第二界面胶结强度的影响奠定了基础。

固井质量影响因素分析

影响固井质量的因素多且杂 ,如果不对其形成全面、系统、清晰的认识 ,将难以制定详细、周密的固井施工方案 ,使固井质量难以保证。为此 ,从不同的角度对固井质量的影响因素进行了比较全面、系统的分析 。

油井水泥浆与多功能钻井液泥饼界面离子扩散阻碍机理

对泥浆转化为水泥浆(MTC)固井液水化离子可扩散进入多功能钻井液泥饼的机理已有研究,但对油井水泥浆水化离子不能扩散运移进入多功能钻井液泥饼的机理尚未清楚。采用离子色谱仪、原子吸收分光光度计和X射线衍射仪,从油井水泥浆与MTC固井液离子组成的差异性入手,对油井水泥水化离子向多功能钻井液泥饼扩散运移的阻碍机理进行了研究。结果表明,油井水泥浆中Ca2+的质量分数远远大于MTC固井液中Ca2+的质量分数,在油井水泥与多功能钻井液泥饼界面生成了CaCO3、CaSO4和Ca(OH)2,而MTC固井液中Na+的质量分数则大于油井水泥浆中Na+的质量分数;Na+可改变泥饼中活性颗粒表面的ζ电位和破坏钻井液有机处理剂表面形成的水膜是MTC固井液中水化离子能扩散运移进入多功能钻井液泥饼的主要原因,而在油井水泥与多功能钻井液泥饼界面生成的CaCO3、CaSO4和Ca(OH)2沉淀堵塞孔道则是油井水泥浆水化离子不能扩散运移进入多功能钻井液泥饼的主要机理。

可水泥化钻井泥浆技术

使用兼具钻井液和固井液功能的工作液进行钻井和固井,可解决传统固井施工中存在的水泥浆不能完全顶替环空内钻井液及泥饼的问题,具有施工时间短、节约人力和物力的优点.本文综述了可水泥化泥浆技术的优越性和实施方法。

油基钻井液用冲洗液PC–W31L的制备及性能研究

针对油基钻井液用水包油型冲洗液无法用润湿测定仪检测混合液(即油基钻井液与冲洗液的混合液,全文同)电导率的问题,优选复配了合适的表面活性剂和溶剂,并引入一种含氮类聚合物,制备了油基钻井液用冲洗液PC-W31L.分析了PC-W31L冲洗油基钻井液的作用机理,并对其性能进行了评价.结果表明:PC-W31L对油基钻井液的冲洗效果良好,冲洗界面为水润湿状态,能使油基钻井液由油连续相完全转变为水连续相;PC-W31L与油基钻井液、水泥浆的流变相容性良好,对水泥浆稠化时间和抗压强度的影响均在可控范围内.研究表明,冲洗液PC-W31L不但对油基钻井液的冲洗效果良好,且能用润湿测定仪测定其水润湿能力.

油基钻井液组分对水泥浆性能的影响及其机理

针对固井时油基钻井液与水泥浆掺混易产生接触污染进而影响施工安全的问题,开展了油基钻井液各组分对水泥浆流变性、稠化时间、抗压强度等性能影响的研究,同时结合扫描电镜、X射线衍射仪、红外光谱等手段,初步探索了油基钻井液各组分对水泥浆性能影响的机理。实验结果表明:油基钻井液的掺混会使水泥浆流变性变差、水泥石抗压强度降低,影响顶替效率及水泥环的封隔能力;柴油、主乳化剂、副乳化剂等单组分对水泥浆流变性能的影响不大,而由柴油、内部水相与乳化剂搅拌形成的乳状液则会对水泥浆性能产生几乎与油基钻井液同等程度的影响。研究结果表明:乳状液圈闭了水泥浆中的自由水,导致浆体变稠,使水泥颗粒无法与自由水有效结合,阻碍水泥浆的水化,导致水泥石结构疏松多孔,影响了水泥石的强度。对策建议:可使用添加合适表面活性剂的先导浆、隔离液等措施来缓解接触污染。

有机盐钻井液与水泥浆接触污染机理探讨及防止对策

有机盐钻井液在塔里木山前大量应用并取得显著成效。但有机盐钻井液与水泥浆两者相容性极差,严重影响固井安全。为此,文章基于单因素分析方法,筛选出影响水泥浆流动度变差的钻井液外加剂类型,并借助傅里叶变化红外光谱仪、环境扫描电子显微镜及X射线衍射仪,结合黏土水化动态吸附理论,探究钻井液外加剂分子构型、黏土水化机理对水泥浆水化过程的动态影响,以获得钻井液与水泥浆接触污染的本质。在此基础上,通过在钻井液中添加不同加量的降污染剂,探讨降污染剂合理加量对钻井液与水泥浆混合浆体稠化时间与流变性影响,并应用扫描电镜与用X射线衍射仪分析结果,探究降污染剂加入能解除混合浆体发生污染的实质。通过系统研究,为有机盐钻井液条件下水泥浆污染诱导机理及采用降污染剂来解除两者的接触污染提供了评价新途径,为避免有机盐钻井液条件下固井施工井下复杂情况的发生奠定了重要的科学分析依据。

川西地区须家河组气藏深井固井的难点及对策

川西地区上三叠统须家河组气藏具有埋藏深,目的层断层多,地层破碎,泥页岩易坍塌掉块,同一裸眼井段压力系数差别大(须五段至须三段地层压力系数接近2.0,目的层须二段地层的压力系数为1.5左右),天然气显示活跃且气层多,固井防气窜难度大等固井难点。针对上述问题,提出了安全固井的对策:①对于易漏失地层的固井,可采用连续正注反挤固井作业;②对于长裸眼井段固井,如果地层承压能力不能满足单级注水泥,可采用多级注水泥方式,在条件允许的情况下可用双胶塞注水泥;③对于表层大尺寸套管固井,采用内插管固井;④对于油气层尾管固井,尽量采用旋转尾管固井,优化设计水泥浆性能,以达到替净井内钻井液进而提高固井质量的目的。