亲油水泥浆界面封隔性能评价研究

页岩气井油基钻井液条件下固井时,套管与井壁表面附着油膜或油基钻井液易导致水泥环界面封隔能力下降,形成窜流通道,影响后期增产改造作业。虽然前置液能有效提高界面润湿反转,但受用量、冲洗效率等因素限制,界面仍会出现油膜附着情况。为此,在水泥浆中加入亲油表面活性剂,制备形成亲油水泥浆,赋予水泥环亲油能力。采用接触角、剪切胶结强度、界面水力封隔测试等评价了亲油水泥石的亲油能力及界面封隔效果。研究发现,非极性溶剂在亲油水泥石表面接触角远低于常规水泥石表面,具备良好的亲油性能;亲油水泥石与含白油、油基钻井液的套管、页岩岩芯胶结后,一、二界面抗流体窜流压力分别提升500%和400%,胶结强度分别提高205%和122%;亲油表面活性剂的加入不会对水泥水化程度、水泥浆工程性能及水泥石力学性能产生负面影响。结果表明,亲油表面活性剂掺入后可有效提高水泥环与含油界面的封隔能力,具备提高油基钻井液条件下水泥环套管地层界面胶结与封隔性能的潜力。

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℃。

深层页岩气水平井侧钻水泥塞技术

针对川渝页岩气水平井侧钻水泥塞难点,通过研制洗油冲洗型前置液和优化水泥浆配方,管内外压差控制、提高顶替效率等配套措施形成了适应深层页岩气水平井侧钻水泥塞固井技术,现场实践14口井,实现了注水泥塞一次性性成功率达100%。

抗高温低密度水泥浆体系研究与应用

为解决低密度水泥浆高温强度低、减轻材料承压能力不高、低密度水泥浆配浆困难等难题,研制了低密度增强材料DRA-2S、优选了耐压105 MPa的高性能空心玻璃微珠、聚羧酸分散剂DRS-2S及其他配套抗高温水泥外加剂,开发了抗高温低密度固井水泥浆体系。研究结果表明,该水泥浆能够满足循环温度150℃、井底静止温度180℃、耐压105 MPa的固井要求,顶部127℃静胶凝13.3 h起强度,24 h抗压强度12.4 MPa。开发的抗高温低密度水泥浆在西南油气田高温探井ZJ2井Ф127 mm尾管固井成功应用,固井质量合格率96.7%,为西南油气田高温易漏失复杂深井勘探开发提供了固井技术支撑。

北部湾盆地探井提速提效技术及应用

北部湾盆地油气资源丰富,但地层构造分布零散,断层发育,地层坍塌压力高,钻进期间易发生井漏,目的层裸眼段长,经常钻遇抗压强度高的花岗岩。钻探面临着井位转换频繁、地层易垮塌及漏失、海上油基钻屑处理难度大、花岗岩机械钻速低、弃井时效低等问题。为进一步降低钻探周期及作业成本,采用“一孔双眼”勘探模式、井身结构优化技术、海上油基钻屑处理技术、新型复合冲击钻井提速技术、长裸眼段一次性水泥塞弃井工艺、水泥伞悬空水泥塞技术等提速提效措施,有效解决了南海西部海域钻探难题,且在实际应用中效果显著,提高了勘探及钻井作业时效,为同类型油气田钻探提速提效提供参考。

利用油基岩屑制备水泥路面基层的力学性能及重金属浸出特性研究

油基岩屑是石油开采时产生的危险废物,随着我国石油勘探开发能力的不断提升,因油基岩屑造成的环境污染和资源浪费问题已不容忽视.资源化利用油基岩屑将对油气行业环境保护和可持续发展起到重要促进作用.为探明利用油基岩屑制备水泥道路结构的可行性,制作11种不同配合比的水泥路面基层试件,通过无侧限抗压、劈裂抗拉以及抗压回弹试验,探寻符合相关力学性能要求且岩屑掺加量最大的试件,随即对其开展浸出试验以研究重金属浸出规律,并通过浸出动力学模型拟合重金属长期浸出量.结果表明:①随着油基岩屑掺加量的提升,水泥路面基层试件的无侧限抗压强度、劈裂抗拉强度以及抗压回弹模量同时呈下降趋势.当岩屑掺加量为12%时,试件相关力学指标满足《公路路面基层施工技术细则》(JTG/T F20—2015)和四川省农村公路基层材料设计参数要求,此时岩屑掺加量达到最大.②Ba、Mn、Pb、Zn为油基岩屑中的特征污染物.Ba、Mn、Pb累积浸出量的变化趋势较为一致,在第64天时基本达到浸出平衡;而Zn的累积浸出量在第64天时仍持续增长.4种重金属在全浸出阶段的浸出行为都受到扩散控制影响.③Ba和Pb的浸出规律符合Elovich方程,而二阶动力学方程更适用于描述试件中Mn的浸出特性.若长期使用利用油基岩屑制备的水泥路面基层,应更加关注Mn的浸出风险.研究显示,油基岩屑可以替代部分天然矿石制备水泥路面基层,建议进一步拓展其资源化利用场景,以期为岩屑资源化利用技术的发展提供支撑.

小井眼提速技术在页岩油开发中的应用

中国石化江苏油田页岩油开发,面临着投资高、产量低的问题。油田开发已近45年,废弃老井数量多,利用老井眼侧钻的方式开发页岩油能降低钻井成本。2022年在花庄地区开展利用老井侧钻水平井,采用小井眼钻井方式的探索。针对小井眼钻具柔性大、轨迹控制难、钻速慢、间隙小、环空压耗大、固井质量差、井控风险高等难题,探索大套管开窗、井眼轨迹优化、高效钻头+螺杆+LWD地质导向钻井、泡沫固井、油基钻井液堵漏、窄间隙井控等技术,形成页岩油井小井眼高效钻井技术体系。应用表明:苏北盆地花庄地区H2CHF井实钻机械钻速最快达5.0 m/h,与邻井常规井眼钻速相当,比实施新井方案钻井投资降低50%,节约投资1500万元,为页岩油低成本开发提供了重要思路。

纳米氧化铝对油井水泥基复合材料力学性能的影响

低温环境会降低油井水泥基复合材料的水化速率,导致水泥石力学强度发展慢,不能满足固井作业的要求。为提高水泥石早期强度,室内评价了纳米氧化铝粉末对油井水泥基复合材料流变性、失水量和稠化时间等常规性能的影响规律,同时研究了不同含量纳米氧化铝水泥石的抗压强度、抗折强度和抗冲击强度力学性能,并对水泥石进行微观分析。结果表明:纳米氧化铝会增大水泥浆流变性,改善水泥浆浆体稳定性,缩短水泥浆稠化时间,降低水泥浆失水量,在油井水泥基复合材料中应用需要掺入合适的分散剂和缓凝剂。同时,纳米氧化铝可以明显提高水泥石抗压强度、抗折强度和抗冲击强度,对水泥石早期力学性能改善效果显著。使用纳米氧化铝制备的油井水泥石微观结构致密。

表面活性剂提高页岩气井固井水泥浆的抗污染性能评价

采取水平井开发页岩气储层时,由于套管偏心以及井径不规则等原因,通常会导致油基钻井液的顶替效率较低,部分油基钻井液掺入固井水泥浆中,影响水泥浆的性能。为了提高页岩气固井水泥浆的抗污染能力,室内将非离子表面活性剂与阴离子表面活性剂复配制得表面活性剂(AFSG-1),然后以现场油基钻井液和固井水泥浆为研究对象,开展了AFSG-1提高页岩气井固井水泥浆抗污染性能的研究。结果表明,现场油基钻井液的掺入会严重影响固井水泥浆的流动度、稠化时间以及混浆水泥石性能;油基钻井液的掺入比例越大,污染越严重。随着固井水泥浆中AFSG-1加量的不断增大,水泥浆自身的抗污染能力逐渐增强;当固井水泥浆中AFSG-1的质量分数为2%时,再掺入20%的油基钻井液,混浆的流动度、稠化时间以及水泥石性能与未加表面活性剂时相比均有明显改善。另外,AFSG-1对固井水泥浆抗油基钻井液污染性能的改善效果明显优于其他常用表面活性剂。AFSG-1能有效提高页岩气固井水泥浆抗油基钻井液污染的能力,可提高固井质量,保障固井安全。

热处理油基钻屑干渣在固井水泥浆中应用的初步研究

采用热处理(温度分别为105℃和400℃)手段处理油基钻屑,分别得到两种含油钻屑干渣C1、C2,采用索氏抽提法测定了两种干渣的含油率,并在50℃情况下,分别考察了不同掺量条件下,干渣对固井水泥浆性能的影响。结果表明:C1含油率为4.52%,亲水性差,C2含油率为1.44%,亲水性得到改善;C1作为外掺料添加至水泥浆后,水泥浆的稠化性能、失水、强度等性能受到一定影响,推测是含油量太大导致,影响了水泥浆的凝结及固井常规添加剂效能的发挥,但基本都可控,初步认为C1最大掺量可达20%;C2作为外掺料添加至水泥浆后,对水泥浆性能影响较小,初步认为C2最大掺量可达40%。

页岩气开发中油基岩屑资源化利用路径

页岩气钻井过程中,为了稳定井壁、冷却钻头、保持静液压力以及保护油气层,在进入油气层时一般使用油基钻井液进行钻进,钻进过程中产生大量的油基岩屑。为了解决页岩气及常规天然气开发产生的油基岩屑大量堆存的现象,分析广泛适用于页岩气及常规天然气开发产生的油基岩屑的合理处置工艺,通过采用现代分析测试方法,解析了油基岩屑高温煅烧预处理后产品的化学成分、矿物成分及其微观结构,提出页岩气及常规天然气开发过程中油基岩屑的资源化利用路径。研究结果表明:①油基岩屑在煅烧过程中不会排放大量的NO_(x)、SO_(2)和重金属;②油基岩屑煅烧过程中有害物质含量和生产过程中排放的污染物可以得到有效控制;③油基岩屑煅烧后灰渣性能均满足人工火山灰质混合材料技术要求,符合国家、地方相关标准要求或行业通行的可被替代原料生产的产品质量标准;④油基岩屑煅烧所得产物符合固体废物鉴别标准,有稳定、合理的市场需求,可以创造非常好的经济效益、环保效益和社会效益。

表面改性硅灰石纤维增强油井水泥力学性能

为改善油井水泥脆性大、韧性差的缺陷并提高硅灰石纤维在水泥基材料中的作用效果,采用溶胶-凝胶法对硅灰石纤维进行纳米SiO_(2)表面改性处理,来增强纤维与水泥基界面的结合能力。通过扫描电子显微镜(SEM)、X线光电子能谱仪(XPS)、红外光谱仪(FTIR)等测试改性硅灰石纤维的性能,结果表明:纳米SiO_(2)成功在硅灰石纤维表面沉积且两者之间存在化学键合。将改性后的硅灰石纤维掺入水泥中测试相关性能,结果表明:改性硅灰石纤维水泥在相同养护条件下表现出优异的力学强度,养护时间14 d、掺量为7%时,改性硅灰石纤维水泥石的抗压强度和抗拉强度较空白样分别提高了35.44%和37.21%,比使用同等掺量未改性硅灰石纤维的水泥石分别提高了9.74%和9.11%,增强效果明显;改性后的硅灰石纤维降低了水泥基复合材料的孔隙率,提高了基体密实度;其在水泥中被水化产物紧密包裹,纤维与水泥石基体之间的界面结合效果更好。

东海X井油基泥浆环境下注水泥塞侧钻复杂情况处理分析

随着油气田勘探开发力度的持续深入与钻井工艺技术的不断提高,各类复杂井型与非常规作业层出不穷,油气井侧钻作为老井眼二次利用、带领眼兼探调整井以及降本增效的有效手段其运用场景也不断增多。与此同时,侧钻过程中存在的水泥塞封固质量不好、侧钻点优选等技术难点也逐一暴露出来,导致各类复杂情况层出不穷。其中侧钻前注弃井水泥塞过程中发生的水泥浆冲洗液、隔离液与油基泥浆驱替及隔离效果差,加之井斜影响,产生大量水泥混浆,使得水泥塞强度差,不能有效封固裸眼段,为侧钻带来一定难度。文章从研究固井液与水泥浆配方着手并结合现场案例,从施工工艺上解决水泥混浆影响水泥塞封固效果的问题。

水性树脂的制备及对油井水泥防腐性能的提升

以苯乙烯磺酸钠、环氧树脂E54为原料,制备了一种用于提高油井水泥石抗CO_(2)腐蚀的水性环氧树脂WEP。通过FTIR、^(1)HNMR及TG分析了其化学结构和热稳定性。将制备的WEP分散到水中形成乳液,测试了乳液的分散性与稳定性。将WEP用于油井水泥石中,在模拟地层高温高压及CO_(2)酸性环境条件下进行了水泥石腐蚀实验,通过抗压强度、热重分析、SEM以及XRD评价了水泥石的腐蚀程度。结果表明,WEP具有较好的环境应用热稳定性,其热分解温度为295℃。WEP具有良好的自乳化性能,乳液分散均匀,乳液滴粒径较小,且乳液稳定性高,在6000r/min离心分离条件下可稳定30min不分层。WEP可有效提高水泥石抗CO_(2)腐蚀性能,水泥石在180℃、总压40 MPa、CO_(2)分压10 MPa条件下,腐蚀90 d后,含WEP的改性水泥石抗压强度衰退率仅为14.7%,CaCO_(3)质量分数仅为0.25%,均远低于对比水泥石。XRD和SEM结果表明,WEP改性的水泥石腐蚀后,其内部主要成分仍是水化硅酸钙等水化产物。WEP在水泥石中形成包裹水化产物的聚合物膜,从而减少了水化产物与CO_(2)的接触,提高了水泥石的抗CO_(2)腐蚀性能。

聚合物水泥防水涂料层间附着力影响因素的研究

研究了不同厂家的苯丙乳液、白水泥,表面活性剂、增稠剂的类型和矿物油基消泡剂添加量对聚合物水泥防水涂膜层间附着力的影响。结果表明:在Ⅱ型JS防水涂料中(液料∶粉料质量比=1∶1.5),选用合适的苯丙乳液作为液料的组成部分,并在制作的过程中添加3‰的非离子表面活性剂、1‰的丙烯酸盐类增稠剂;粉料中,选用亨特白度较高、干燥时间较慢的PW42.5白水泥,制得的JS防水涂料的层间附着力优异。

胜利油田东部油区页岩油气水平井固井技术

胜利油田东部油区页岩油气使用水平井开采,针对高温高压长水平段固井所面临的现场下套管困难、环空界面胶结环境差、施工前井筒漏失、施工后气窜气侵等一系列技术难题,采用两亲冲洗隔离液、纤维膨胀和塑性胶乳防窜水泥浆体系以及相关配套技术措施共同组成了固井技术方案,解决了技术难题。室内实验评价结合现场施工应用,研究成果表明:①两亲冲洗隔离液可有效清除油基钻井液附着套管壁油膜和井壁含油滤饼,改善环空界面胶结环境,为固井质量提供前提保障;②塑性胶乳防窜水泥浆具有低失水、零游离液、沉降稳定性好、防窜性能好、水泥石抗压强度高和弹性模量低等性能优点,有效保证了长水平段固井界面胶结质量;③纤维膨胀水泥浆具有良好的堵漏防漏效果,在固井施工中可实现前期防漏,提高地层承压能力;④优化扶正器、漂浮顶替、环空压稳、辅助下套管等配套技术措施,使长水平段套管居中度得以保证,并解决了水泥浆在候凝失重过程中水平段油层无法压稳的难题;⑤将上述固井关键技术,现场应用于胜利油田东部油区4口页岩油气水平井,固井质量优,后期压裂开采效果好,为今后页岩油气水平井固井提供借鉴。

超细水泥浆封堵技术的完善与应用

报道了由G级油井水泥加工成的超细水泥的粒度分布、穿透能力及水泥石强度。讨论了超细水泥浆封堵施工中的影响因素,包括用量、滤饼形成、滤失量控制、稠化时间、流动性等。选用d90≤21μm的超细水泥,通过添加剂筛选,得到水基超细水泥浆的配方:缓凝剂HN Ⅱ1.0%,分散剂FS 11.0%,降滤失剂JS 11.0%,滤失量控制为100mL;以零号柴油为携带液,加入油溶和水溶混合表面活性剂、1.0%FS 1(按油相计),油灰水比为1∶2∶1,得到密度1.7～1.9g/cm3、流动度>30cm的油基水泥浆。介绍了超细水泥浆封堵工艺:地层预处理,水泥浆用量,封堵方法,封堵工具,封堵结果检测等。现河采油厂(地层温度60～120℃)2002年将密度1.6～1.8g/cm3的油基和水基超细水泥浆用于封管外窜、堵炮眼、油井堵水、修复套管,共施工48井次,成功率95.8%。介绍了封堵目的不同的4个井例。表6参6。

油基超细水泥浆选择性堵剂研究

油基超细水泥浆可用作油藏的选择性堵水剂。本文工作考察了添加剂用量、油灰比、油基携带液和配制温度对其密度和流动性的影响 ,研究了油基水泥浆的水化性能 。

油基水泥浆堵剂的室内研究

结合堵水施工工艺，提出了一套简便的油基水泥浆堵剂室内评价方法，对研制的油基水泥浆堵剂的施工性能、水化性能及岩心试验进行了综合评价，对油基水泥浆堵剂的水化机理、选择性进行了初步探索。研究表明：油基水泥浆堵剂具有较高的水化强度及较强的堵水选择性，但注入性较差，在堵水作业中最好与注入性较好的其它堵剂联合使用．

油包水钻井液耐高温冲洗液YJC-1的研究与应用

冲洗液YJC-1主要由有机溶剂、表面活性剂和螯合剂组成,具有对油包水钻井液强力渗透、增溶、乳化和螯合的复合效果,能在短时间内迅速有效地将附着在井壁、套管壁上的油浆、油膜洗净,冲洗率达100％,使井壁和套管壁从“油湿”变成“水湿”状态,有利于水泥石的界面胶结,即冲洗后界面胶结强度有所增加。通过应用螯合剂,很好地解决了冲洗液与油包水钻井液的相容性问题,提高了冲洗液的耐温性能(耐温高达200 ℃)。现场应用了4口井,固井质量优质,表明冲洗液YJC-1提高了油包水钻井液完钻井的固井质量。