保压候凝对页岩气井固井质量的影响及机理分析

页岩气井开发过程面临钻压同步的情况,常伴有套变现象发生,影响后期压裂改造。为此,油田采取保压候凝措施预防套变。通过跟踪页岩气井保压候凝后续固井质量情况,发现采取该措施的页岩气井存在质量分界现象,即保压候凝后,在某一井深范围会出现质量反转,固井质量差异明显。通过统计数据与测井曲线图特征分析,探索总结其影响规律,并结合弹性力学厚壁筒理论对其进行了机理分析。对于抗外挤强度高的套管,在满足抗外挤条件下,不建议候凝期间采取管内保压措施。如果必须采取保压措施,建议采用弹性水泥浆、树脂水泥浆等体系进行浆体设计,并合理控制保压值以减小微间隙的产生。另外,还可在重叠段关键位置使用遇烃遇水自膨胀管外封隔器封堵气窜通道,降低后期环空带压机率。

固井水泥环对提高套管抗外挤能力影响

复杂深井钻井与生产过程中,都出现不同程度的套管挤毁与损坏,这说明套管设计时,没有充分考虑固井后环空水泥环对套管的保护作用、地层应力的作用、压裂增产载荷的影响等。从理论与试验测试方面分析了固井注水泥完成后,环空水泥环对套管有效强度的影响。建立了水泥环卸载控制方程:在原有理论的基础上修正得到水泥环弹性卸载控制方程和利用厚壁筒理论拉梅解和莫尔-库伦强度准则建立水泥环塑性卸载控制方程。利用卸载系数描述水泥环对套管有效抗外挤能力的提升效果,得到一定的规律性认识:水泥石弹性模量越大,水泥环的弹性卸载系数越大,水泥石屈服强度越大,水泥环的塑性卸载系数越大;水泥环厚度越大,水泥环的弹性和塑性卸载系数更大;套管局中度越大,水泥环的卸载系数越大;常规水泥环对套管有效抗外挤能力的提升可以达到10%以上,选择合适的水泥浆体系配合优良的固井质量。

川西南高压页岩气井固井技术

川西南页岩气水平井固井存在油基钻井液密度高、黏度大,井眼不规则、套管下入困难,后期压裂对水泥环力学性能要求高等难点。从流体、固井工艺、工具、附件等几方面入手,采用范式旋转黏度计法,优选出QY高密度驱油前置液体系,使用增韧剂配制弹塑性水泥浆体系,水平段使用引鞋"抬头"技术辅助套管下入,并采用旋流刚性扶正器和弹性扶正器交叉使用的方式保证套管居中度,实现螺旋流顶替等技术。经川西南3口页岩气水平井固井试验,施工成功率达100%,水平段固井质量均达到优质,为以后类似井固井提供了参考。

顺北油气田长裸眼固井防漏技术

2022年中国石化将顺北、胜利和川渝的三个区域的深地项目统称为“深地工程”,其中“深地工程·顺北油气田基地”称为“深地一号”。顺北油气田二、三开长裸眼固井存在多套低压易漏地层,下套管及固井漏失失返现象较为普遍,地层漏封情况严重。本文对下套管、循环、固井等各环节发生漏失的主要因素进行了研究分析,通过控制套管下放速度、灌浆采用低粘切钻井液、中途分段循环、采用近平衡固井工艺、纤维防漏水泥浆等技术,有效解决了长裸眼下套管及固井漏失的技术难题,大大提升了井筒整体密封完整性。

元坝气田超深探井小尾管防气窜固井技术

元坝气田是我国最深的生物礁海相大气田,具有超深、高温、高压、高含硫等特点,开发的主要目的层为二叠系长兴组,随着勘探的深入,近年来如川深1井已探至更深的灯影组,井深达到了8420 m,井身结构复杂、套管层次多。为解决最后一层小尾管固井时所面临的小井眼、窄间隙及“一超、三高”技术难题,开展了元坝气田超深探井小尾管固井技术研究。优选了抗高温胶乳和纳米硅乳液作为防气窜剂,配套防腐蚀剂,基于颗粒级配原理设计了高密度水泥浆,建立了防止水泥石高温下强度衰退技术和防酸性气体腐蚀技术,开发了抗高温增强型防气窜防腐蚀水泥浆体系,适应温度达180℃,密度1.88~2.25 g/cm3,SPN值<1,水泥石180℃下48 h抗压强度大于14 MPa,弹性模量小于8 GPa,且长期强度不衰退,耐H2S、CO2腐蚀。在元坝7侧1井、川深1井Ø139.7 mm超深小尾管固井进行了应用,固井质量优良率100%,并应用到元坝204-1H井、河嘉202H井、川深1井等3口井的Ø193.7 mm生产套(尾)管固井,固井质量综合评定优良率67%。研究与应用结果表明,高温高压防气窜防腐蚀固井技术可以有效解决元坝地区超深探井及类似高酸性气田固井技术难题。

塔中顺南区块固井水泥浆技术研究

顺南区块固井作业存在井深、温度高、环空间隙小、施工压力高和油气活跃等特征,前期勘探井固井质量差。针对区块固井难点,研究出一套适合于该地区的水泥浆体系——液硅配合胶乳水泥浆体系。并应用到顺南5-2井177.8 mm尾管施工中,取得了良好的效果。

适用于储气库固井自愈合水泥浆体系

针对储气库在交变载荷作用下易发生封隔失效的问题,优选了热熔型自愈合材料RS-1,研究了其对水泥石自愈合的影响规律,同时为改善体系水泥石的弹、韧性及胶结强度,加入纤维增韧剂XW46和膨胀剂BS500,配合其他外加剂形成了密度1.89 g/cm^3的自愈合水泥浆体系,研究了该体系的常规性能、自愈合性能和力学性能。研究结果表明,自愈合水泥石1 d愈合缝宽可达150μm以上;7 d压折比与胶结强度较常规水泥浆分别提高33%、67%;弹性模量仅5854 MPa,弹性极限应力与应变则分别为37 MPa、0.77%,同时交变循环应力加载第7周时弹性恢复率达77%以上。该自愈合水泥浆体系适用于储气库75数90℃的井口压力为13数37 MPa范围的储气库固井。

固井二界面泥饼的固化反应

对比考察了现有技术和泥饼固化(MCS)技术的固井二界面胶结强度,通过环境扫描电子显微镜(ESEM)考察了固井二界面泥饼的微观形貌,并通过差示扫描量热仪(DSC)测试对固化反应动力学进行了动态分析。实验结果表明,95℃水浴养护3 d、7 d和15 d条件下,MCS技术的固井二界面胶结强度分别较现有技术的平均提高了439.33%、471.37%和194.11%。ESEM分析表明,MCS技术使固井二界面胶凝固化为一个胶结致密整体,泥饼固化效果显著。在泥饼固化剂作用下,泥饼发生了溶蚀-胶凝固化反应,实现了固井二界面整体固化胶结。Kissinger法和Ozawa法求取的固化反应表观活化能分别为101.33 k J/mol和106.55 k J/mol;固化反应级数为0.95,泥饼固化反应是由多个简单反应复合而成的复杂反应。

水溶性树脂固井工作液体系性能评价

针对油气田开发中高压油气、后期压裂、储气库周期性压力变化等带来的层间流体窜流、井口带压问题,以水溶性树脂(S-HR)与胺类中温固化剂(CA-1)为胶凝材料,制得适用于中低温的树脂固井工作液体系。对该体系的工程性能、防窜性能、力学性能、耐温性、树脂固化动力学等进行了研究。结果表明,通过调节加重剂重晶石和悬浮剂微硅的加量,该树脂体系密度在1.20~1.90 g/cm^(3)可调,流动性能良好;60~90℃时,稠化时间在60~410 min可调;模拟顶替效率91.5%时,树脂固化体的胶结强度为3.01 MPa,窜流突破压力大于12 MPa,远高于相近顶替效率下的常规水泥石;树脂固化体在90℃下常压养护24 h的抗压强度为53.2 MPa,六次循环交变应力加载后的弹性恢复率超过85%,优于常规水泥石;固化体的耐温性良好,热分解温度为398℃。通过非等温DSC法确定了S-HR/CA-1和S-HR/胺类高温固化剂(DCY)体系的固化动力学方程。该树脂工作液体系固井界面胶结强度高,形变恢复能力强,有利于保证固井环空固化体的长期完整性和封隔性,防止窜流的发生;固化动力学方程的建立为此类树脂工作液体系的研究与应用提供了理论参考。

川深1井超高温高压尾管固井技术

针对川深1井四开井段超高温高压地层尾管固井长效密封的需求,通过增大硅粉加量和合理匹配硅粉粒径抑制水泥石强度衰退,优选高温苯丙胶乳、纳米液硅等改善水泥浆的防气窜能力、力学性能、稳定性等,设计了适用于超高温高压地层的高密度防气窜水泥浆。其性能为:密度2.05kg/L,防气窜系数SPN值小于0.43,气窜模拟未见气窜现象发生;水泥石在180℃下养护14d抗压强度达到了41MPa,未见强度衰退现象;水泥石气测渗透率0.0081mD,单轴弹性模量为7.54GPa。川深1井四开井段采用高密度防气窜水泥浆,并采取“替净”、“压稳”和“封严”等固井技术措施,有效封隔了高压气层,为后期作业提供了良好的井筒环境。这表明,超高温高压地层通过优选合适的水泥浆,并采取相应的技术措施,可以解决超高温高压地层的固井技术难点,提高固井质量。

基于分形理论的高温固井水泥浆体系设计及评价

目前,深井、超深井的固井作业普遍存在高温高压的挑战,通常使用硅砂和耐温外加剂来提高水泥浆的耐温性。在现有颗粒级配模型的基础上,基于分形理论建立了油井水泥外掺料颗粒连续分布的堆积模型。利用激光粒度分析仪测试了外掺料的粒径分布情况,并依据颗粒百分含量统计数据,得到实现紧密堆积的分形维数范围。结合工程性能评价,加砂量为35%时,选择D值为2.61;加砂量为45%时,选择D值为2.64。形成了高温水泥浆制备方法,并对水泥浆耐温性能进行评价。结果表明,该水泥浆体系最高耐温200℃,加砂量为45%时,可以较好地缓解高温强度衰退情况,粗砂、细砂搭配使用效果较好。高温水泥浆工程性能良好,验证了分形堆积模型设计高温水泥浆体系的合理性。

页岩气水平井固井技术难点与对策浅析

有效封固页岩产层,避免气体窜漏和稳定气井产量,是页岩气水平井固井的难题。在分析总结页岩地层特征、钻井施工条件及后期完井工艺特点的基础上,指出页岩气水平井固井技术难点主要集中在井壁的稳定性较差、套管安全下入难度大、套管居中度不高、油基钻井液驱替及界面清洗困难、顶替效率不高、后期大型压裂对水泥石性能要求高等方面。针对这些难点,从有效通井、扶正器合理安放保证套管居中、高效前置液技术、采用塑性水泥浆体系等几个方面提出了提高页岩气水平井固井质量的技术对策,为今后页岩气水平井固井提供借鉴。现场应用表明,该配套技术提高了水泥环的封固质量。

基于乌式黏度计法的固井聚合物外加剂耐温能力评价方法

高温深井固井质量难以保证,其中一个重要原因是高温下水泥浆综合性能难以保证。目前多使用外加剂调节水泥浆高温性能,这类外加剂多为聚合物。高温下水泥浆的沉降稳定性、滤失量通过使用降失水剂进行调节,稠化时间通过使用缓凝剂进行调节。随着井深增加,井底温度和压力逐渐升高,高温下水泥浆的沉降稳定性、失水及稠化时间调控难度加大,然而少有对聚合物外加剂本身耐温性能的评价方法。因此基于高温下聚合物溶液黏度降低的机理,通过乌氏黏度计评价聚合物溶液黏度变化,推荐一种聚合物外加剂耐温能力评价方法,即测量外加剂高温养护前后分子量变化率(△M),△M绝对值越趋于0,表明耐温性能越好,以此指导高温固井注水泥工作中聚合物外加剂的优选。

四川盆地威远区块页岩气水平井固井技术浅析

针对威远区块页岩气水平井水平段长、套管居中度不高、油基钻井液与水泥浆兼容性差、驱替顶替效率不高、后期大型压裂易造成环空窜气等难点,通过合理安放扶正器保证套管居中、优化前置液技术、采用塑性水泥浆体系等几个方面提出了技术对策。下套管前认真通井,清洁净化井眼,采用套管"抬头"技术,斜井段以下采用旋流刚性扶正器和整体式弹性扶正器交叉使用的方式,可以保证套管居中度在72%以上。冲刷隔离液削弱油膜的结构力和内聚力,达到较好冲刷效果;具有一定黏度的加重隔离液有效隔开油基钻井液和水泥浆。通过加入特制塑性剂材料提高水泥石形变能力,达到固井及压裂的要求。现场应用表明,该技术提高了水泥环的封固质量,为今后该地区页岩气水平井固井提供了技术支撑。

川西地区页岩气井高密度前置液固井技术

川西地区页岩气藏丰富,具有埋藏深、压力高等特点。钻井过程中使用的油基泥浆在套管壁、井壁上黏附着一层油膜,导致水泥环界面胶结性能变差,严重影响顶替效率及固井质量,研究优秀的固井前置液技术成为改善固井质量的关键。在调研国内外前置液研究现状的基础上优选出的了一套新型高密度前置液体系,其综合性能优良,在XY HF-1井中进行试验,取得较好的结果,固井后经声幅测井质量为优秀。

元坝气田高压气井Ф193.7mm尾管固井技术难点及对策

元坝气田是典型的高含硫、高压、高产的"三高"气田,由于工程地质条件十分复杂,使固井面临着易漏、易垮塌、超高温、超深、超高压盐水层、气层等诸多世界级难题。经过工程技术人员的总结分析和研究,通过优化钻井技术、钻井液技术提高了井眼质量的基础上,利用带有顶部封隔器的尾管悬挂器等先进的井下特殊工具,优选了扶正器及安放位置,结合应用先导浆除油剂\优选水泥浆体系\强化固井技术措施等综合应用,保证了防气窜固井效果。在后期压裂测试和投产的工作中,充分验证了固井质量能够满足作业要求,保证了含硫气田开发的安全。

川深1井超深小间隙尾管防窜固井胶乳水泥浆技术

川深1井是一口超深预探井,五开完钻井深8420 m,尾管固井面临超高温、超高压、环空间隙小、气窜风险大等苛刻条件。同时,后期开采对水泥环的长期完整性和封隔性要求高。通过研究硅粉加量和粒径与水泥石强度衰退的关系,功能材料对水泥石力学性能的影响,设计出了一套胶乳弹韧性防窜水泥浆体系。该水泥浆体系性能稳定,API失水48 mL,SPN防窜系数0.89,弹性模量4.8 GPa,渗透率0.40×10-3μm 2,高温沉降稳定性0.01 g/cm 3,24 h抗压强度16.3 MPa。结合其他工艺措施,该水泥浆体系成功应用于川深1井超深小间隙尾管固井,固井质量优良。

浅析小井眼开窗侧钻井中固井工艺的控制要点

随着我国现代化技术的快速发展,小井眼开窗钻井固井技术的应用也越来越广泛,其应用可以降低投入成本,提高生产质量,本文通过分析固井工艺的现状及发展前景,同时就固井工艺中存在的问题展开讨论,找出固井工艺中的控制难点和解决措施,从而提高施工质量。

提高页岩气井固井质量探索

要提高页岩气井的产量,保证页岩气井固井质量很重要。本文针对页岩气水平井影响固井质量的因素进行了分析,对施工中的实际情况进行了研究分析,找出各个方面影响提升固井质量的难点所在,分别从问题的难点等方面出发,提出解决对策,以期对提高页岩气井固井质量提供借鉴。

加强石油工程企业青年人才队伍建设的思考

目前是一个经济全球化、知识全球化、人才全球化的时代。在日益激烈的市场竞争中,人才俨然成为重要的战略力量和资源。人才是企业发展和进步的第一要素和根本保障。石油工程企业亦如此,由于其工作的性质和企业的发展特色,人才建设工作已经是目前必须重视的突出问题。本文立足于石油工程企业青年人才队伍建设存在的问题。