一种能改善盐岩层固井胶结质量的饱和盐水胶乳水泥浆体系的研制

固井水泥浆与盐岩地层间难以形成有效胶结,是造成盐岩层固井质量差的主要原因。为解决这个问题,提出用饱和盐水胶乳水泥浆体系来改善盐岩层固井胶结面的胶结质量。通过试验优选出抗盐胶乳GR1、降滤失剂CG88L等添加剂材料,构建了一套饱和盐水胶乳水泥浆体系,室内对水泥浆体系的抗温性能及其与地层的胶结性能进行了评价。评价结果显示,饱和盐水胶乳水泥浆体系具有广泛的温度适应性和较高的胶结强度。与常规聚合物抗盐水泥浆相比,该水泥浆体系可将水泥浆与模拟盐岩地层的胶结强度提高20%以上,能够有效改善盐岩层固井胶结质量。     

遇油膨胀水泥浆体系的研究及应用

随着钻井技术的不断提高,各种复杂井、长封固段井、大位移井和非常规页岩井的固井过程中,由于钻井液中混入的油基物质,使套管和井壁表面形成油膜,影响了水泥石双界面的胶结强度,同时也影响着水泥浆的流动性、稠化时间、静胶凝强度和水泥石强度的发展,最终导致水泥浆顶替效率低、压稳失效以及水泥石本身强度和界面胶结强度差,在水泥浆凝固期间发生油气窜,造成层间封隔失败。针对这些问题优选出具有缓水性包衣材料的高吸油树脂和矿物质作为膨胀剂,设计出遇油膨胀水泥浆体系。该水泥浆体系能实现水泥石微间隙或微裂缝的遇油自修复,提高水泥环的胶结强度,阻止地层油气的窜流,实现水泥石的长期完整性。在胜利油田桩西、车西2个油区进行现场试验,油基钻井液有助于提高固井质量。     

聚合物氯化钾水泥浆体系性能评价及应用研究

GK-1井位于江陵凹陷涴市断裂带南岗一号断鼻构造,完钻井深3581m,固井目的层位为含钾石岩、石膏以及芒硝的粉质泥岩地层。使用常规盐水水泥浆固井其与地层的胶结质量差,制约着固井质量的提高。为提高含钾石岩地层的固井质量,利用抗盐降失水剂CG80S、防窜增强剂GS12L、抗盐分散剂CF44S、抗盐缓凝剂H21L以及复合加重剂材料CD26F构建了以10%氯化钾盐水作为配浆水的聚合物氯化钾盐水水泥浆体系,并对聚合物氯化钾水泥浆体系的物理性能和抗污染性能进行了评价。室内试验评价结果和GK-1井的现场应用表明,氯化钾水泥浆体系的性能可以满足含钾石岩以及含石岩、石膏以及芒硝的粉质泥岩地层固井要求,具有推广应用的价值。     

储气库老井井筒封堵水泥浆体系的优选与性能评价

针对常规水泥浆体系在储气库老井井筒中封堵效果差的现状,提出了一种新型的封堵体系——G级微膨胀纤维水泥浆体系,并通过室内试验优化了水泥浆体系中的降失水剂、分散剂、缓凝剂、纤维增塑剂以及膨胀剂的加量,最后评价了水泥石的力学形变性能和水泥浆体系的综合性能。优选出的G级微膨胀纤维水泥浆体系配方为:93%G级水泥+2%微硅+3%JB-1+2%SNP+0.05%ST500L+0.3%ST200R+4%ST900L+0.8%SXY-2,优化出的体系配方由于改性纤维的增塑和增韧的双重工效,使得水泥石具有很好的力学形变性能,抗折强度高达12.0MPa,完全能满足矿场井筒封堵强度的要求,在储气库老井井筒封堵中具有很好的应用前景。     

大位移井易漏失地层固井技术研究

通过分析大位移井固井技术难点,提出了针对大位移井易漏失地层固井作业的相应的技术措施。认为防漏堵漏水泥浆和前置液体系是大位移井易漏失地层固井作业成功的关键。室内针对防漏堵漏水泥浆及前置液体系的性能开展了评价研究工作,重点研究了水泥浆以及前置液的堵漏能力。综合评价结果显示:防漏堵漏水泥浆及前置液的堵漏性能良好,能一定程度上满足易漏失大位移井固井技术要求。该研究可以为大位移井易漏失地层的固井作业提供必要的技术支撑。     

“智能快干”堵漏水泥浆体系的室内研究与现场应用

针对涪陵页岩气开发过程中不断出现的浅表层恶性漏失,以及韩家店组漏失导致地层承压能力不足等技术难题,通过不断的现场摸索与室内研究,开发出了一种新型堵漏技术——"智能快干"堵漏技术。该堵漏技术的核心为智能快凝水泥浆体系,该水泥浆体系具有凝结快、早期强度高、微膨胀、抗硫酸盐侵蚀等特点。为使智能快凝水泥浆体系具有更好的现场使用性和安全性,研发了配套的添加剂产品——特种调凝剂RET-S和流性调节剂FIT-1。加入配套添加剂产品后,堵漏水泥浆具有起稠快、强度高、隔水封堵效果好、稠化时间任意可调等特性,能够很好地满足现场施工作业需要。该堵漏水泥浆体系在涪陵页岩气现场应用了4口井,封堵效果明显。现场应用成功说明该技术可以满足1500m以内的各种堵漏作业,并具有良好的安全可靠性。     

防漏堵漏低密度水泥浆室内研究与应用

涪陵焦石坝区块地质结构复杂,漏失严重。韩家店、小河坝、龙马溪等层位的裂缝性漏失尤为突出,固井作业过程中水泥浆漏失严重,导致水泥浆返高无法满足设计要求。为解决固井过程中水泥浆漏失问题,开发研制了一种防漏堵漏低密度水泥浆体系。室内评价结果显示,该水泥浆具有稳定性好、强度高、承压能力高的特性;在压差存在下,水泥浆体系能够快速形成致密薄韧的滤饼,有效阻止水泥浆向地层漏失。现场采用防漏堵漏低密度水泥浆封固直井段,现场固井施工顺利,水泥浆成功返出地面,72h候凝测井结果显示固井质量为优质,说明水泥浆有明显的防漏堵漏功能,具有推广应用空间。     

水泥封固段长度对固井胶结面密封能力影响的试验研究

水泥封固段长度对固井胶结面水力密封能力有不可忽视的影响,研究其影响规律有助于科学设计水泥返深,确保油气生产安全。选用南海某油田固井水泥浆体系,开展了水泥环岩石力学参数测试与水泥环胶结面CT扫描测试,基于自研的水泥环密封完整性评价装置,运用气窜法测试了高温高压养护条件下不同封固长度水泥环的水力密封能力。试验结果表明,在水泥环本体未发生破坏条件下,水泥环胶结面为气体的主要窜流通道;在同等养护及受力条件下,随着封固段长度的增加,气窜压力逐步增大。拟合了气窜压力随封固段长度的关系式,并针对封固段长度为1m条件下的模拟套管-水泥环-地层系统进行了模拟声幅测井,测井结果显示试验所测试的水力密封能力数据有效,进一步验证了固井胶结面为气窜的主要通道。该研究对指导高温高压井水泥返深设计具有一定的指导意义。     

一种可用于寒冷地区固井作业的抗冻胶乳水泥浆性能研究

对一种可以在寒冷地区进行固井作业的胶乳水泥浆体系进行了详细的性能研究。研究显示,该抗冻胶乳水泥浆具有较好的强度和滤失性能,较短的稠化转化时间,较好的壁面胶结性能,渗透率低,凝胶强度发展快,顶底温差强度高,其水泥浆外加剂具有较低的倾倒点,在温度达到零下15℃情况下,仍然具有较好的流动性,便于油田冬季固井作业。     

一种抑制天然气水合物分解的高效冲洗液体系性能研究

海洋深水天然气水合物地层钻完井作业面临诸多问题,如深水低温环境、水泥环与地层胶结质量差、天然气水合物受热易分解等,研究一套能够在天然气水合物层提高固井质量的冲洗液体系,是保证海洋深水天然气水合物高效、安全开采的关键。室内根据天然气水合物固井对冲洗液的特殊要求,结合复合材料体系协同增效原理,开发了一套具有抑制天然气水合物分解特性的新型冲洗液体系。该冲洗液体系对模拟井壁冲洗率达到91.8%,与钻井液和低水化热水泥浆体系有良好的配伍性,并且能够在一定程度上抑制水合物的生成,不会对低水化热水泥浆固井产生不利影响。     

生物灰低密度水泥浆体系室内研究

深水固井作业面临低温、易漏失等难题,常规低密度水泥浆低温条件下浆体流变性能差、早强强度发展缓慢、水泥石强度大幅降低,严重影响固井胶结质量,为此,开发了一种新型生物灰低密度水泥浆体系:根据紧密堆积理论,结合室内研究,配研制了一种新型增强减轻材料生物灰低密度混合材料;同时优选锂盐复合低温早强剂ACL,辅以适当外加剂,形成了密度在1.40～1.60g/cm~3的生物灰低温低密度水泥浆体系。该体系低温下浆体流变性好、失水小、稠化时间可调,水泥浆在50℃养护12h后抗压强度可达6.0MPa,24h抗压强度可达13.9MPa。该体系在渤海BZ34-9油田B11井应用,固井质量良好。     

水泥环向非均匀胶结时套管井井孔声场数值仿真试验

随着我国油气勘探开发逐渐向深水、深地以及深海等复杂测井环境拓展,高温高压等特殊的井下条件给油田固井造成了很大的困难,水泥浆和地层压力之间较窄的压力窗口,使得固井水泥浆凝固过程中地层流体易侵入水泥浆形成窜槽,造成水泥环向胶结不均匀,研究此情况下的测井响应对可靠评价固井质量至关重要。通过三维交错网格高阶有限差分方法数值模拟和实验室测量研究了CBL/VDL(cement bonding log(声波幅度测井),variable density log(声波变密度测井))和扇区水泥胶结测井SBT(segment bond tool)在水泥环向胶结非均匀时的响应特征。数值计算和实验室测量结果都表明,对高密度水泥浆,随着环向水泥缺失程度越来越大,CBL/VDL套管波相对幅度逐渐增大,但在环向水泥缺失角度小于90°时,套管波相对幅度的增强不明显;扇区水泥胶结测井SBT对测量源距范围内的水泥缺失比较敏感,套管波幅度基本随着水泥缺失面积的增加呈线性增加,即SBT对环向较小区域的水泥缺失更敏感,分辨率更高。该研究通过定量描述扇区水泥缺失率与套管波相对幅度的关系,可提高现场对水泥胶结评价结果的认识。     

储气库井油套环空的合理氮气柱长度

针对储气库井的油-套环空异常带压问题,建立注入氮气柱的密闭环空数学模型,综合分析了在压力、温度影响下密闭环空的压力变化情况.对储气库井注气过程和采气过程中的环空压力进行分析计算,研究了环空氮气柱长度、注采过程中油管温度和压力等因素对油-套环空压力的影响规律.结果表明:环空注入一定长度的氮气能有效缓解储气库井环空带压问题;氮气柱越长,套压值越低,当氮气柱长度超过100m时,套压变化越来越小,环空氮气柱长度范围宜选取100～200 m,初始氨气注入压力为2 MPa;油管压力和温度变化影响环空套压值,其中温度是主要影响因素,使用隔热材料,有助于减小或防止注采过程中由于油管温度升高引起的环空压力升高.     

DY高效冲洗隔离液在长庆储气库固井中的研究与应用

针对长庆储气库固井存在地层压力系数低、易垮易漏及固井时不易压稳、易发生窜流等复杂问题,通过引入特殊不规则棱形加重材料DRW-2S和高效冲洗剂DRY-100L而研究出具有冲洗/隔离一体化的、稳定性强和流变性好的DY高效冲洗隔离液体系。室内研究表明,该体系适用温度可达150℃以上,稳定性好,高温沉降稳定性不大于0.03g/cm3;对钻井液冲洗效率达到100%,界面胶结强度明显提高,且与钻井液、水泥浆具有良好的相容性;通过调整加重剂加量可配制密度在1.05~2.40g/cm3范围内任意可调的高效冲洗隔离液,可实现高效冲洗、顶替和平衡压力固井的目的。该体系在长庆储气库固井中已成功应用了3井次,固井质量优质,在长庆储气库固井中具有很好的推广应用价值。     

库木塔克沙漠稠油油藏钻井液体系优选与应用

库木塔克沙漠腹地英也尔构造带稠油油藏钻井过程中,桃东沟群地层富含蒙脱石,吸水性极强,极易水化膨胀分散,地层深部枯竭脱水层,在地质形成过程中上下挤压呈破碎性,坍塌应力极强,岩性胶结性极差,岩石力学平衡极其脆弱,钻井过程中机械、水力作用极易打破地应力平衡,钻井过程中导致坍塌卡钻发生。其中Y14井最具有代表性,该井连续2次钻至桃东沟群地层发生坍塌卡钻事故,无法穿越桃东沟群地层,阻碍了库木塔克沙漠腹地稠油油藏的勘探开发。针对该井的复杂情况,通过室内实验研究,优选出合适的成膜剂、封堵剂、润滑剂、乳化剂等钻井液材料,并进行粒度级配,形成了适合该区块的成膜封堵钻井液体系配方,该钻井液体系具有良好的抑制性、封堵性、润滑性和流变性能,有效地降低了井下复杂事故率。现场应用结果表明,成膜封堵钻井液体系解决了该井桃东沟群破碎性岩性和泥岩水化膨胀引起的井壁坍塌问题,顺利完成钻探任务。     

颗粒级配技术的超高密度水泥浆体系研究

为实现缅甸A地区浅层高压气、低温超高密度的油气井的固井,根据紧密堆积理论的颗粒级配原理,在室内建立了紧密堆积颗粒级配模型,通过在单位体积水泥浆内增加固相颗粒,尽量降低水泥浆的水灰比,实现水泥浆体系密度的增加和水泥浆性能的改善。根据颗粒级配模型,利用室内优选出的加重剂铁矿粉的不同粒度颗粒进行了级配加重试验,利用复配后的加重剂所配置的高密度紧密堆积水泥浆体系性能优良,现场固井质量优良,验证了所建立的紧密堆积模型的可靠性。同时,开发和优选了适合高密度水泥浆的外加剂体系,完成了国内首次密度为2.80g/cm3的超高密度水泥浆体系的研制,加有纤维的高密度水泥浆体系具有良好的防漏堵漏功能。     

一种能有效保障井筒完整性的高强韧性水泥浆体系研究

固井后套管-水泥环-地层会形成一个胶结体,即固井屏障。固井屏障在油气井生产过程中,要受到各种载荷的作用,会导致固井屏障密封系统失效。为保证井筒的完整性,目前主要的解决办法是使用胶乳水泥浆体系,但是该体系有一个较大的缺点就是用量大、费用高。室内通过优选增韧材料GBS-51,其质量分数在2%~5%变化时,水泥浆性能能够满足常规固井作业的要求。为了能够在有效保证固井屏障良好完整性的情况下,降低生产作业成本,将GBS-51与胶乳复配(其中胶乳仅起到偶联剂的作用,用量较少),成功构建了一套高强韧性水泥浆体系,试验结果表明:该韧性水泥浆体系能够有效地控制成本,且适用温度范围广,可以满足不同井底温度的固井作业,形成的水泥石韧性以及其他物理特性优良,有利于保障井筒完整性。     

纳米低密度水泥浆体系在页岩油水平井固井中的应用

江汉盆地盐间页岩油储量丰富,主要采用水平井和分段压裂方式进行开发.江汉油区盐间页岩油水平井固井存在地层承压能力低、极易压漏地层、水平段封固段长易漏失、气层活跃易发生油气水窜、水平段要进行分段压裂等难点,对固井水泥浆的综合性能要求较高.而常规漂珠低密度水泥浆流变性能差、候凝时间长、水泥石强度低,难以满足现场固井质量要求.针对上述问题,开发了一种新型纳米液体减轻剂CP-56,该材料悬浮稳定性好,通过增大水灰比降低水泥浆密度,可迅速与水泥反应产生交联结构,提高浆体稳定性.辅以适当外加剂,形成了密度在1.40～1.60g/cm3的纳米低密度水泥浆体系.室内试验结果表明,该体系浆体流变性好,失水量小,稠化时间可调,防气窜性能好,抗压强度发展快且强度高,防漏能力好;现场成功应用在江汉油田蚌页油1 HF井,固井质量优质,具有良好的推广应用前景.     

带压堵漏技术及其在油库中的应用

概述了我国带压堵漏技术的发展现状,指出带压堵漏技术在油库管道的应用不够普遍。对带压粘结堵漏技术、带压注剂堵漏技术和带压焊接堵漏技术在技术特点和适用范围等方面进行了对比。重点介绍了新型带压注剂堵漏技术的原理、施工工艺和注意事项,应用实例表明,该技术适用于油库库内管道的不停产堵漏。     

水平井裂缝油基钻井液水泥浆堵漏技术

焦石坝龙马溪组非常规页岩气开采是中石化集团公司涪陵页岩气产能示范区开发的重点建设项目,首批非常规页岩气水平井水平段以油基钻井液钻进为主。该区块已发现多处易漏地层,水平段漏失情况尤其复杂,不仅加大了施工难度,更增加了钻井成本。为有效解决水平段油基钻井液堵漏难题,室内研究开发了一种水平井油基钻井液水泥浆堵漏技术,该技术的特点是采用柴油与淡水的混合物配制堵漏水泥浆,其与现场油基钻井液可以任意比例混合而不会产生配伍性问题。实验室对该堵漏水泥浆性能进行了系统研究,结果显示,该堵漏水泥浆密度、稠化时间和抗压强度均可调,具有沉降稳定性好、流动能力强的特点。试验结果充分说明,该水泥浆堵漏技术在油基钻井液水平段裂缝堵漏中具有广阔的应用空间。