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.     

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.     

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。     

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，稠化时间可调范圈大，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。     

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。     

一种海洋深水超低温早强剂的研究

研究了一种深水固井用低温早强剂。该早强剂主要由固体PC-DA21S与液体PC-DA21L两部分组成,在满足稠化时间的同时,在低温10℃情况下14h形成支撑套管的3.5 MPa强度,24h达到6.9 MPa,3d水泥块强度达到19.6 MPa的高强度,甚至在低温3℃时也表现出较好的早强效果。该早强剂增稠现象不明显,水溶性好,也不含氯离子,有利于保护油井套管;且价格低廉,材料来源广泛,对环境无污染,可以满足未来500～2000 m水深的表层固井及技术套管固井作业需求。     

大位移井固井技术分析

针对大位移井固井过程中存在的问题,分析了套管居中度、水泥浆体系、顶替效率对固井质量的影响,提出提高套管居中度、实施低密度高强度水泥浆作业、优化钻井液性能、调整前置液结构以及提高顶替技术等措施,从而提高大位移井的固井质量。     

三胶塞固井水泥头在海上高温高压井中的应用

高温高压气井的固井是一个世界级难题,高温高压条件下固井存在水泥浆难以有效压稳地层、容易发生气窜等问题,造成高温高压井段固井质量差,进而影响井筒完整性,不利于气田的高效开发。其中一个原因系固井首尾浆不同体系之间相互接触易发生污染,从而导致水泥浆性能变差,对此通过设计采用了三胶塞固井水泥头装置,利用上、中、下3个胶塞有效地将前置液、首浆、尾浆及后置液相互隔开,减少接触时间和接触面积,有效地保障了水泥浆的性能,实际应用后固井质量明显提高,确保了海上高温高压井的井筒完整性,为后续高温高压井的勘探开发提供了技术基础。     

双凝双密度水泥浆体系在方正地区固井中的应用

方正地区地层流体分布状况不清，固井封固井段较长，固井质量难以保证。为解决方正地区易漏失及长封固段井的固井质量问题，在分析影响固井质量主要因素的基础上，通过室内试验，优选出双凝双密度水泥浆体系。研究结果表明，当该体系的首浆密度为1．60g／cm3（缓凝剂加量6ml）、尾浆密度1．90g／cm。（速凝剂加量为12％）时，可以降低长封固井段施工水泥浆的液柱压力，减少地层漏失，有效保护油、气层，从而显著提高了固井质量。     

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。     

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。     

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。     

一种新型固井水泥车的结构改进设计

对一种新型固井水泥车的结构进行了改进设计。阐述了新型固井水泥车的整车结构设计要点,从柱塞泵总成、密度计、混浆装置、计量罐结构等4个方面对新型固井水泥车的主要结构设计要点进行了分析研究。新型固井水泥车柱塞泵总成由减速箱、动力端及液力端等部件组成;仪表箱侧面设置有DS300/T150型密度计显示密度和流量参数;混浆装置由混浆槽、高能混合器、偏心式下灰阀、3×4离心泵(喷射泵)、3×4离心泵(供水泵)、5×6离心泵(循环灌注泵)、搅拌系统及管汇组成;计量罐的容积配置为4m3,分为两室(每室2m3),两室可以单独计量,也可以两室互通后计量。该新型固井水泥车现场应用情况良好,能满足固井作业要求。     

油气井抗腐蚀性水泥浆体系的研究

针对CO2、H2S等酸性腐蚀性气体对油气井水泥环和套管腐蚀的问题,研制出了一种抗腐蚀剂FH-1。对水泥浆成型后的水泥石块进行CO2、H2S抗压强度、渗透率和腐蚀深度的测试,并分析其微观结构,同时对该抗腐蚀剂的腐蚀机理进行了探讨。试验结果表明,抗腐蚀剂FH-1抗CO2、H2S等气体的腐蚀能力强。优选出的低、高密度水泥浆配方具有良好的抗腐蚀性、防气窜性、稳定浆体等性能,可满足不同温度、压力条件下的固井及封窜作业的需要。     

泌页HF1井技术套管固井工艺技术

为提高页岩井固井质量采用了较有效的工艺技术，设计了用于冲洗和防止井垮的冲洗液应用防漏纤维水泥浆，从优化水泥浆体系／安全下套管／固井现场配套施工工艺等，采取有效的施工来保证页岩井固井质量施工证明措施能够满足固井质量的要求，现场效果明显。     

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。     

气藏型储气库井安全风险及其应对措施

为了解决地质条件复杂性给储气库钻井工程带来的漏失、卡钻、固井质量差、周期长、成本高等问题,结合储气库实际地质情况,采取优化井身结构、气体钻井、分层承压堵漏、双级固井,改进固井水泥浆体系(双密度水泥浆固井、柔性自应力水泥浆体系),低压碳酸盐岩储层暂堵及压井技术、超细堵漏水泥浆体系、老井封堵配套技术等技术措施,有效降低了储气库钻完井事故风险、提高了固井质量,同时有效控制了投资成本。研究成果对后续储气库钻完井工程实施具有指导和借鉴意义。     

气藏型储气库井安全风险及其应对措施北大核心

为了解决地质条件复杂性给储气库钻井工程带来的漏失、卡钻、固井质量差、周期长、成本高等问题,结合储气库实际地质情况,采取优化井身结构、气体钻井、分层承压堵漏、双级固井,改进固井水泥浆体系(双密度水泥浆固井、柔性自应力水泥浆体系),低压碳酸盐岩储层暂堵及压井技术、超细堵漏水泥浆体系、老井封堵配套技术等技术措施,有效降低了储气库钻完井事故风险、提高了固井质量,同时有效控制了投资成本。研究成果对后续储气库钻完井工程实施具有指导和借鉴意义。     

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。     

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。