低密度水泥漿固井技術(shù)在哈拉哈塘區(qū)塊應(yīng)用

常規(guī)低密度水泥漿固井中存在水泥石抗壓強度低、水泥漿游離液含量大、漿體穩(wěn)定性差等突出問題,滿足不了油層固井需要。為保護油氣層、提高固井質(zhì)量,通過深入研究,從篩選和優(yōu)化水泥、外摻料及配伍外加劑入手,開發(fā)了高強度低密度水泥漿體系;并通過采取新工藝、強化技術(shù)措施,有效解決了油層固井中遇到的一系列問題,在中國科探1井、4000m以上深井、煤層氣井以及淺層稠油井等40余口井進行了油層固井作業(yè),固井一次成功率100%,質(zhì)量優(yōu)良率90.5%,達到了滿意的效果。

lw是中海油服南海八號深水鉆井平臺承鉆的一口水深達561m的深水井。針對lw井深水井表層固井面臨低溫、表層壓力窗口窄、容易漏失等技術(shù)難題,采用了中海油服油田化學事業(yè)部自主研發(fā)的深水表層固井低密度高強度水泥漿體系,該水泥漿體系具有密度低,首漿密度達到1.35g/cm3,良好的低溫早強效果、失水量小、稠化時間易于調(diào)整,水泥漿體系穩(wěn)定等優(yōu)點。lw的現(xiàn)場應(yīng)用證明,該深水表層低密度水泥漿體系滿足了深水表層固井現(xiàn)場施工的要求,能很好解決海洋深水、超深水表層壓力窗口窄、容易漏失等難題,可在未來深水、超深水井固井作業(yè)中推廣應(yīng)用,標志著中海油服深水固井順利突破500m作業(yè)水深。

紅032井區(qū)是2009年新疆油田公司重點產(chǎn)能建設(shè)區(qū)塊。文中通過對紅032井區(qū)地質(zhì)情況的簡介,并結(jié)合該區(qū)塊的固井特點,選用了目前比較成熟的微珠低密度水泥固井工藝,同時較為詳細的闡述了微珠低密度固井工藝中的水泥漿配方及水泥外加劑作用機理,通過優(yōu)選固井工藝技術(shù)措施,確保了固井質(zhì)量,并由此提出了幾點認識及建議。

二連油田阿南老區(qū)阿31-102井由于周圍生產(chǎn)井開發(fā)政策不同,各套目的層壓力系數(shù)差別較大,高低壓儲層共存,壓力系數(shù)為0.8~1.4。鉆井過程中在1459~1670m井段累計發(fā)生7次漏失,共漏失鉆井液150m3,井漏時鉆井液密度1.31g/cm3。井漏同時也存在較嚴重的油水浸現(xiàn)象。為解決此問題,在井溫低、水泥用量小的情況下,采用低密度防漏堵漏水泥漿體系固井。該水泥漿體系在降低水泥漿密度的同時,在水泥中加入彈性防漏堵漏材料,以達到防止漏失及油水浸的雙重目的?，F(xiàn)場應(yīng)用施工順利,未發(fā)生漏失情況,36h后測井,固井質(zhì)量優(yōu)質(zhì),滿足二連油田老區(qū)復雜儲層的低溫防漏固井要求。

勝利油田對礦渣低密度水泥漿固井技術(shù)通過近兩年的室內(nèi)試驗,研究出適合勝利油田的礦渣低密度水泥漿固井技術(shù),對解決勝利油田低壓易漏井固井和提高固井質(zhì)量有重要的現(xiàn)實意義。文中著重介紹了礦渣膨潤土低密度水泥漿的配比優(yōu)選,漿體性能的優(yōu)化及礦渣水泥漿的應(yīng)用等。

利用顆粒級配和緊密堆積理論,制備了密度為1.20～1.30g/cm~3的微細水泥/漂珠低密度水泥漿體系。確定了其最佳配方:微細水泥與g級油井水泥質(zhì)量比為1:1,微硅加量6.0%,降失水劑sz1-2加量1.5%,早強劑ck21加量2.0%,分散劑sxy加量1.4%,漂珠加量30%～60%,空心玻璃珠加量10%～20%,水灰比0.58～0.62。在50℃下,考察了該低密度水泥漿的抗壓強度、失水性、流變性等,結(jié)果表明,該體系具有早期強度高、穩(wěn)定性好、稠化時間可調(diào)等優(yōu)點,適用于低壓易漏地層及超長封固段的固井施工。

哈薩克斯坦mynteke油田屬典型的窄壓力窗口固井地區(qū),其上部有活躍的淺層氣,下部地層破裂壓力低,鉆井液密度在1.05～1.10g/cm3范圍內(nèi)時仍有井漏發(fā)生。用常規(guī)低密度水泥漿固井后,水泥膠結(jié)較差,部分井口有冒氣現(xiàn)象。為有效防止氣竄,提高固井質(zhì)量,研究出一種適合該區(qū)塊的非滲透抗竄低密度水泥漿體系。該水泥漿體系具有低密度可調(diào)、流動性好、抗壓強度高,失水低、稠化過渡時間短等良好的工程性能。通過室內(nèi)實驗和5口井的現(xiàn)場成功應(yīng)用表明,非滲透抗竄低密度水泥漿體系能滿足該地區(qū)淺層氣竄和低壓漏失的固井施工作業(yè)的需求。

固井-水泥漿化學概要 1固井 1.1定義 固井就是在井眼內(nèi)下入套管柱，在套管柱與井壁環(huán)形空間注入水泥漿進行封固。 1.2目的 （1）封隔疏松、易塌、易漏等地層； （2）封隔油、氣、水層，防止互相竄通，形成油氣通道； （3）安裝井口，控制油氣流，以利于鉆進。 1.3流程 （1）下套管 套管類型有： 1）表層套管 封隔地表淺水層及淺部疏松和復雜地層；安裝井口、懸掛和支撐后續(xù)各層套管。 2）生產(chǎn)套管（油層套管） 用以保護生產(chǎn)層，提供油氣生產(chǎn)通道。 3）中間套管（技術(shù)套管） 用來封隔不同地層壓力層系或易漏、易塌、易卡等井下復雜地層。 （2）注水泥 下套管后，把水泥漿泵入套管內(nèi)，再用鉆井液把水泥漿頂替到管外環(huán)形空間設(shè)計位置的 作業(yè)稱之為注水泥。 （3）井口安裝和套管試壓 下套管注水泥之后，在水泥凝固期間就要安裝井口。套管試壓是檢查固井質(zhì)量的重要組 成部分。安裝好套管頭和接好防噴器

研制了一種漂珠復合低密度水泥漿,分析了該體系的作用機理,確定了漂珠復合低密度水泥漿體系添加劑的最佳配方:早強劑ck21加量2％,分散劑sza-2加量0．8％～1．0％,降濾失劑td-80加量1．2％,微硅加量8％,按施工要求調(diào)節(jié)緩凝劑加量控制稠化時間。室內(nèi)研究結(jié)果表明,該漂珠復合低密度水泥漿體系具有密度低、抗壓強度高、水泥漿沉降穩(wěn)定性好的特點,克服了目前常用低密度水泥漿體系的缺陷,是提高低壓易漏失井固井質(zhì)量的有效材料。

漂珠復合低密度水泥漿的室內(nèi)研究與應(yīng)用

根據(jù)顆粒級配理論,優(yōu)選中空玻璃微球(hgs)為減輕劑,開發(fā)研制出超低密度水泥漿體系,解決了常規(guī)超低密度水泥漿體系存在的如水泥石強度發(fā)展緩慢、水泥漿穩(wěn)定性差、失水難以控制等問題,填補了國內(nèi)1.00g/cm3以下超低密度水泥漿體系的空白。室內(nèi)實驗和現(xiàn)場應(yīng)用證明:該體系的沉降穩(wěn)定性好、抗壓強度高、失水小、流變性能好,能有效防止氣竄,稠化時間可調(diào)且過渡時間短,一二界面固井質(zhì)量良好。

高密度抗鹽水泥漿體系

題示低溫低密度水泥漿用于海洋油藏深水井固井,填充的惰性氣體氣泡用物理和化學方法共同產(chǎn)生,所用外加劑大部分是專門研制的。對該體系的組成及原理作了一般性的說明。詳細說明了該體系的室內(nèi)制備方法。報道了水泥和主要外加劑的篩選結(jié)果。所選水泥為葛洲壩水泥廠生產(chǎn)的低溫高強水泥t5,水泥石7℃抗壓、抗折強度為28.7、4.8mpa?；瘜W發(fā)泡劑ins和inl反應(yīng)產(chǎn)生氮氣使水泥漿發(fā)泡。促凝劑acl使水泥漿在-5℃凝固,緩凝劑rd可調(diào)節(jié)5℃稠化時間為4~8小時,35℃時也可調(diào)。加入6%~8%降濾失劑jpo使水泥漿濾失量<20ml。加入5%增強劑gco使密度1.35g/cm3的泡沫水泥抗壓強度由8.14mpa增至10.41mpa。密度可調(diào)范圍為0.8~1.5g/cm3,在8mpa下仍可達1.48g/cm3。給出了水泥漿的配方:t5+90%海水+7%jpo+1%fly(分散劑)+0.8%acl+1.5%rd+35%lgt(減輕劑)+5%gco+1%sb(泡沫分散劑)+2%ins+1%inl。圖3表3參8。

漂珠低密度水泥漿在解決低壓易漏地層和低壓長封固段固井中得到了廣泛應(yīng)用,為更好的掌握漂珠對低密度水泥漿性能的影響情況,通過室內(nèi)實驗研究,考查了攪拌速度對漂珠低密度水泥漿密度的影響情況,分析了不同壓力條件下對不同細度的漂珠低密度水泥漿密度及其水泥漿流變性能的影響規(guī)律,研究了漂珠對低密度水泥石強度等影響規(guī)律,為漂珠低密度水泥漿的現(xiàn)場應(yīng)用提供了借鑒作用。優(yōu)選出了綜合性能優(yōu)良的漂珠復合低密度水泥漿體系及配方,在塔河油田進行了推廣應(yīng)用,取得了良好的固井效果。

針對新疆陸東五彩灣區(qū)塊地層壓力系數(shù)低,井漏氣竄嚴重等特點,研制出了一種適合于該區(qū)塊的低密度非滲透膠乳水泥漿體系。通過對水泥漿的抗氣竄性能評價表明,該水泥漿失水低,稠化過渡時間短,在形成水泥石后,相比常規(guī)水泥石,具有膠結(jié)強度大,脆性系數(shù)小,沖擊能力高,體積微膨脹,水泥漿防竄系數(shù)spn低等優(yōu)點。綜合評價該水泥漿具備很好的抗竄能力。

文章以一種廣泛應(yīng)用的天然類火山灰為主要減輕材料,輔以其它硅質(zhì)材料,根據(jù)粒度級配和優(yōu)化原理,配合新開發(fā)的早強劑,設(shè)計出密度可在1.35～1.60g/cm3范圍內(nèi)變化,適合低壓易漏地層固井作業(yè)的新型低密度水泥漿體系。室內(nèi)實驗表明:該體系具有懸浮穩(wěn)定性強、濾失量低、水泥石早期抗壓強度較高、成本低廉、且漿體密度受壓力影響較小等特點。克服了常規(guī)低密度水泥漿早期強度低和漂珠低密度水泥漿體系受壓力影響較大的缺點,具有良好的工程應(yīng)用前景。

儲氣庫在注、采氣過程中壓力、溫度變化對水泥環(huán)產(chǎn)生收縮變形影響,導致水泥石受到交變應(yīng)力作用而產(chǎn)生破壞,形成微裂縫。開展了彈性膨脹水泥漿的研究,采用水泥與多組分活性礦物摻料(彈性材料、石英砂、粗硅粉、細硅粉)級配,得到了堆積體積分數(shù)大于0.8的干混合物,提高了水泥石的致密度、抗?jié)B性、抗腐蝕性和抗射孔沖擊能力,降低了滲透率;加入5%的膨脹劑,使水泥石具有膨脹性(膨脹量達0.677%),同時增大了水泥環(huán)與界面的膠結(jié)強度和壁面抗水壓滲透能力;由于彈性顆粒的加入,水泥石的楊氏模量低于地層的楊氏模量,有利于改善水泥環(huán)與套管的界面膠結(jié)狀況,保證水泥環(huán)的完整性。該體系在交變應(yīng)力作用下密閉良好,解決了儲氣庫不斷注氣采氣對水泥環(huán)的破壞難題,在huk23井的應(yīng)用取得了固井質(zhì)量優(yōu)質(zhì)的效果,2012年在呼圖壁儲氣庫推廣應(yīng)用20余井次,聲幅合格率為100%,優(yōu)質(zhì)率為73.3%。

因為引起的井漏而出現(xiàn)的固井失敗,常常會出現(xiàn)在壓力系數(shù)低或是特別是裂縫型以及溶洞型碳酸鹽巖地層易漏地層固井中。使用常規(guī)密度1.88g/cm3的水泥漿固井,非常容易引起井漏,造成固井失敗,嚴重影響固井質(zhì)量。根據(jù)dwq易漏地層的固井需求,并結(jié)合實際要求和需求調(diào)和出應(yīng)對這種狀況最佳比例的低密度水泥漿,并保證低密度水泥漿具有應(yīng)該有的強度,從而運用在dwq易漏地層的固井難點上,達到了隔封地層的目的。

針對目前低密度水泥漿抗壓強度偏低,無法滿足封固生產(chǎn)套管的不足,在分析低密度水泥漿配制關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上,通過優(yōu)選合適的中空微珠減輕劑、研制高性能促凝劑和選擇合理的dinger-funk方程緊密堆積計算模型,開發(fā)出密度1.30～1.50g/cm3高強低密度水泥漿hplc體系。測試結(jié)果表明,hplc體系無游離液、漿體穩(wěn)定、流變性好、api失水量≤37ml/30min、稠化時間滿足施工要求、低溫早強和水泥石抗壓強度高等優(yōu)異性能,完全能夠滿足封固生產(chǎn)套管的抗壓強度要求,有助于通過低壓固井來實現(xiàn)保護油層目的。

枯竭油氣藏儲氣庫注采氣井要求運行周期長,運行工況條件苛刻、儲層和蓋層封固質(zhì)量要求高,儲氣庫注采氣井要求全井封固,要求水泥漿返至地面。分析了地質(zhì)構(gòu)造復雜、地層壓力系數(shù)低、水泥漿設(shè)計困難等固井技術(shù)難點,提出了采用雙密雙凝固井水泥漿體系的固井技術(shù),經(jīng)現(xiàn)場施工應(yīng)用,固井質(zhì)量優(yōu)質(zhì),滿足封固質(zhì)量要求。

作為西北油田的重要勘探開發(fā)區(qū)塊之一,塔河油田托普臺區(qū)塊大部分井存在二疊系,井深4500~5200m,厚度50~300m,在鉆遇二疊系時漏失嚴重,塔河10區(qū)及12區(qū)部分無二疊系井也漏失嚴重,增加了正常鉆進難度,耽誤鉆井時效,可能誘發(fā)井下復雜事故,對油井后期固井等作業(yè)影響很大。設(shè)計優(yōu)選粉煤灰低密度水泥漿體系對二疊系進行堵漏。該水泥漿體系密度1.60g/cm~3左右,抗壓強度6~8mpa,漏失嚴重時可在水泥漿中添加5mm、10mm纖維進行復合堵漏,纖維在裂縫中架橋,形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),提高堵漏效果。該水泥漿體系在現(xiàn)場多口井的堵漏作業(yè)表明,能有效地提高地層承壓能力,大大縮短了鉆井周期,為后期鉆井及固井施工創(chuàng)造了有利條件。

利用水泥漿進行固井作業(yè)時,當遇到溶洞型碳酸、裂縫性地層時井漏的機率大大增加,導致固井質(zhì)量無法滿足要求,甚至固井失敗,而使用低密度水泥將可有效避免井漏情況的發(fā)生。