微細(xì)水泥漂珠低密度水泥漿體系的研制

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(shí)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(xì)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(qiáng)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(fù)合低密度水泥漿體系及配方,在塔河油田進(jìn)行了推廣應(yīng)用,取得了良好的固井效果。

低密度固井水泥漿技術(shù)

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(shí)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。

高密度抗鹽水泥漿體系

為了滿足鎮(zhèn)涇油田長封段固井質(zhì)量,防止洛河水對生產(chǎn)套管的侵蝕和水泥漿返高達(dá)到分公司的固井要求,通過現(xiàn)場應(yīng)用人工漂珠、微硅低密度水泥漿分析對比,優(yōu)選出能封固低壓易漏,具有防腐蝕的低密度水泥漿體系配方,解決了鎮(zhèn)涇油田低壓易漏長封固段的固井質(zhì)量難題。

常規(guī)低密度水泥漿固井中存在水泥石抗壓強(qiáng)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(hù)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(qiáng)度低密度水泥漿體系;并通過采取新工藝、強(qiáng)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(jìn)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(dá)到了滿意的效果。

玉門青西油田屬于裂隙性油藏,由于井深、封固段長、多套壓力體系共存、井眼條件較差、溫度高及封固層段上下溫差大等問題,固井難度較大。前期采用常規(guī)加砂水泥漿體系,雖基本解決了完井固井質(zhì)量問題,但對油層污染較大,后引進(jìn)低密度水泥漿體系,固井質(zhì)量優(yōu)質(zhì)率達(dá)85%以上,油藏采收率得以大幅提高,應(yīng)用效果良好。

紅032井區(qū)是2009年新疆油田公司重點(diǎn)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(diǎn),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(xì)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(jī)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(diǎn)認(rèn)識及建議。

lw是中海油服南海八號深水鉆井平臺承鉆的一口水深達(dá)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(xué)事業(yè)部自主研發(fā)的深水表層固井低密度高強(qiáng)度水泥漿體系,該水泥漿體系具有密度低,首漿密度達(dá)到1.35g/cm3,良好的低溫早強(qiáng)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(diǎn)。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(biāo)志著中海油服深水固井順利突破500m作業(yè)水深。

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(xué)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(xì)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(qiáng)水泥t5,水泥石7℃抗壓、抗折強(qiáng)度為28.7、4.8mpa?；瘜W(xué)發(fā)泡劑ins和inl反應(yīng)產(chǎn)生氮?dú)馐顾酀{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(qiáng)劑gco使密度1.35g/cm3的泡沫水泥抗壓強(qiáng)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(dá)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。

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(qiáng)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(bǔ)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(shí)驗和現(xiàn)場應(yīng)用證明:該體系的沉降穩(wěn)定性好、抗壓強(qiáng)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。

漂珠低密度水泥漿由于密度低、強(qiáng)度高、體系穩(wěn)定而在油田低壓易漏層及低壓油氣層長封固段固井作業(yè)中獲得了廣泛的應(yīng)用。但近年來,由于漂珠的產(chǎn)量越來越少,油田低成本要求急需開發(fā)代替漂珠的新型減輕材料,以滿足配制低密度水泥漿的需求。開發(fā)了bcl-10s低密度混合減輕材料,其物化性能與漂珠相當(dāng),用它作減輕劑配制的低密度水泥漿性能與用漂珠作減輕劑配制的低密度水泥漿性能相媲美,并已經(jīng)在長慶油田獲得了應(yīng)用。

高密度抗鹽水泥漿體系 (2)

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(qiáng)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(shí)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。

在塔北哈拉哈塘區(qū)塊固井作業(yè)中,由于二開裸眼段長,揭開產(chǎn)層后地層壓力系數(shù)低,存在裂縫型、溶洞型碳酸鹽巖地層,采取常規(guī)密度水泥漿固井,極易誘發(fā)井漏,導(dǎo)致固井失敗。通過分析該區(qū)塊地質(zhì)特點(diǎn),根據(jù)水泥漿體的顆粒級配理論,優(yōu)化工藝,采用低密度高強(qiáng)度水泥漿封固了長裸眼段。18口探井二開長裸眼段水泥漿返高全部合格,縮短了鉆井周期,提高了固井質(zhì)量。

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(qiáng)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(shí)驗表明:該體系具有懸浮穩(wěn)定性強(qiáng)、濾失量低、水泥石早期抗壓強(qiáng)度較高、成本低廉、且漿體密度受壓力影響較小等特點(diǎn)?？朔顺Ｒ?guī)低密度水泥漿早期強(qiáng)度低和漂珠低密度水泥漿體系受壓力影響較大的缺點(diǎn),具有良好的工程應(yīng)用前景。

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(yán)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(dá)到防止漏失及油水浸的雙重目的。現(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(fù)雜儲層的低溫防漏固井要求。

針對目前低密度水泥漿抗壓強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)和水泥石抗壓強(qiáng)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(qiáng)度要求,有助于通過低壓固井來實(shí)現(xiàn)保護(hù)油層目的。

利用水泥漿進(jìn)行固井作業(yè)時,當(dāng)遇到溶洞型碳酸、裂縫性地層時井漏的機(jī)率大大增加,導(dǎo)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。

為了滿足長封固段的固井要求,一般采用低密度+常規(guī)密度的水泥漿實(shí)施固井,從而較好的保證了深井的一次性封固。常用的低密度水泥漿體系有泡沫體系和漂珠體系。各有一定的應(yīng)用局限。擬研制一種稠化時間可調(diào),流動性好,強(qiáng)度高的新型實(shí)心低密度水泥漿體系,本文通過對該體系配方合成的影響因素進(jìn)行分析與探究,為下一步實(shí)心低密度水泥漿體系的研發(fā)工作提供理論基礎(chǔ)。

6月21日，記者從海洋工程公司獲悉，這個公司在泡沫低密度水泥漿技術(shù)研究方面取得突破，將應(yīng)用于海上稠油熱采井固井作業(yè)。

常用的低密度減輕材料漂珠產(chǎn)量較少、貨源緊缺,單一的漂珠作為減輕劑導(dǎo)致生產(chǎn)成本高,因此優(yōu)選了一種成本低、來源廣的減輕材料-改性膨脹珍珠巖。提出在漂珠低密度水泥漿中復(fù)配部分改性膨脹珍珠巖的方案。室內(nèi)實(shí)驗評價結(jié)果表明,該體系密度在1.45g/cm~3～1.60g/cm~3可調(diào),水泥漿具有良好的沉降穩(wěn)定性、流變性,且失水量少、早期強(qiáng)度高等特點(diǎn)。對比同一密度下,采用部分改性膨脹珍珠巖復(fù)合漂珠的低密度水泥漿與單一的漂珠低密度水泥漿相比,在性能差別不大的情況下能有效的降低成本。該體系在現(xiàn)場應(yīng)用6井次,固井電測解釋表明,水泥漿返高能達(dá)到設(shè)計要求,而且固井質(zhì)量優(yōu)質(zhì),能夠滿足油氣層段開采需求。