驗井深水表層固井水泥漿體系研究與應(yīng)用

海底接近凝固點的溫度、海床下大量存在的高壓淺層流以及氣體水合物等是深水井表層固井作業(yè)時遇到的難題。結(jié)合深水表層固井技術(shù),對深水表層固井的水泥漿體系性能進(jìn)行簡述,并提出相關(guān)措施和建議。

頁巖氣井固井對目前固井技術(shù)提出了新的要求,通過分析頁巖氣開采過程中對水泥漿體系的特殊要求,研究了彈性水泥漿體系(sfp)配方的基本性能,并對彈性材料和增韌材料進(jìn)行了研究和優(yōu)選,分析了水泥漿外加劑和外摻料的加量對水泥漿各項性能的影響,闡明了其機理,并對彈性水泥石的彈性模量及抗折性能進(jìn)行了評價和分析。研究的水泥漿體系成功應(yīng)用于黃頁1井頁巖氣儲層段,固井質(zhì)量優(yōu)秀,滿足了該井的壓裂要求。

水平井技術(shù)已成為油田增加產(chǎn)量,提高采收率的一項重要手段,在新油田、老油田調(diào)整挖潛上,廣泛應(yīng)用并取得了顯著的效果。為確保水平井固井質(zhì)量,開展了從井眼準(zhǔn)備、固井水泥漿體系等研究,形成一套較成熟的固井完井技術(shù),有力地保證了水平井固井質(zhì)量。

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(biāo)志著中海油服深水固井順利突破500m作業(yè)水深。

文章編號!!""!#$%&"!&""$""&#""$’#"( 膏鹽層固井水泥漿技術(shù) 劉群英!王野!范莉!劉瀘萍!鄧艷華!劉欣 !華北石油管理局鉆井工藝研究院#河北任丘" 摘要!使用常規(guī)水泥漿固膏鹽層!由于水泥石與地層膠結(jié)質(zhì)量差!易造成層間竄流!膏鹽層水化而引起地層蠕 變!產(chǎn)生巨大的地層應(yīng)力使套管變形!甚至發(fā)生套管擠毀或錯斷!縮短油氣井使用壽命"華北石油田鉆井工藝研究 院研制出了抗鹽系列!型#)*#($)+#($),#(%和"型#)*#-$)+#-$),#-%油井水泥外加劑!并開發(fā)出了相應(yīng)的抗鹽 水泥漿體系"!$"系列油井水泥外加劑具有優(yōu)良的抗鹽性能!)*#(能抗!./的鹽水$)*#-能抗&%/的鹽水&可有 效地降低水泥漿失水量至

針對海洋深水表層套管固井作業(yè),介紹了一種密度可調(diào)(1.20～1.80kg/l)的低溫低密度g級硅酸鹽水泥漿體系。對低溫低密度g級硅酸鹽水泥漿體系的設(shè)計原理與水泥漿組分以及不同密度水泥漿配方進(jìn)行了詳細(xì)的論述,并對該水泥漿體系在深水環(huán)境下的性能進(jìn)行了評價。結(jié)果表明,低溫低密度g級硅酸鹽水泥漿體系在低溫環(huán)境下具有較高早期強度、低失水量以及良好的流變性和稠化性能,其中密度為1.20kg/l的水泥漿在3℃溫度下的稠化時間≤560min,稠化過渡時間≤60min,api失水≤70ml,水泥石在5℃溫度下養(yǎng)護(hù)24h后的抗壓強度≥3.5mpa。這表明低密度g級硅酸鹽水泥漿體系具有良好的低溫性能,能夠滿足海洋深水表層套管固井作業(yè)要求。

鹽探2井是為探明東營地區(qū)地下礦鹽資源而投資部署的一口重點探采井。針對該井完鉆鉆井液密度高(1.87g/cm3)、平均環(huán)容小、水泥環(huán)薄、井底靜止溫度高(143℃)、固井封固段長、環(huán)空靜壓力高、鉆遇鹽水層等復(fù)雜情況,經(jīng)過大量研究與室內(nèi)實驗,優(yōu)選出了前置液,完善了水泥漿設(shè)計方案,開發(fā)出了高密度抗高溫低失水緩凝增韌水泥漿體系。該水泥漿具有一定的抗壓強度、良好的穩(wěn)定性和較好的失水控制能力,稠化時間易調(diào),其在鹽探2井φ177.8mm尾管固井中進(jìn)行了成功應(yīng)用,現(xiàn)場注水泥225t,施工順利,固井質(zhì)量為優(yōu),實現(xiàn)了開發(fā)目的。

針對深水油氣井淺層固井存在的逆向溫度場,對水泥漿在低溫下的稠化時間、抗壓強度和流變性能進(jìn)行了分析,結(jié)果顯示:在低溫下水泥漿的稠化時間明顯延長,抗壓強度發(fā)展緩慢,流變性能變差。因此,針對深水固井試驗中溫度模擬方法與陸地固井的不同,介紹了深水固井循環(huán)溫度和靜止溫度的確定方法,設(shè)計了可以用來測試深水固井水泥漿性能的稠化試驗裝置及靜膠凝試驗裝置。同時設(shè)計了不同密度的深水固井水泥漿配方,并對其性能進(jìn)行了測試,結(jié)果表明,所設(shè)計的不同密度深水固井水泥漿,在低溫條件下早期強度發(fā)展快(4mpa/16h),流變性好,防氣竄能力強,沉降穩(wěn)定性能好,能滿足深水表層套管固井的需要。

深水油氣井淺層固井中會有逆向溫度場的存在,本文主要對深水油氣井淺層固井水泥漿性能進(jìn)行分析,主要從稠化時間、抗壓的強度以及流變性能等方面進(jìn)行入手。

伴隨科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,我國鉆井工程的發(fā)展進(jìn)程不斷加快,在鉆井工程運行的過程中,深水油氣井淺層固井存在很多問題。長期以來,管理人員也在不斷改進(jìn)和完善管理方式,雖然取得一些成效,但是仍舊存在較多問題,尤其是水泥漿的性能。因此,管理人員應(yīng)依據(jù)水泥漿的性能,做好深水油氣井淺層固井的管理。本文主要闡述了深水油氣井淺層固井水泥漿性能的測試,進(jìn)而使鉆井工程朝向更好、更快的方向發(fā)展。

試論膏鹽層固井水泥漿技術(shù)的應(yīng)用

低密度固井水泥漿技術(shù)

小井眼單通道井將小井眼鉆井技術(shù)與單通道井技術(shù)相結(jié)合,由于環(huán)空間隙小以及只有一個油管通道的特點,在固井中對水泥漿的性能及安全性提出了更高的要求。通過室內(nèi)比較研究,針對小井眼單通道井固井的特點,提出了一套用d級水泥配制的低黏聚合物水泥漿體系,該體系流變性能好,濾失量小,零自由水,穩(wěn)定性好,密度和稠化時間可調(diào),韌性好,安全性能好,能滿足小井眼單通道井固井對水泥漿的各項要求,具有良好的應(yīng)用前景。

對于小井眼固井來說,由于環(huán)空間隙小、水泥環(huán)薄,就要求水泥石具有良好的韌性,以承受射孔、油氣層改造等工程作業(yè)的沖擊力。本文研究了5種增韌劑對水泥石力學(xué)及水泥漿流變性的影響,優(yōu)選出改性聚丙烯纖維xw-5增韌材料,當(dāng)其摻量為1%以上時,能夠有效提高水泥石韌性。對由改性聚丙烯纖維xw-5構(gòu)建的密度為1.50、1.85和2.0g/cm3水泥漿性能進(jìn)行的研究表明,該水泥漿的流變性、濾失量控制、漿體穩(wěn)定性等均較好,且早期抗壓強度高,稠化過渡時間短,具有很好的防漏效果,能夠滿足小井眼固井要求。

為滿足華北油田牛東潛山深井勘探開發(fā)的要求,研制出了抗高溫水泥漿體系,該水泥漿體系api失水量可以控制在100ml以內(nèi),稠化時間易調(diào),穩(wěn)定性好,且水泥石抗壓強度高;通過引入膠乳及高溫穩(wěn)定劑,解決了水泥漿高溫穩(wěn)定性差的問題;該水泥漿還具有較強的抗竄能力,能夠防止油氣水竄的發(fā)生。該水泥漿體系在牛東101井及牛東102井成功應(yīng)用,保證了華北油田牛東潛山深井固井施工安全及固井質(zhì)量,為牛東潛山深井后續(xù)開發(fā)提供了技術(shù)保障。

水平井壓裂完井技術(shù)在低滲油氣田中有著廣泛的應(yīng)用,可以達(dá)到增強油氣田產(chǎn)能的功效,為油氣井的開發(fā)工作提供了堅實的基礎(chǔ)保障。本文主要對當(dāng)前低滲油氣田固井技術(shù)研究現(xiàn)狀進(jìn)行闡述,從低滲油氣田固井水泥石評價方法、抗沖擊無自由液低濾失水泥漿構(gòu)建及抗沖擊低濾失韌性水泥漿性能研究三個方面對低滲油氣田水平井壓裂完井固井水泥漿技術(shù)進(jìn)行分析,以期增強水泥漿的膠結(jié)性、凝固性及運移控制性,改善水泥漿的柔韌性,更好的指導(dǎo)實際工作的開展。

為解決深井、超深井固井水泥漿與鉆井液的相容性問題,在分析鉆井液對水泥漿稠化時間的影響以及深井常用鉆井液處理劑與深井常用高溫水泥漿進(jìn)行混合流體的流變性能、高溫、高壓稠化時間試驗的基礎(chǔ)上,提出將深井常用的聚磺、鉀聚磺兩種中高溫鉆井液體系與深井常用的高溫水泥漿體系進(jìn)行體系間混合流體相容性試驗的方法。由此篩選出對水泥漿有促凝作用的鉆井液處理劑,來指導(dǎo)鉆井液處理劑的選擇;并對現(xiàn)有水泥漿相容性試驗標(biāo)準(zhǔn)和防污染工藝技術(shù)措施進(jìn)行了評價,總結(jié)出適合深井井下實際情況的水泥漿相容性試驗方法和固井前鉆井液性能調(diào)整技術(shù)、偏心環(huán)空隔離液技術(shù)、提高套管居中度技術(shù)、水泥漿防污染等措施。現(xiàn)場實踐結(jié)果表明,固井水泥漿防污染技術(shù)能確保深井、超深井固井作業(yè)的安全。最后建議根據(jù)不同地區(qū)特點建立一套較為全面的水泥漿防污染體系,以此來提高固井質(zhì)量。

一種高密度鹽膏層固井水泥漿的研究及應(yīng)用 (2)

小井眼井由于井徑小,環(huán)空間隙小,在進(jìn)行固井時存在許多難點.在所有難點中,最為突出的就是對水泥漿標(biāo)準(zhǔn)的要求.本文重點研究了小井眼固井的技術(shù)難點和關(guān)鍵技術(shù),以及對水泥漿性能體系的要求,并構(gòu)建小井眼固井水泥漿體系,從而使其各項性能均滿足小井眼固井對水泥漿性能的要求.

為了滿足海洋深水鉆井液用量大以及作業(yè)平臺的限制,動態(tài)壓井作業(yè)模式被廣泛應(yīng)用。針對動態(tài)壓井鉆井液體系,采用可鈍化激活的增粘劑開展了研究,構(gòu)建了動態(tài)壓井鉆井液體系。室內(nèi)研究表明:構(gòu)建的動態(tài)壓井鉆井液體系基漿具有良好的可泵送性,經(jīng)海水稀釋并激活后,能滿足深水鉆井的需求。

在固井過程中，為了防止環(huán)空二界面微問隙的產(chǎn)生，尤其是為了開發(fā)不收縮水泥漿體系以保證層閫封隔質(zhì)量，在室內(nèi)進(jìn)行了環(huán)空水泥封隔實驗，并且對所開發(fā)的膨脹水泥漿體系的性能進(jìn)行了室內(nèi)實驗評價。實驗結(jié)果表明，根據(jù)地層實際情況而設(shè)計的膨脹水泥漿體系能夠有效地封隔地層，現(xiàn)場應(yīng)用表明，該膨脹水泥漿體系能夠有效地封隔儲氣層。本文介紹了該膨脹水泥漿體系在2個地區(qū)現(xiàn)場固井中的應(yīng)用情況。

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。