一种高密度盐膏层固井水泥浆的研究及应用

针对伊拉克米桑油田高压盐膏层固井的特点,开发了一种高密度盐膏层固井水泥浆PC-HDS CMT。该水泥浆采用颗粒级配的赤铁矿粉进行加重,最高密度可达2.40 g/cm3;通过设计新的实验方法,优化了盐膏层固井水泥浆的配浆盐水的种类及浓度,采用5%低浓度氯化钾盐水配浆,使水泥浆在具有一定溶解抑制能力的同时,具有更快的强度发展速度和24 h抗压强度,更有利于封固高压盐膏层;优选了一种新型聚羧酸类分散剂,其具有优良的分散效果和抗盐防触变能力;同时研选了一系列其他性能优良的抗盐添加剂,使水泥浆的失水量可控,稠化时间可调,且具有微膨胀和防漏失能力。该水泥浆已在伊拉克米桑油田高压盐膏层固井作业中得到成功应用,解决了固井过程中井漏、固井作业后井口带压和井底窜流等问题。     

深水巨厚盐膏层固井水泥浆体系研究

墨西哥湾某井深水存在盐膏层,由于深水表层温度低、盐层蠕变致使井径缩小、冲蚀和溶解盐层导致水泥浆含盐量越来越高、盐膏层的夹层孔隙压力高/压力窗口窄等难点,给固井质量带来挑战。在分析墨西哥湾某井盐膏层特点和固井难点的基础上,表层采用单级首尾浆封固技术。首浆用具有一定抗盐能力的5%KCl全液体减轻剂低密度体系,尾浆用抗盐的10%NaCl+5%KCl聚合物常规密度水泥体系。室内研究表明,该套水泥浆体系适用于LASS系统,抗盐性好,具有良好的流动性、失水可控、稠化时间可调且过渡时间短、防窜等优点,保证了深水盐膏层固井质量。     

盐膏层固井用抗温抗盐低滤失聚合物盐水水泥浆体系研究

通过对水泥浆降失水剂、分散剂、促凝剂以及缓凝剂等优选评价,建立了盐膏层固井用抗温抗盐低滤失聚合物盐水水泥浆体系.室内评价表明,该水泥浆体系具有优良的抗温抗盐性能,采用海水配浆,在130℃条件下能直角稠化,且24h后水泥石强度为17.3MPa,强度较为理想,能有效封固油气水窜,保证固井质量.     

却勒103井盐膏层尾管超高密度水泥浆固井技术研究

却勒103井是塔里木油田公司的一口重点评价井,四开中途完钻井深5 640m,盐层石膏发育,860m长裸眼尾管封固,采用Φ177.8mm+Φ182mm复合尾管固井工艺,为解决高压盐水层固井的实际困难,提出了抗盐高密度水泥浆固井施工工艺技术和抗盐高密度水泥浆的设计原则,依据紧密堆积理论原理,根据材料细度不同,合理级配浆体中的固相颗粒,向高密度水泥浆中加入一定比例的超细水泥、硅粉、微硅、超高密度加重剂GM等材料,应用高温、抗盐水泥浆体系,提高水泥浆稳定性,改善水泥浆性能,有利于水泥石的早期强度形成及耐高温抗衰减能力,使用高温抗盐加重隔离液和高强度套管等技术手段,较好地解决了高温、高压条件下的盐膏层固井技术难题。     

哈萨克斯坦滨里海盆地巨厚盐膏层固井技术

哈萨克斯坦滨里海盆地Sagiski区块在盐间和盐下都有重大油气发现。但是,该区块巨厚盐膏层分布广泛,盐膏层井段容易产生溶蚀、蠕变,导致井眼不规则,从而在固井过程中固井顶替效率低,水泥浆不能完全充满环空,不能形成整体高强度的水泥环,使套管受到非均匀的外挤载荷(点载荷),致使套管发生变形甚至挤毁。此外,盐层的溶解会对水泥浆性能产生影响,使水泥浆稠化时间延长,影响水泥石强度的发展,严重影响固井成功率和固井质量。通过室内试验,优选出了FSAM-J优质抗盐降失水剂及配套的抗盐外加剂,配制了半饱和盐水水泥浆体系,其性能评价试验结果表明,该水泥浆体系具有流动性好、早期强度发展快、稠化过渡时间短等优点。应用该水泥浆体系,成功封固了Tasw-1井超过1 800 m的巨厚盐膏层,固井质量良好,为揭开盐下油气层提供了保障。     

KS204井盐膏层长封固段尾管固井技术

KS204井是塔里木盆地库车坳陷克拉苏冲断带上的1口评价井.四开中途完钻井深为6421m,盐层、石膏发育,且伴有高压盐间水层.1929.57m的长裸眼尾管封固,上下温差大,高密度水泥浆中活性材料含量少,浆体稳定性差,水泥石强度低,且发展不均匀,浆体体系及性能调节困难,浆体混配难度大.依据紧密堆积理论原理,依据材料细度不同,合理级配浆体中的固相颗粒,向高密度水泥浆中加入一定比例的超细水泥、微硅、硅粉、超高密度加重剂GM等材料,应用高温、抗盐水泥浆体系,提高水泥浆稳定性,改善水泥浆性能,有利于水泥石的早期强度形成及耐高温抗衰减能力;使用双配双注固井设备、批混罐二次混浆固井工艺,及高温抗盐加重隔离液和高强度、厚壁非标套管等技术措施,较好地解决了高温、高压条件下的盐膏层固井技术难题.     

吐哈油田神泉地区盐膏层固井技术

吐哈油田神泉地区地层岩性差异大，含多段盐膏层，易溶解、水化膨胀，造成井径不规则或形成“糖葫芦”“大肚子”井眼，给固井带来很大的困难。针对以上固井难点，通过室内研究，形成了一套抗盐、防窜且综合性能好的水泥浆体系，该水泥浆采用饱和盐水配浆，失水量也能控制在50 mL 以内，水泥石膨胀率可达18.6% ；研制了一种现场配制方便、适用性强的先导浆相容剂，解决了该地区钻井液与水泥浆相容性差的问题，提高了顶替效率；该套固井液体系配合应用三密三凝水泥浆体系，紊流、塞流复合顶替等工艺措施，解决了神泉地区盐膏层固井技术难题，在神泉、胜南、葡北等区块进行了33 井次的现场应用，固井质量合格率为100%。      

高压盐层固井水泥浆研究

针对高压盐层的油气井固井特点．注水泥时常采用高密度含盐水泥浆。以颗粒分布原理为基础，优化出加重材料BCW-3S和BCW-1S；采用优化出的加重材料和抗盐的外加剂配制出了含盐及不合盐的、最高密度可达2．6g／cm。的高密度高性能水泥浆。该水泥浆在淡水和含15％NaCl的情况下均具有较低的失水、较好的流变性能和沉降稳定性等性能，凝固水泥石具有较高的强度。适用于高压盐层油气井的固井施工。     

HFY油田高压盐膏层固井技术

针对伊拉克HFY油田?244.5 mm套管高压盐膏层封固段长(2 000 m左右)、孔隙压力高(2.15~2.20 g/cm3)、安全固井窗口窄(0.08 g/cm3)、封固段温度低(30~70℃)等特点,以及前期固井中存在的问题开展实验研究,确定了密度为2.28 g/cm3的抗盐高密度水泥浆最佳盐掺量为10%~15%(BWOW),根据加重剂的特点及紧密堆积可压缩堆积模型、固相需水量的计算及实验评价,确定该密度下加重剂赤铁矿与BCW500S的合理组成(4∶1)及掺量(80%~83%(BWOC)),引入了抗盐羧酸盐类分散剂,优化降滤失剂的掺量从10%降至6%~8%(BWOW),形成的HFY高密度抗盐水泥浆体系具有浆体稳定性及流变性能好、稠化时间可控、低温下早期抗压强度发展快等特点,结合固井方案的优化,实现了?244.5 mm套管固井由双级固井简化为单级固井,且固井质量显著提高。28口井的成功应用表明该项技术较好地解决了窄密度窗口高压盐膏层的固井难题。     

巨厚盐膏层固井用过饱和氯化钾水泥浆

为提高巨厚盐膏层固井质量,解决固井过程中的盐溶问题,提出利用过饱和氯化钾溶液（相当于38%盐浓度氯化钾溶液）配制水泥浆,通过优选抗盐降失水剂CG80S、增强防窜剂GS12L以及非渗透剂BX-80等材料,构建了一套过饱和氯化钾水泥浆体系。室内对过饱和氯化钾水泥浆体系的物理性能、抗污染性能以及界面胶结性能进行了评价研究。实验结果表明,过饱和氯化钾固井水泥浆体系稠化时间以及失水量可控;68℃、24 h养护抗压强度大于15 MPa,混入5%的石膏、芒硝或页岩岩屑均不会对水泥浆的性能产生较大的影响,界面胶结实验显示该水泥浆能够显著提高水泥浆与盐岩地层的胶结质量,能够保障巨厚盐膏层一、二界面的胶结质量。      

低温高强韧性水泥浆在致密油水平井的应用

长庆油田致密油延长组油层埋藏浅,井底静止温度低,常规水泥石强度发展慢、脆性强,大型体积压裂易导致水泥环密封完整性破坏,严重威胁致密油开采和油井寿命。针对以上难题,优选了低温促凝早强剂DRA、低温增强材料DRB和膨胀增韧材料DRE-300S,并结合配套固井外加剂,开发了综合性能良好的低温高强韧性水泥浆体系。该水泥浆体系在55℃条件下,24h抗压强度达到35.8 MPa,168 h抗压强度为50.6 MPa,抗压强度较常规体系提高了33.1%,弹性模量降低了14.3%,表现出良好的低温高强韧性特性,增强了水泥环在交变应力作用下的密封完整性。该体系在长庆致密油水平井φ139.7mm生产套管固井中进行了4次现场应用,现场应用效果良好,为低温高强韧性水泥浆体系的推广应用奠定了技术基础。      

二连盆地低阶煤层超低密度水泥浆固井技术

为解决二连盆地低阶煤层常规低密度水泥浆固井漏失严重、返高低等难题,针对该煤矿区微裂缝较发育、岩层强度低导致承压能力低的特点,研发出一套超低密度水泥浆体系,配套使用的稳定增强材料解决了配制超低密水泥浆时易出现的微珠上浮、水泥下沉的分层离析现象,同时分析了水泥浆体系失水对煤储层的影响。该超低密度水泥浆的现场应用密度最低达1.06 g/cm3,流动度控制在19～20 cm,析水为0 mL,30℃稠化时间控制在1.5～4.5 h,API失水量小于50mL,24 h抗压强度大于3.5 MPa,72 h抗压强度大于6.0 MPa,综合性能优良。该超低密度水泥浆体系已在华北油田的二连盆地应用5井次,均实现了单级固井返至井口的要求,固井质量合格率为100%。      

深井盐膏层固井水泥浆体系研究与应用

分析了塔河油田深井盐膏层的固井难点，优选出了高温抗盐降滤失剂RD221，分散剂DZS和缓凝剂RD441，评价了加入这些添加剂所形成的高温抗盐水泥浆体系的性能。室内试验和现场应用表明高温抗盐水泥浆体系能满足塔河油田深井盐膏层的固井要求。     

西部地区复杂深井固井技术

西部地区深井固井难题主要包括盐膏层固井、高压防气窜固井，长封固段固井和小间隙固井，在详细分析上述主要固井问题的基础上，提出了针对性的固井工艺措施，并指出应针对不同地质条件选用不同的综合性能良好的水泥浆及隔离液体系：对于盐膏层固井，应选用高早强抗盐水泥浆体系；对于高压气层固井，应选用防气窜水泥体系；对于长封固段固井，应选用优质高强低密度水泥体系；对于小间隙固井，应选用抗高温MS-R前置液体系。以T914井盐膏层固井、DLK3井高压气层固井以及永1井小间隙固井为例，介绍了深井固井配套技术在西部地区的应用情况。     

抗循环温度210℃超高温固井水泥浆

随着勘探开发不断向深层迈进,超深井、超高温井逐渐增多,超高温对水泥浆抗温能力提出了更高挑战。为了解决现有水泥浆体系抗高温能力差的问题,研制了抗高温降失水剂DRF-1S、抗高温缓凝剂DRH-2L及其他配套抗高温水泥外加剂,并形成了超高温常规密度固井水泥浆,在室内对该水泥浆的性能进行了评价结果表明,该水泥浆能够满足井底循环温度210℃、井底静止温度230℃的固井要求,水泥浆API失水量可以控制在100 mL以内,稠化时间可调,高温沉降稳定性不大于0.04 g/cm3,230～250℃超高温下水泥石强度高且不衰退。该水泥浆在华北油田杨税务地区高温深井安探4X井φ127 mm尾管固井进行应用,固井质量优质,为该地区勘探开发提供了固井技术支撑。      

一种大温差弹韧性水泥浆

长封固段大温差气井固井面临水泥浆顶部易超缓凝,水泥环易发生密封失效致环空带压等问题。通过研选抗高温大温差缓凝剂和降失水剂,可满足170℃以低100℃温差水泥石强度发展要求;优选抗高温弹韧性材料,降低水泥石脆性,增强水泥石弹韧性。研制出大温差弹韧性水泥浆体系,密度在1.50~2.20 g/cm3范围内可调,水泥浆流变性好,API失水量小于50 mL;50℃温差下密度为1.50 g/cm3低密度水泥石72 h抗压强度可至11.5 MPa,60℃温差下密度为2.20 g/cm3水泥石72 h抗压强度可至15.3 MPa,70℃温差下密度为1.88 g/cm3水泥石抗压强度达17.7 MPa,且水泥石弹性模量均小于7 GPa,抗折强度大于3.5 MPa;水泥环密封完整性评价显示,水泥环可满足90 MPa压力30轮次加卸载密封要求。该大温差弹韧性水泥浆体系在西北油田分公司顺北4井φ193.7 mm+φ206.4 mm尾管回接固井中成功应用,一次封固段长5693 m,上下温差约105℃,固井质量优质,为其他超长封固段气井固井提供成功范例。      

新型聚羧酸减阻剂的研究与应用

针对伊拉克地区夏季环境温度高导致现场配制的水泥浆触变性强,可泵性差,现有减阻剂难以使水泥浆保持良好分散能力,严重影响固井施工安全的问题。以聚乙二醇二丙烯酸酯、甲基丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和芳香磺酸类单体等为原料,合成了一种新型聚羧酸油井水泥减阻剂BH-D301L。采用正交实验得到了最佳合成原料物质的量比为1∶4∶1∶1,反应温度为80℃,反应时间为2 h,引发剂加量为0.4%。通过红外光谱分析和渗透凝胶色谱表征证明了合成产物为共聚物,参考API RP 10B标准评价了加入减阻剂的不同水泥浆体系的综合性能。实验结果表明,加量分别为0.5%和1.0%的减阻剂对常规密度的自来水和饱和盐水配浆水泥浆体系的流变性能有明显改善,体系抗压强度和稠化时间符合行业标准要求。在模拟环境温度45～65℃下,加有1.0%减阻剂的高密度含盐水泥浆的流性指数大于0.7,稠度系数小于0.58Pa · sn,体系触变性增强现象减弱,静切力差小于3 Pa,24 h抗压强度超过14 MPa,水泥浆体系稠化、沉降稳定性均能满足固井施工要求,并在现场得到了很好的应用。     

新型聚羧酸减阻剂的研究与应用

针对伊拉克地区夏季环境温度高导致现场配制的水泥浆触变性强,可泵性差,现有减阻剂难以使水泥浆保持良好分散能力,严重影响固井施工安全的问题。以聚乙二醇二丙烯酸酯、甲基丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和芳香磺酸类单体等为原料,合成了一种新型聚羧酸油井水泥减阻剂BH-D301L。采用正交实验得到了最佳合成原料物质的量比为1∶4∶1∶1,反应温度为80℃,反应时间为2 h,引发剂加量为0.4%。通过红外光谱分析和渗透凝胶色谱表征证明了合成产物为共聚物,参考API RP 10B标准评价了加入减阻剂的不同水泥浆体系的综合性能。实验结果表明,加量分别为0.5%和1.0%的减阻剂对常规密度的自来水和饱和盐水配浆水泥浆体系的流变性能有明显改善,体系抗压强度和稠化时间符合行业标准要求。在模拟环境温度45～65℃下,加有1.0%减阻剂的高密度含盐水泥浆的流性指数大于0.7,稠度系数小于0.58Pa · sn,体系触变性增强现象减弱,静切力差小于3 Pa,24 h抗压强度超过14 MPa,水泥浆体系稠化、沉降稳定性均能满足固井施工要求,并在现场得到了很好的应用。      

伊拉克南部油田φ244.5 mm套管环空带压补救技术

伊拉克南部哈法亚、米桑等油田存在异常高压盐膏地层，部分井固井后环空带压（0.69～17.24 MPa），严重影响后期开发，针对上述问题，优选可固化环氧树脂进行封堵作业。评价了环氧树脂稠化时间、抗压强度、流变等综合性能，实验结果表明:通过调整固化剂加量，环氧树脂工作液稠化时间在100～500 min范围内可调，48 h抗压强度大于50 MPa，流性指数大于0.94，稠度系数小于0.10 Pa·sn。现场采用阶梯式挤注环氧树脂进行封堵作业，挤入量达到100 L以上，现场实施3井次，72 h后井口压力降低为零，成功解决伊拉克南部油田高压盐膏层φ244.5 mm技术套管环空带压问题，对环空带压井治理具有一定借鉴作用。