低密度高强度水泥浆固井技术在吐哈油田的应用

吐哈油田属于低压低渗油藏,井下漏失问题一直是钻井和固井过程中的最大难题,为解决长封固井段固井、低压易漏井固井、全井封固的气井固井和使用微泡沫钻井液钻井后的固井的难题,采用低密度高强度水泥浆体系固井.经现场应用表明,低密度高强度水泥浆通过合理调整外加剂的加量,水泥浆的稠化时间和其它性能可任意调节,在温度为40～90 ℃下,密度为1.3～1.6 g/cm3时,该水泥浆体系稳定,流变性能良好,抗压强度高,失水量低,游离液低,凝结成水泥石后体积不收缩,结构致密,渗透率低并有一定的防窜能力.该水泥浆有效地解决了长封固段低压易漏层油气井固井过程中的难点,保证了固井施工质量,固井合格率为100%,优质率为70.8%.     

盐探2井固井水泥浆技术

盐探2井是为探明东营地区地下矿盐资源而投资部署的一口重点探采井.针对该井完钻钻井液密度高(1.87 g/cm<'3>)、平均环容小、水泥环薄、井底静止温度高(143 ℃)、固井封固段长、环空静压力高、钻遇盐水层等复杂情况,经过大量研究与室内实验,优选出了前置液,完善了水泥浆设计方案,开发出了高密度抗高温低失水缓凝增韧水泥浆体系.该水泥浆具有一定的抗压强度、良好的稳定性和较好的失水控制能力,稠化时间易调,其在盐探2#φ177.8mm尾管固井中进行了成功应用,现场注水泥225t,施工顺利,固井质量为优,实现了开发目的.     

低密度水泥浆在冀东油田的应用

为了解决低压易漏失长封固井作业过程的水泥浆流失问题,研究、优选出适合于冀东油田低压易漏地层的低密度水泥浆.在全面分析固井的技术难点和影响固井质量原因的基础上,针对地层破裂压力低、封固段长、间隙小、水泥浆顶替效率低等特点,对不同温度和不同水泥浆密度的水泥浆配方进行了实验,优选出由水泥、漂珠、增强剂(PZW-A)以及相应配套外加剂组成的低密度水泥浆,从流动度、游离液、失水量、稠化时间、抗压强度几方面进行评价.该低密度水泥浆综合性能优良,具有密度可调、游离液低、失水量易控制、过渡时间短、水泥石均匀致密不收缩、抗压强度高、抗腐蚀和防气窜等特点,能够很好地满足低压油气井、深井长封固段固井需要.17口井的现场应用表明,固井优质率达到47%,尤其提高了低压易漏井、长封固段、大井眼等特殊井固井质量,同时能更好地保护油气层和最大程度地开发有效产能.     

多功能油井水泥外加剂J-2B的研究与应用

多功能油井水泥外加剂J-2B具有降低浅失量、防窜、弱触变性、微膨胀等性能,与膨润土复配使用可提高水泥浆的触变性能,与硅粉复配使用可提高水泥浆的抗高温性能。使用J-2B处理剂的水泥浆(需要时同时加入膨润土或硅粉)在浅层气井、稠油热采井、救援井、调整井中的固井应用结果表明,J-2B能在各种井况下的固井中提高封固质量。     

90年代新兴的几种固井技术

综述了国内外＂短候凝＂水泥浆固井、多功能钻井液、浅层气及煤层气固井、新型泡沫水泥浆固井、小眼井及小间隙固井、注水泥设计与作业评价系统、油井水泥外加剂等七个方面技术现状和发展趋势，并简要介绍了国外９０年代国井施工设备的发展情况和ＲＣＭ－Ⅱ型混配系统的主要特色。     

膏盐层固井水泥浆技术

使用常规水泥浆固膏盐层,由于水泥石与地层胶结质量差,易造成层间窜流,膏盐层水化而引起地层蠕变,产生巨大的地层应力使套管变形,甚至发生套管挤毁或错断,缩短油气井使用寿命.华北石油田钻井工艺研究院研制出了抗盐系列Ⅲ型(ZJ-3、ZK-3、ZH-3)和Ⅳ型(ZJ-4、ZK-4、ZH-4)油井水泥外加剂,并开发出了相应的抗盐水泥浆体系.Ⅲ、Ⅳ系列油井水泥外加剂具有优良的抗盐性能,ZJ-3能抗18%的盐水、ZJ-4能抗26%的盐水;可有效地降低水泥浆失水量至50mL,并具有稳定的缓凝作用,缓凝剂加量和稠化时间的线性关系优良,稠化阶段过渡时间曲线呈直角;该外加剂能满足1000～6000 m、井温为50～160℃的各种类型、各种水质的油气井固井施工.该抗盐水泥浆体系已在华北油田推广使用,固井质量全部优质,其中家59井膏盐层固井获明星工程奖,该井现已生产运行1年以上没有发生问题.     

四川超深井长封固水泥浆性能研究与应用

针对深井一次性注水泥实现长段封固时高温水泥浆在中低温条件下长时间不凝固的难题,研究出了能抗70～160℃(井底静止温度)大温差的水泥浆,并对其性能进行了研究.结果证明,该水泥浆能保证水泥浆柱顶部水泥石在24 h内具有一定的抗压强度,且浆体稳定,流动性、稠化性能与防气窜性能良好,具有失水量低、不收缩、纤维增韧等特性.现场试验3井次,固井质量良好,该水泥浆能满足高温复杂深井长封固段注水泥的要求.     

注采井长封固段固井技术的研究与应用

油田区域的长期开采造成了地层下部压力明显低于上部,给注采井固井,特别是长封固段注采井固井带来许多困难.试验研究表明,适应于长封固段的梯度多凝水泥浆是由不同比例的水泥、降失水剂、分散剂、缓凝剂、膨胀剂和消泡剂组成.该水泥浆性能、水泥石强度、封固质量、油层保护方面均远远优于常规固井水泥浆,采用该水泥浆固井技术,提高了固井质量,减少了施工压力.现场应用表明,双级梯度多凝水泥浆固井技术能减少施工压力,防止压漏地层;在长封固段,双级梯度多凝水泥浆可以有效地防止水泥浆在凝结过程中因失重造成的油气窜槽,有效地压稳地层,保证固结质量;可以减少对地层的污染,快速封固好易漏、易塌等复杂地层,实现水泥浆在长封固段的紊流顶替,提高了封固质量.     

普光气田固井水泥浆技术

普光气田具有井深、井底温度高、压力高,地层压力系统复杂等特点,钻井过程中井壁垮塌、井漏、井喷现象严重.为满足气藏开发的需要,要求各层套管固井水泥浆必须返至地面,形成了固井超长封固段,固井难度较大.因此开展了水泥浆防窜、防漏、抗高温稳定性研究,探索出了适合该地区各层套管固井的水泥浆配方,即：低密度水泥浆（G级油井水泥＋漂珠＋填充剂＋早强剂＋降滤失剂＋分散剂）,中温高密度水泥浆（G级油井水泥＋降失水剂＋膨胀剂＋分散剂＋缓凝剂＋沉降稳定剂）和高温高密度水泥浆（G级油井水泥＋降失水剂＋膨胀剂＋分散剂＋缓凝剂＋沉降稳定剂＋石英砂）.经不同完井方式的固井应用,固井施工一次成功,固井质量合格.     

提高第二界面固井质量的钻井液与前置液研究

针对提高第二界面固井质量的问题．研究出了多功能钻井液和SF-1冲洗前置液。对这两种体系的性能评价表明：加入矿渣后多功能钻井液的滤失量大大降低．泥饼的胶结强度提高，从而降低了钻井液对地层的损害；加有活性组分的SF-1前置液具有较强的稀释钻井液、降低粘度和切力的作用，提高了钻井液和水泥浆的相容性。现场应用表明．多功能钻井液须与MTC固井液配合使用．才具有提高第二界面固井质量的效果；SF-1前置液改善了水泥环与套管和水泥环与井壁的胶结环境．增强胶结力，提高了水泥浆的顶替效率．有效地提高了固井质量。密度介于钻井液与水泥浆之间的加重前置液在现场使用效果良好．固井质量优质，钻井液与水泥浆界面清晰。     

保护油气层水泥浆的研究与实践

针对吐哈油田的储层特征和固井特点,研究了水泥浆对储层的损害机理,并结合各种井优质固井对水泥浆性能的要求,优选出了保护油气层的水泥外加剂,分别是以高分子材料为主复配而成的降失水剂、以磺化醛酮缩聚物为主的分散剂、以铝粉为主复配而成的防气窜剂,另外还有液体缓凝剂等,并确定了适应各种井的水泥浆配方。实践证明,这些配方性能优良,失水量低,防窜效果好,固井质量高,能减少对油气层的损害。     

国内外国井技术现状及发展趋势

阐述了国内外近几年来在油井水泥外加剂、固井工艺技术、固井工具及附件、固井设计模拟与分析软件、水泥浆顶替技术、注水泥设备等方面的新进展，主要是油井基本水泥由一两种发展到13种；注水泥设备普遍采用计算机控制技术对配浆过程进行连续监控，注水泥设备向操作自动化、密度控制精确化、大能量和大功率方向发展；复杂地层固井技术日趋完善，开发了适应高压气井、塑性地层、低压易漏失井、多压力系统以及深井超深井高温固井配套技术；固井计算机模拟、仿真与监控技术，极大地提高了固井方案设计、现场施工的准确性、针对性和科学性；小井眼固井、水平井固井、分枝井固和大位移固井等特殊工艺井固井技术；研制了尾管悬挂器、双级（多级）注水泥器、扶正器。通过分析中国固井技术现状及与国外的差距，提出了中国今后要重点加强抗高温、抗盐系列外加剂的研究与开发，不断拓宽油井水泥外加剂的适用范围，进一步加大油井水泥外加剂的现场使用力度。     

胜科1井超高温水泥浆体系的设计与应用

针对胜科1井井深、井底温度高,而且底部有盐水层的实际情况,合成了新型超高温缓凝剂、抗盐降失水剂,室内试验表明两者具有较好的抗高温耐盐性能及良好的配伍性能。针对水泥石出现的分层现象,通过添加热稳定剂提高了其热稳定性和抗压强度;通过超高温水泥浆体系试验,设计出了胜科1井尾管固井水泥浆,试验表明该水泥浆性能稳定,稠化时间可调,失水量、游离液、抗压强度等指标完全达到设计要求,并成功进行了胜科1井尾管固井作业。胜科1井的现场应用证明,该超高温水泥浆体系能满足超深井固井需要,可在胜利油田及其他地区的深井、超深井固井作业中推广应用。     

AWG抗渗固井水泥研究与应用

本文介绍了新型固井材料AWG抗渗水泥的各项物理性能。通过室内实验,确定了AWG水泥体系增强剂、AWG水泥浆体系缓凝剂和分散剂,研究了AWG水泥浆体系的配伍的现场应用及缓凝剂对水泥浆体系性能的影响。AWG抗渗固井水泥属于硫铝酸盐水泥系列的一种新型国井材料,AWG水泥具有速凝、早强、短候凝、抗渗、防水气窜、微膨胀、耐腐蚀、抗锈蚀等特性。通过在大庆油田萨中、萨南东部和杏七区、北一区4口井现场应用表明,使用AWG水泥国井后8h测声幅,得到良好的固井质量,达到国内领先水平。AWG水泥在高、低压共存的多压力层系复杂地质情况下使用,能有效地提高调整井、疑难井的固井质量,适用于调整井、疑难井固井、小眼井固井、各种表层套管固井及海上固井。     

华北油田复杂井固井技术

针对华北油田二连阿南，哈南高压注水采油区块和冀中潜山深井区块固井难度大和固井质量差等问题。华北石油管理局钻井工艺研究院在二连地区采用早强，膨胀和低失水水泥浆，并配合使用套管外封隔器，两凝固井工艺技术。解决了低温高压注水调整井固井作业中存在的问题，提高了固井质量；在冀中地区采用低密度，高强度，零析水，成膜型降失水水泥浆，配合采用双压双凝固井工艺技术，有效防止了井漏，油水互窜等井水复杂事故，提高了固井质量。早强，膨胀和低失水水泥浆低温早强，失水量小于200mL，在凝结过程中能产生有效膨胀，初凝和终凝时间较短，能有效防止气窜及油水互窜，成膜型降失水水泥浆失水量小于100mL，密度和稠化时间易调；有机塑性高分子胶粒在水泥凝结过程中由于被压缩而微膨胀，能有效补偿水泥石孔隙压力，达到防窜，改善水泥石韧性和变形能力的目的。     

新型防窜水泥浆体系的研究与应用

根据大庆油田钻井研究所提出的防气窜机理与控制方法,研制开发了FSAM非渗透防窜体系。FSAM防窜体系由非渗透降失水剂FSAM,助剂FSAM-L、分散缓凝剂FSAM-R和早强剂组成,室内试验表明,该体系具有低失水量（小于50mL),高早期强度（6h强度超过3.5MPa,8h强度达到10MPa)、良好的流变性与短稠化过渡时间（48Pa到240Pa的过渡时间在20min以内）等特点。不仅适用于常规密度水泥浆体系,也适用于低密度水泥浆体系,在镇原,泾川地区防渗漏,防水窜固井,川西马井构造防气窜固井和南阳油田防水窜固井的现场应用表明,FSAM非渗透水泥浆体系对不同类型的油气层和水层都有较强的防窜能力,能有效地改善气、水层的胶结质量,固井质量优质率在90%以上。     

固井水泥石抗腐蚀性能的研究

许多油田在开发过程中,都遇到了地层中含有的诸如CO2和H2S等腐蚀性介质影响油井水泥环密封效果的问题,加强抗腐蚀水泥外加剂和水泥浆体系的研究变得至关重要.从水泥石腐蚀机理的研究出发,通过试验优选出了抗腐蚀性水泥填充料WG.WG的主要成分为非晶态SiO2,具有粒细(平均粒径约为0.1 μm)、比表面积大、活性高等特点.另外,选用不渗透剂G60S和硅粉,可以提高水泥石密实度,降低水泥石渗透率,从而提高水泥石的抗腐蚀性.通过对9种配方水泥浆固化体进行不同龄期的CO2、H2S腐蚀,测定水泥石腐蚀后的抗压强度、渗透率和腐蚀深度,进行反光显微镜、X-射线衍射分析,比较了填充料WG水泥浆、现场水泥浆、纯水泥浆固化体的抗腐蚀性,优选出了抗腐蚀高密度和低密度水泥浆配方.该抗腐蚀水泥浆体系不但具有抗腐蚀性,还具有良好的防气窜、降低自由水、稳定浆体等综合性能,可以满足不同井深条件下的固井作业需要.     

抗温防窜胶乳水泥浆体系的研制

陆东五彩湾地区油气井固井过程中气侵、气窜严重，而现有的防窜水泥浆体系防窜作用单一，很难满足固井要求。为解决这种问题，提出用胶乳水泥浆体系来防窜。通过实验，从应用广泛的固井胶乳中优选出性能优良的胶乳，为进一步加强其防窜和降失水性能，使其与高性能降失水剂复合，添加适量外加剂，形成新型防气窜胶乳水泥浆体系；进而研究了不同温度条件下胶乳水泥浆体系对稠化时间、流变性、降失水、抗压强度的影响。结果表明：该胶乳水泥浆体系具有较强的抗温防窜性能，能完全满足该地区的固井要求。     

保护煤储层固井技术的探讨

煤储层与一般的油气层相比,埋藏浅,微孔隙和裂缝发育,煤层的机械强度低,渗透率低,孔隙压力小,易坍塌,易污染,中国目前虽然钻了多口煤层气井,由于在钻井完井过程中没有注意加强对煤储层的保护,致使部分井的试气不理相,产量比较低,影响了煤煤层气的开发,探讨了固井过程中保护煤储层的必要性,分析了固井施工对煤层造成的伤害以及保护煤储层方面存在的主要问题,提出了保护煤储层的固井技术措施,即应根据煤层的压力情况,设计合理的固井工艺及水泥浆体系,保征固井质量阿与降低对煤层的伤害相结合,严格控制水泥浆性能,具有低失水,高早强,微膨胀等特点的水泥浆体系不但能提高固井质量,而且能降低对煤储层的伤害,尽量控制水泥浆液柱压力,实现近平衡压力固井,介绍了保护煤储层固井技术在现场的成功应用,并提出了煤层气井固井尚待研究解决的问题。     

抗高温水泥浆体系研究与应用

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-120L和与之配伍性好的其他抗高温水泥外加剂,开发了一种以抗高温降失水剂DRF-120L为主剂的抗高温水泥浆体系。在室内对该抗高温水泥浆体系的性能进行了评价,结果表明:该水泥浆体系能抗200℃高温;抗盐性能好,即使采用饱和盐水配浆,性能也能达到高温深井固井要求;失水量可以控制在100 mL以内;稠化时间易调;水泥石抗压强度高。该抗高温水泥浆体系在辽河油田、塔里木油田及华北油田的7口高温深井固井作业中进行了应用,固井质量全部达到合格以上。这表明该抗高温水泥浆体系综合性能能满足高温深井固井要求,解决了水泥浆体系抗高温能力差的问题。