C级油井水泥在深水固井中的应用前景

针对深水表层固井存在的低温、水泥石强度发展缓慢、浅层流、易漏失等难点,本文对深水固井水泥浆体系中油井水泥的选择进行了相关研究。与G级油井水泥相比,C级油井水泥更容易配制低密度水泥浆,低温条件下水化速度更快,水泥浆稠化时间短,水泥石抗压强度更高。     

深水低温固井技术研究

固井工程是钻井工程设计的重要内容之一。它不仅关系到钻井施工的顺利完成,而且还关系到采油经济效益。低温固井面临着很多的挑战,提高水泥浆在深水低温条件下的性能,促进水泥石强度的较快发展,对于深水低温固井具有重要意义。本文针对深水低温条件下固井地层易被压漏,而且在低温条件下水泥石早期强度发展缓慢等特点,通过大量的文献调研,理论分析和整理,选取了比表面积大,细度高并且能在低温下较快凝固的快硬水泥作为深水低温固井的首选水泥,并绘出了不同养护温度下水泥石的抗压强度发展模式图。在此基础上,通过对其他添加剂的加量和筛选,最终形成浆体稳定好,水泥石早期强度高、低失水、流变性好的低温早强低密水泥将体系,以期提高深水低温固井的合格率和优秀率。     

一种防治深水浅层地质灾害特种水泥浆体系研究

在深水固井作业中,低温会使水泥浆长期得不到凝固,并引起水泥浆的强度发展缓慢。常规的固井水泥无法满足低温高强的要求。针对上述问题,室内开展了增强剂和特种缓凝剂的筛选研究的基础上,辅以特种水泥和特种促凝剂等材料构建了一套防治深水浅层地质灾害特种水泥浆体系,该体系实现了4h养护抗压强度大于3.5MPa,且可以有效调节水泥浆稠化时间,水泥浆具有良好的沉降稳定性和稠化转化时间短的特征,可以有效抑制浅层流,达到防气窜的目的。同时室内针对该体系的安全性能进行评价,水泥将在停机时间20 min,水泥浆稠化时间无明显变化,保障了施工安全。     

低温对水泥浆流变性影响规律分析

针对海洋深水固井的特点(低温、浅层流、压力安全值低),提高固井顶替效率,目前已有许多行之有效的理论和施工措施,但这些理论和措施不一定适合深水固井所面对的地层松软、浅层流的特点,这就对前置液和水泥浆的流变性能提出了更高的要求。深水固井过程与常规固井过程中流体遇到的温度影响有较大不同。泥浆与水泥浆均属非牛顿液体,它们的流变特性与注水泥工作有着密切的关系,准确地掌握它们的流变规律便能帮助我们正确地调节泥浆、水泥浆的流变性能,正确地确定顶替流态,并能准确地计算注水泥过程的流动阻力。经研究表明,水泥浆的流变性随温度压力变化十分明显,温度对流动计算结果的影响非常显著。因此,对低温条件下水泥将流变能的研究具有非常重要的现实意义。     

长效抗高温水泥浆在排601区块稠油热采井的应用

新春采油厂排601区块油藏埋深450～600m,为受构造控制的岩性稠油油藏。针对该区块稠油热采井存在的技术难题,根据紧密堆积理论、颗粒级配原理以及低温活性材料复配技术,研制出了由增强料ZQL-1、增强剂ZQJ-1以及其他水泥外加剂组成的抗高温长效固井水泥浆体系。该水泥浆体系在低温下具有流变性好、API失水小、稠化时间可调等特点,水泥石具有抗高温强度衰退性能,该水泥浆在该油田已成功固井7井次,测井结果表明,有效提高了固井质量。     

新型液体减轻剂在南海某深水井表层固井中的应用

目前，我国海洋油气开采正迈入深水时代，但是深水区块普遍存在着泥线低温、表层松软易漏、易发生浅层流的特点。针对这些难点，通常在深水表层固井过程中使用低密度漂珠水泥浆体系，但是该体系存在着混配不均、容易破裂损失等缺点。因此，在南海西部某口深水高温高压井固井过程中，创新性地使用了一种新型的液体减轻剂配制的表层水泥浆——PC-LiquidLet水泥浆体系。现场使用结果表明，该水泥浆体系在低温条件下具有较高的早期强度发展、低失水和较好的流变性，能够很好地适用于南海西部海域表层固井作业。     

改性纳米水化硅酸钙的制备及在深水固井水泥中的应用

纳米水化硅酸钙粒子（nano-C-S-H）表面能高,易团聚,在水泥浆中的分散程度差,削弱了其在油井水泥中的低温早强性能,基于此,本文制备了一种改性nano-C-S-H,并研究其在深水固井水泥中的低温早强性能。首先,本文以硅烷偶联剂KH570对nano-C-S-H进行表面接枝改性,并利用红外、接触角、热重分析等分析手段表征了KH570对nano-C-S-H表面疏水改性程度,结果表明得到了预期的改性nano-C-S-H。其次,对改性nano-C-S-H的低温早强性能进行了评价,结果表明：在10 ℃的低温养护条件下,养护龄期为24 h时,掺有3.0%改性nano-C-S-H水泥石的强度为16.7 MPa,而掺未改性nano-C-S-H的水泥石强度为11.2 MPa,且改性nano-C-S-H对固井水泥浆的综合工作性能无任何不良影响。最后,采用低场核磁、水化热、扫描电镜等分析手段研究了nano-C-S-H的低温早强机理,结果表明,在低温条件下,改性nano-C-S-H能有效缩短水泥诱导期,提高水泥早期水化反应速率,促进水化C-S-H凝胶、氢氧化钙等物相的生成,增强水泥石基体的致密性,进而提高水泥石早期强度,并满足深水低温固井要求。综上所述,改性nano-C-S-H在深水低温固井工程中具有良好的应用前景。     

低密度固井技术发展现状

根据固井的要求,为减少固井过程中对储层的伤害,在欠平衡钻井的固井作业中往往采用低密度水泥浆,调研了国内外低密度技术的发展现状;低密度水泥的强度一般低于纯水泥、结构不如纯水泥致密、强度发挥不如纯水泥快.对低密度水泥固井应以保证水泥石的最低封隔质量为依据确定合理的低密度水泥固井质量标准.     

抗高温低密度水泥浆体系研究与应用

为解决低密度水泥浆高温强度低、减轻材料承压能力不高、低密度水泥浆配浆困难等难题,研制了低密度增强材料DRA-2S、优选了耐压105 MPa的高性能空心玻璃微珠、聚羧酸分散剂DRS-2S及其他配套抗高温水泥外加剂,开发了抗高温低密度固井水泥浆体系。研究结果表明,该水泥浆能够满足循环温度150℃、井底静止温度180℃、耐压105 MPa的固井要求,顶部127℃静胶凝13.3 h起强度,24 h抗压强度12.4 MPa。开发的抗高温低密度水泥浆在西南油气田高温探井ZJ2井Ф127 mm尾管固井成功应用,固井质量合格率96.7%,为西南油气田高温易漏失复杂深井勘探开发提供了固井技术支撑。     

一种深水低密度低热水泥浆吸热储能材料的研究

深水泥线以下地层的天然气水合物能稳定生存在低温高压下的沉积物,水合物层在高温下易分解,造成井眼扩大、水气窜流,使原本胶结良好的水泥环与井壁之间出现微环空或导致井壁失稳等问题,为了解决该问题,室内通过筛选ET-A增强剂来提高水泥浆的早期强度、GR-1吸热储能材料降低水泥浆水化放热过程的热量,构建了一套深水固井作业的低密度低热水泥浆体系,该体系能改善水泥浆的水化速度,提高水泥浆的抗压强度为6.5 MPa,并达到降低水泥浆水化热的目的。     

深水油气井浅层固井水泥浆性能浅析

石油化工产业一直在我国处于支柱地位,随着领域内技术的快速发展,我国钻井领域的发展进程不断加速,但目前我国深水油气井浅层固井仍然存在很多问题,虽然专业人员进行了一些管理方式的改善,但是在水泥浆性能等关键领域还有许多未解决的问题,为此,本文着重研究了深水油气井浅层固井水泥浆性能的相关性能测试,旨在促进我国钻井领域更快、更顺利发展。     

超细"G"级油井水泥低温低密度水泥浆研究

针对海洋深水低温、破裂压力低等特点,通常要采用低密度水泥浆来封固深水表层;低温环境下普通"G"级油井水泥水化速度缓慢或几乎不进行水化反应,水泥石早期抗压强度低且发展缓慢。为有效降低现场候凝时间,节约深水作业成本,开发了一套适用于深水表层固井用超细"G"级水泥用低温低密度水泥浆。对水泥浆体系的设计原理与水泥浆组分进行了论述,并对该水泥浆体系在深水环境下的性能进行了评价,和中海油服现场在用的普通"G"级油井硅酸盐水泥浆体系进行了对比。结果表明,超细"G"级水泥低温低密度水泥浆体系在低温环境下具有较高早期强度、低失水量以及良好的流变性和稠化性能,其中密度为1.40g/cm~3及1.44g/cm~3的水泥浆在10～13℃温度下的稠化时间≥8hr,API失水70m L,1.40g/cm~3水泥石在10℃及13℃温度下养护24h后的抗压强度可达到3.9MPa及5.4MPa;1.44g/cm~3水泥石在10℃及13℃温度下养护24h后的抗压强度可达到5.8MPa及8.3MPa。同等水泥石密度及温度下,超细"G"级水泥石24h强度较中海油服在用的普通"G"级油井硅酸盐水泥石强度提高40%以上。     

磷铝酸盐与硅酸盐水泥浆体系及力学性能研究

磷铝酸盐水泥是一种新型的特种水泥,具有早强高强的优良特点。通过不同外加剂的筛选,最终优选了SR、G33S、微硅作为磷铝酸盐与硅酸盐水泥浆体系的外加剂,测试了不同温度下磷铝酸盐与硅酸盐水泥浆体系的抗压强度,结果发现3%~15%磷铝酸盐水泥可有效提高硅酸盐水泥的力学性能。最终得到的磷铝酸盐与硅酸盐固井水泥浆体系密度可调、稳定性好、失水量可控、强度优良。     

一种新型油井水泥用早强剂的性能评价

低温固井时,水泥石强度往往发展缓慢,影响固井周期。为此研制开发了一种新型油井水泥用早强剂,该早强剂中某组分能够为水泥水化产物的生长提供额外的生长位;同时复配多种有机及无机组分,加速水泥中各矿物的水化生长过程。其双重早强作用能够明显地提高低温下水泥石早期强度、缩短水泥浆稠化时间,其综合性能满足固井施工要求。     

水平井固井外加剂的选择

由于钻遇地层构造的复杂多变给固井工作带来许多新问题,因此,首先要充分了解工作地段的地层特点和有关地质、钻井资料,并据此进行外加剂的选择和水泥浆配方设计。本文主要探讨水平井固井外加剂的选择。     

纳米早强剂研究及其在深水低温固井水泥浆中的应用

低温环境给深水固井作业带来了较大的困难,特别是对水泥浆的抗压强度发展影响极大。为了设计性能优异的低温固井水泥浆体系,研发了一种纳米早强剂用于提高水泥浆早期抗压强度,并评价了纳米早强剂对水泥浆性能的影响,研究了纳米早强剂水泥浆的性能。实验结果表明,纳米早强剂比常规早强剂提高水泥浆早期抗压强度效果更好,能有效提高水泥浆抗压强度,降低水泥浆的失水量,对流变性影响较小,但是会缩短水泥浆的稠化时间。纳米早强剂水泥浆流变性满足固井要求,自由液为0,失水量在50mL以下,稠化时间在3～5h之间,在不同温度下的养护早期都有强度产生,且抗压强度发展较快。现场应用表明纳米早强剂应用效果好,形成的水泥浆体系满足固井要求,具有一定的推广应用价值。     

G级高抗硫油井水泥浆性能的影响因素分析

油井水泥作为固井最主要的材料,其性能直接决定着固井质量的好坏。选取了四种常用的G级高抗硫油井水泥,分析了水泥的矿物组成、水泥粒径分布、水化热等性能,并研究了其对水泥浆性能的影响。结果表明：水泥细度和矿物组成是影响水泥浆流变性的主要因素;水泥中铝酸盐矿物含量( C3 A+C4 AF)是影响水泥和外加剂相容性的关键因素;水泥中石膏的种类和含量对稠化时间影响明显。     

复合型油井水泥早强剂LL的配伍性研究

在油气井固井作业中需要使用油井水泥外加剂来控制、改善水泥浆的流变性能和水泥的水化、凝结性能,提高水泥石的综合性能,保证固井质量。大量的实践表明,保证固井质量的关键之一是固井水泥浆的良好性能。而固井水泥浆的良好性能取决于水泥浆和水泥浆外加剂的性能。主要研究自制复合型油井水泥早强剂LL与实验室自制油井水泥缓凝剂MAM,分散剂FASA,降失水剂AS的配伍性规律。按照中国石油天然气行业标准SY/T5504.4-2008,SY/T5504.1-2005,SY/T5504.3-2008和SY/T5504.2-2005,测试水泥浆性能,最后进行早强水泥浆体系性能测试,通过配方1抚顺G级油井水泥+2.5%早强剂LL和配方2抚顺G级水泥+2.5%早强剂LL+1.0%缓凝剂MAM+0.5%分散剂FASA+1.0%降失水剂AS的水泥浆性能比较,结果表明,早强剂LL分别加入缓凝剂MAM,分散剂FASA,降失水剂AS后水泥浆性能均能达到相关行业标准,配伍性良好,并且早强水泥浆体系性能稳定,测得的稠化时间略有加长,初始稠度较低,抗压强度降低,能够满足固井的各项指标的要求。     

粉煤灰及矿渣对水泥浆体系早期水化热效应的控制研究

针对深水天然气水合物层固井对水泥浆体系低水化热、及现代生态文明建设对工业废料有效利用的双重要求,重点利用粉煤灰及矿渣对水泥浆体系水化热的控制效应制备了以常规波特兰水泥为主料、粉煤灰及矿渣为辅料的低水化热水泥浆体系.采用自研半绝热测试实验设备对水泥浆体系早期水化过程中温度进行了连续测量,以水泥浆体系最高温度(TMAX)及最大水化温升(TRISE)表征了粉煤灰及矿渣对水化热控制效应.实验结果表明,粉煤灰及矿渣均可大幅度降低水泥浆体系早期水化热.同时,后期力学性能测试结果显示复掺矿渣有助于水泥浆体系早期强度的发育;另外,结合文献报道复掺粉煤灰有利于水泥浆体系后期强度的发育,极大的改善了水泥石致密性及耐久性.因此,基于2:1:1(水泥:粉煤灰:矿渣)的质量配比制备了低水化热水泥浆体系CFS1-1,综合性能研究表明该低水化热水泥浆体系CFS1-1低温条件下具备较好的工程应用性能,为深水天然气水合物层固井水泥浆体系的设计提供了一种可行的方案,同时也实现了粉煤灰及矿渣等工业废料的高效及合理利用.     

振动固井技术在大庆油田的研究与应用

钻井时钻井液会在井壁上形成泥饼,如果在固井的时候这些泥饼没有被清除掉就会在井壁上形成一个不可固化层,严重影响胶结强度影响固井质量,实验证明利用振动固井技术来提高固井质量是多方面的是可行的,振动可以改善流体的性质,提高顶替效率,提高水泥面胶结强度,缩短水泥胶凝时间,减少甚至消除水泥浆静切力,所以振动固井是很有发展前途的一项新型固井技术。