稠油热采井中泡沫水泥浆的固井技术

胜利油田草13断块馆陶组油层,油藏埋深为1000~1030m,闭合高度约30m,地质结构为湿地扇沉积,易漏失。该层原油密度为0.9267~1.0286g/cm3,为特稠油油藏, 50℃时地面脱气原油粘度为3277~14373mPa·s,需采用注蒸汽热采工艺投产,完井方式为下套管固井射孔完井。为确保固井过程中不致发生漏失对油层造成伤害,提高热采井的热采效益,在该区块采用了低密度泡沫水泥浆固井工艺,使得固井水泥浆当量密度由原来的1.85g/cm3下降到1.50 g/cm 3以下,取得了明显效果,固井合格率100%,优质率87.5%。与普通水泥浆固井的井相比,井口出口温度平均提高15%以上,日产油量提高20%。     

低密度水泥浆在塔里木油田深井超深井中的应用

塔里木油田深井超深井漏失性地层的固井特点是,井深一般在5000m以上,油层套管固井环空间隙小,封固段长.为解决其固井问题,室内对低密度水泥浆进行了研究.经对减轻剂以及对低密度水泥配方的优选,得到2套低密度水泥浆配方,①中高温:低密度G级水泥:DiaceL-D为100:35～100:45,悬浮剂D149,缓凝剂D081,降失水剂D158,减阻剂D80A,消泡剂D047;②高温:低密度G级水泥:DiaceL-D为100:35～100:45,悬浮剂OMEX-51S,缓凝剂HR-13L,降失水剂DiaceL-FL(液),消泡剂CDF-901或NF-4.实验表明:在不同温度下,2套配方的沉降稳定性能都过关,且悬浮剂用量不大;温度由80℃上升到125℃时,不限水质配浆,水泥浆的稠化、流变和失水性能均较好.现场2口井的φ177.8mm尾管固井应用表明:该低密度水泥浆体系适合塔里木油田深井的窄环空间隙、长裸眼段固井.     

丘东27井长封固段固井实践

现场固井施工中,一般水泥封固段长800~1200m,而丘东27井由于构造断层多,地下情况复杂,要求一次水泥封固段长达3125m,这在以往的固井施工中极为罕见。由于长封固段固井时,井底流动温度与水泥浆返回处的静止温度差异较大,会造成水泥面处的水泥浆凝固不好,甚至长期不凝固,严重影响固井质量;长封固段固井将会大幅度地增加井底液柱压力,固井时极有可能发生漏失。通过大量室内试验,采用2种水泥浆体系进行固井,上部井段采用适用温度范围宽的低密度矿渣浆体系,下部井段采用常规密度水泥浆体系,并辅以适当的固井施工措施,克服气候极冷等诸多困难,固井一次成功,固井质量优质,为同类油井的固井提供了经验。     

窄密度窗口及小间隙超深井尾管固井技术

针对西南油气田超深井五探1井φ168.3 mm尾管悬挂固井存在钻井期间漏失严重,井深、井底温度高,大段盐膏层、油基钻井液与水泥浆污染严重、后期作业井筒温度压力变化影响水泥环密封完整性等难题。采用低密度高强度韧性微膨胀防窜水泥浆体系,通过优化浆柱结构,控制井底动态当量密度与钻进时井底动态当量密度相当的平衡压力固井等配套工艺技术,有效防止了固井施工漏失,解决了水泥浆与油基钻井液污染严重的问题,确保了固井施工顺利,固井质量合格率100%,优质率99.8%,为深井窄密度窗口、油基钻井液固井提供了技术支撑。      

巴48-31井防漏堵漏水泥浆固井技术

巴48-31井是二连油田低压区块上的一口开发井,目的层段压力系数在0.3～0.4之间,钻井过程中在油层段的1225～1227 m及井深1305 m处发生2次漏失,发生井漏时钻井液密度仅为1.13 g/cm3;同时存在着油水外侵.在井温低、水泥用量小的情况下,决定采用防漏堵漏低密度水泥浆体系固井.该水泥浆体系在降低水泥浆密度的同时,通过在水泥浆中加入弹性防漏堵漏材料,以达到防止漏失的目的.现场应用表明,该防漏堵漏低密度水泥浆能够满足二连油田产层压力系数在0.3～0.4之间的低温易漏井固井的要求;施工顺利,未发现漏失情况;24 h后声幅测井,固井质量为优质.     

低密水泥浆在塔里木油田深井超深井中的应用

塔里木油田深井超深井漏失性地层的固井特点是，井深一般在5000m以上，油层套管固井环空间隙小，封固段长。为解决其固井问题，室内对低密度水泥浆进行了研究。经对减轻以及对低密度水泥配方的优选，得到2套低密度水泥浆配方，（1）中高温；低密度G级水泥；DiaceL－D为100：35－100：45；悬池剂D149，缓凝剂D081，降失水剂D158，减阻剂D80A,消泡剂D047；（2）高温；低密度G级水泥：DiaceL－D为100：35－100：45，悬浮剂OMEX－51S，缓凝剂HR－13L，降失水剂DiaceL－FL（液），消泡剂CDF－901或NF－4，实验表明，在不岂温度下，2套配方的沉降稳定性能都过关，且悬浮剂用量不大；温度由80℃上升到125℃时，不限水质配浆，水泥浆的稠化，流变和失水性能均好，现场2口井的ψ177.8mm尾管固井应用表明，该低密度水泥浆体秒适合塔里木油田深的窄环窄隙，长裸眼段固井。     

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根据漂珠的组分及漂珠低密度水泥浆的性能特点，提出了漂珠水泥浆密度设计要求，减轻剂加量计算，适合漂珠低密度的水泥浆配方以及固井施工注意事项。在低压漏失层固井中还应加强以下工作：①确定合理的水泥浆密度，建立一套漂珠的不同加量、不同水灰比下的漂珠低密度水泥浆在不同液柱压力下的密度变化曲线，为确定低密度水泥浆密度提供可靠依据，特别是对密度很敏感的漏失层固井。②制定低密度水泥固井质量标准，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。     

林4-36X井防漏防窜水泥浆固井技术

林4-36X井是二连油田低压区块上的一口开发井,目的层段压力系数0.6～0.9,钻井过程中在油层段1372.4 m和1485.3 m处发生漏失,井漏时钻井液密度1.19 g/cm3;在发生井漏的同时,也存在着油水外浸.在井温低、水泥用量小的情况下,采用低密度防漏防窜水泥浆体系固井,通过降低水泥浆密度并在水泥中加入弹性防漏堵漏材料,提高水泥浆的防窜性能等技术措施进行固井,施工作业顺利,电测固井质量优质.     

哈10-1X超深井固井技术实践

哈10-1X井位于塔里木盆地塔北隆起轮南低凸起西斜坡构造,一级及二级固井前均出现井下复杂情况.为解决该区块地层承压能力低,易漏失,水泥封固段长,常规固井方法无法满足固井要求的问题,采用了双凝双密度水泥浆固井,并采用了高密度钻井液顶替技术,以降低施工压力.一级固井采用1.45和1.88g/cm3双密度水泥浆,封固段为3800～6758 m;二级固井采用1.45g/cm3的低密度水泥浆,封固段为0～3001.64m.声幅测井结果显示,技术套管固井质量合格.现场应用结果表明,采用低密度水泥浆配合常规密度水泥浆固井技术,提高了低压易漏井、长封固井段的固井质量.     

早强低密度水泥浆体系提高低压易漏井固井质量

川西南部地区储层段地层压力系数低,采用常规密度水泥浆固井作业时易产生漏失,造成储层伤害,降低油气井产能,且固井质量难以保证,影响后期井筒完整性。为此,采用颗粒级配技术,利用不同密度不同粒径微硅（2.16 g/cm³、0.1 μm）、漂珠（0.7 g/cm³、45～300 μm）等外掺剂与水泥进行复配,研制了一套密度介于1.25～1.40 g/cm³的早强低密度漂珠水泥浆体系。该水泥浆体沉降稳定性良好,上、下密度差小于0.03 g/cm³,稠化时间可调,稠化过渡时间最长15 min,最短5 min,失水小于50 mL,48 h抗压强度大于10 MPa,有效地保障了低压气井的平衡压力固井作业,加入复合纤维的早强低密度漂珠水泥浆增加了水泥石的塑性,从而提高了低压易漏失产层段的固井质量。     

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。     

渝东地区常压页岩气水平井充氮泡沫水泥浆固井技术

为了解决渝东地区常压页岩气水平井用生产套管固井时易漏及分段压裂后环空带压的技术难点,研究了机械充氮泡沫水泥浆固井技术。通过优选发泡剂、稳泡剂,设计了泡沫低密度水泥浆;基于高压气体状态方程,进行了泡沫水泥浆全过程平衡压力及浆柱结构设计,建立了井筒压力条件下的泡沫水泥浆密度计算模型,形成了机械充氮泡沫水泥浆固井技术。泡沫低密度水泥浆的密度调整范围为0.80～1.55 kg/L,水泥浆中泡沫的半衰周期为33.8 h,泡沫水泥石的弹性模量为4.6 GPa。泡沫水泥石在循环载荷测试条件下的残余应变为0.21%,具有良好的力学性能;采用全过程平衡压力固井技术和分段注气泡沫低密度水泥浆注结构设计方法,能满足固井防漏要求。渝东地区20口常压页岩气水平井应用了机械充氮泡沫水泥浆固井技术,固井过程中未发生漏失,固井质量优良率100%,且压裂后未出现环空带压现象。研究和现场应用表明,采用机械充氮泡沫水泥浆固井技术可以解决渝东地区常压页岩气水平井生产套管固井时的漏失问题,且泡沫水泥石具有良好的弹性变形性能,能够防止压裂后环空带压。      

致密气藏超长水平段低摩阻水泥浆固井技术

长庆油田致密气藏超长水平段固井,存在裸眼段长、环空间隙小、流动摩阻压耗大和施工压力高,易发生漏失造成固井质量差和后期环空带压等一系列复杂问题,严重影响后续开采和单井产量。为此开发了低摩阻低密度水泥浆和低摩阻高强韧性水泥浆,来提高水泥浆的流动性,降低流动摩阻压耗、施工压力和漏失风险。低摩阻低密度水泥浆采用耐压性能优良的空心玻璃微珠做为主要减轻材料,提高体系的耐压性能,入井后保持较高的结构圆整度,有效降低摩阻压耗。低摩阻高强韧性水泥浆在常规高强韧性水泥浆的基础上,引入实心玻璃微珠和复合高效增强剂,在保证水泥石力学性能的基础上,提高了水泥浆的流动性能,降低了水泥浆的摩阻压耗。室内模拟实验表明,低摩阻低密度水泥浆较常规低密度水泥浆范宁摩阻系数由0.0593降低至0.0295,降低50.25%;低摩阻高强韧性水泥浆较常规高强韧性水泥浆摩阻系数由0.070降低至0.0414,降低40.86%。前期先导性试验应用表明,使用低摩阻水泥浆摩阻压耗降低明显,有效降低施工压力。采用低摩阻水泥浆并进行低摩阻高强韧性水泥浆分段梯度携砂设计,助力致密气藏5256 m超长水平段固井施工顺利完成,固井质量合格,为长庆致密气藏超长水平段固井提供有力的技术支撑。      

1.15 g/cm3超低密度水泥浆的研究与应用

针对鄂北工区低压、易漏失地层的固井难题,中原固井公司通过研发轻质水泥,优选高强空心玻璃微珠减轻材料,与超细微硅进行级配,建立三级级配模型,确立了超低密度设计构架。选用AMPS类降失水剂、低密度增强剂、早强剂、缓凝剂等外加剂优化浆体性能,研究出一套高强度超低密度水泥浆配方,该水泥浆适用温度为60~120℃,密度为1.15 g/cm3,失水量为40~42 mL,游离液量不大于1.0%,稳定性密度差为0,300 min内稠化时间可调,呈直角稠化;常压40℃下72 h水泥石抗压强度为12.1 MPa,满足现场施工需求。开展混拌工艺研究,建立了分级混拌工艺,混拌大样与小样水泥浆性能符合率达到了98%,保证了水泥浆性能的稳定。通过在鄂北大牛地区块D12-P42、D17-2及DK13-FP1井等3口井的应用,固井过程中没有发生漏失,固井质量合格率为100%,实现了井筒的完整性,为低压易漏地层固井提供了技术支撑。      

ZG112深井低密度高强度韧性水泥浆固井技术

ZG112井是塔中1号气田的一口碳酸盐岩开发井。该井?200.03 mm套管单级全封固井中存在以下难点:①二叠系地层易漏失;②一次封固段长6 132 m,大部分井段井径不规则,水泥浆量大及钻井液替量大;③上下温差110 ℃,顶部水泥浆抗压强度发展缓慢。根据紧密堆积理论和颗粒级配技术,研制出低密度高强韧性堵漏水泥浆体系,密度在1.15~1.35 g/cm3范围内可调,稠化时间变化小,80 ℃、21 MPa、48 h条件下抗压强度可达到14 MPa以上,稳定性好,满足现场施工要求。同时研制了与水泥浆、钻井液相容性好的冲洗微锰加重隔离液,能够实现对井壁虚厚滤饼的有效清洗,预防水泥浆与钻井液的相互接触污染。结合1.88 g/cm3高密度水泥浆固井技术等配套措施,在ZG112井现场固井实践过程中未发生漏失,水泥浆一次性上返,固井质量合格率91.2%,优质率70%,有效解决了ZG区块低压易漏大温差长封固段固井难题。     

垦东油田固井水泥浆技术

胜利垦东油田地层压力系数低,一般为0.9～1.0,600～700 m井段间还有浅气层,要求水泥浆返至地面,固井面临着封固段长、水泥用量大、易漏失憋泵、地温梯度低、水泥石强度发展慢、施工压力高、油气水易侵入造成窜槽等难题.该区块2003年固井30口(其中5口井经补救合格),合格率为93.3%,优质率为60%,固井质量严重威胁着油田的合理开采和产能建设.经室内实验研究和分析对比,优选出了水泥浆配方,并采取了相应的技术措施.现场应用表明,优选出的水泥添加剂相容性好,配伍性强,浆体性能优良,能防止对油层的污染,延长油井寿命;水泥石的渗透率低、强度高、韧性强,大大提高了固井优质率,现场固井20口,合格率达100%,优质率为80%.     

磨溪-高石梯构造超深定向井固井水泥浆技术

磨溪-高石梯构造下部地层尾管固井面临固井质量差的难题,主要表现为:大斜度、水平井顶替效率不高,平均仅为92.7%;尾管封固段长,环空间隙小,固井候凝易出现气窜;钻井液、隔离液和水泥浆的密度及流变性能匹配性差;上部井段油气水活跃,易发生油气水窜。以工区工程地质特征为基础,优选出适用于高温高压大温差且气层发育条件下的宽温带缓凝剂和高温降失水剂,并以此为基础研发出了适用于高温高压大温差条件下的防窜水泥浆体系,该体系在高温165℃养护24 h和低温65℃养护24 h的抗压强度能达到29.5 MPa和14.0 MPa以上。同时,在大温差、水泥浆体系在保证水泥浆胶结良好的情况下(地层压力梯度小于2.0),能有效防止气窜发生,具有良好的抗温稳定性和防窜性能。现场应用表明,固井质量优良率提高约30%,评价合格率提高超过50%,固井后无一口井发生气窜或气测异常。该技术能够显著提高磨溪-高石梯工区的尾管封固质量,为龙王庙气田的安全经济高效开发提供保障。     

苏里格气田易漏井固井水泥浆体系的研究与应用

苏里格气田单级一次全井段固井技术可有效提高套管串的承压能力,但在部分低压易漏井施工过程中出现水泥浆漏失的问题。为确保水泥浆能够有效封固不同压力地层,避免固井漏失,通过对苏里格气田井漏特点分析,研发出以新型中空球状微末为减轻材料的低密度高强度防漏水泥浆体系。室内评价实验结果表明,该体系具有密度低、抗压强度高、气相渗透率低等特点,在一定条件下,120 h水泥石强度达到18 MPa,360 h水泥石强度超过20 MPa。现场试验5口井,固井施工顺利,水泥浆一次上返井口,未发生漏失,易漏层第一界面胶结良好率超过95%,第二界面胶结良好率超过85%,满足了苏里格气田低压易漏地层单级一次全井段封固的技术要求。     

杭锦旗区块漂珠-氮气超低密度泡沫水泥固井技术

为解决杭锦旗区块固井井漏难题,实现水泥浆一次安全上返形成完整水泥环,提高固井质量和保证井筒的完整性,开展了漂珠-氮气超低密度泡沫水泥固井技术研究。在漂珠低密度水泥浆体系中充入氮气,并加入发泡剂和稳泡剂,形成了高压充氮气发泡工艺,设计了密度为1.15~1.20 kg/L的漂珠-氮气超低密度泡沫水泥浆;自主设计研发了机械注氮设备,配套了现场节流加回压装置,形成了超低密度泡沫水泥浆控压防漏固井技术。该固井技术在杭锦旗区块5口井技术套管固井中进行了应用,水泥浆均一次性安全上返。其中,JPH351井井下泡沫水泥浆平均密度为1.15 kg/L,封固段长2 800.00 m,固井质量优良。研究与应用结果表明,漂珠-氮气超低密度泡沫水泥固井技术可以解决杭锦旗及类似区块低压井固井漏失难题。      

超深超高温裂缝性气藏固井水泥浆技术

顺南井区属于裂缝性气藏,漏失风险大,且水泥石在超高温条件下易发生强度衰退,导致气层固井质量无法满足后续施工要求,为此,开展了抗高温防漏水泥浆固井技术研究。通过探究硅粉加量对水泥石强度的影响,得到水泥石强度衰退预防的方法;利用水泥浆静态堵漏仪,评价纤维体系的堵漏能力,形成防漏水泥浆技术;综合水泥石强度衰退预防及漏失控制方法,优选关键外加剂,形成气藏固井用抗高温防气窜水泥浆体系。实验结果表明:井温大于180 ℃时,硅粉含量大于50%水泥石强度不易衰退;封堵1 mm裂缝和2 mm孔分别需加0.6%的6 mm纤维、1%的8 mm纤维。新型水泥浆体系具有较好的防气窜性能,且在顺南井区得到了成功应用。该抗高温防漏水泥浆固井技术对顺南井区具有一定的适应性,可为该区块勘探和开发提供技术保障。