一种低温油井水泥膨胀剂的研究和应用

水泥浆硬化后环空水泥石的体积收缩会形成微缝隙导致层间窜流，严重影响界面的胶结质量。为了有效解决窜流问题，研制了新型膨胀剂BCP-200S。该膨胀剂可以抵消水泥硬化后的体积收缩，改善界面胶结性能，同时通过改善水泥石内孔结构降低水泥石渗透率。该膨胀剂还对水泥浆的其它性能没有不良影响，对水泥石强度也具有一定的改善作用。     

胶乳水泥浆的室内研究及应用

为了有效提高水平井水泥环胶结强度,提高固井质量,通过对现有胶乳添加剂的改善和优选,开发出一种新型胶乳水泥浆体系。对该体系的失水控制、防漏失性能、流变性、稳定性、稠化时间及水泥石力学性能进行了室内实验。实验表明,胶乳水泥浆具有良好的流变性和较高的沉降稳定性,能有效控制失水、防止环空窜流;水泥石的渗透率低、弹性及抗拉强度高、抗冲击能力强;能有效提高第一界面和第二界面的胶结强度,延长水平井寿命。     

一种新型胶乳水泥浆性能研究

通过对胶乳水泥浆体系的降失水、稠化时间、胶结强度、稳定性、流变性、防气窜能力、强度等方面的性能进行评价和配方调试实验,结果表明:与普通的油井水泥相比,胶乳水泥弹性好,具有良好的抗拉、抗折和抗冲击性能,耐腐蚀性好,水泥环界面胶结良好;胶乳的加入增强了水泥石的抗冲击性和弹性,复配后水泥浆的降失水性能良好.胶乳水泥浆体系具有...     

微膨胀纤维增强水泥浆的性能试验研究

在固井施工中,为了提高水泥环与地层、套管间的胶结性,实现有效层间的良好封隔,保证油井的正常生产和后续增产措施的顺利实施,延长油井寿命,需要提高注入水泥浆的各项性能。为此,在微膨胀水泥浆体系中加入JFR活化纤维,研制成微膨胀纤维水泥浆。通过对微膨胀纤维水泥浆的稠化时间、流变性、API失水、水泥石抗折与抗压强度、水泥石抗衰减性能进行试验,发现微膨胀纤维水泥浆的稠化时间任意可调,流变性能良好,API失水量小,水泥石的抗折、抗压强度及抗衰减、抗收缩性能高。     

微膨胀纤维增强水泥浆的性能试验研究

在固井施工中，为了提高水泥环与地层、套管间的胶结性，实现有效层间的良好封隔，保证油井的正常生产和后续增产措施的顺利实施，延长油井寿命，需要提高注入水泥浆的各项性能。为此，在微膨胀水泥浆体系中加入JFR活化纤维，研制成微膨胀纤维水泥浆。通过对微膨胀纤维水泥浆的稠化时间、流变性、API失水、水泥石抗折与抗压强度、水泥石抗衰减性能进行试验，发现微膨胀纤维水泥浆的稠化时间任意可调，流变性能良好，API失水量小，水泥石的抗折、抗压强度及抗衰减、抗收缩性能高。     

不收缩微膨胀水泥浆研究

在油气井完井固井作业中,普通硅酸盐油井水泥水化凝结硬化过程中存在较高的自缩和失水,造成水泥环与地层套管之间胶结质量差,影响固井质量.为此,研究选择了一种新型晶体生长的膨胀材料,能在水泥不同水化阶段(塑性状态饱和凝固后期)保持稳定的体积膨胀,其适用性、配伍性和膨胀时间的协调性好,在高温高压(180℃、60 MPa)下仍保持较好的膨胀.考察了微膨胀水泥浆体工程性能和在不同温度、压力、时间条件下对水泥石的线膨胀率、抗压强度、胶结强度、渗透率的影响,结果表明,新型不收缩微膨胀水泥浆体系,在常压和高温高压下均能使水泥石产生体积膨胀,水泥浆工程性能良好,抗压强度、胶结强度高,同时可改善水泥石的力学性能及渗透性能,现场固井质量优良,两界面胶结良好.     

微膨胀水泥浆在涠洲11-1N区块固井中的应用

涠洲11-1N区块油水层相距较近,隔层薄,固井时要完全封住水层、油层和油水层之间的隔层.采用以非渗透降失水剂为主、膨胀剂为辅组成的微膨胀水泥浆体系固井,该水泥浆气侵阻力大,能有效防止水泥石孔隙窜槽,同时能有效消除因水泥凝固后体积收缩造成的微环空间隙,增强水泥石的强度,提高水泥环与套管和井壁两个界面的胶结质量.现场应用表明,微膨胀水泥浆适用于井底静止温度低于120 ℃的固井作业,凝固后具有气侵阻力大和微膨胀特性,能有效封隔油气水层;清洗液 稠隔离液 清洗液 紊流清扫水泥浆组成的前置液能有效提高钻井液顶替效率,取得了固井质量SBT电测结果优良的效果.     

复杂井固井低密度水泥浆体系性能研究

针对低压易漏地层固井中易漏失、流体窜槽和高浓度盐水对水泥环柱的腐蚀问题，提出以保持低密度水泥浆密度的稳定性为基础，突出水泥浆的触变性和使水泥石体积有一定微膨胀性能为依据的观点。通过改善水泥石的自身防腐蚀性能，研究出一种独特的密度为1.30~1.45 g/cm³的粉煤灰复合低密度水泥浆体系，以此来满足复杂井低密度固井的需要。室内评价了该粉煤灰复合低密度水泥浆体系的密度稳定性、触变性、界面胶结强度、防腐蚀性能。结果表明，该水泥浆体系不仅具有非常好的密度稳定性和良好的触变性，而且水泥石的体积有一定量的膨胀能提高界面胶结强度和水泥石较强的耐一定浓度盐水的腐蚀的性能，从而可将腐蚀介质对套管的腐蚀转化为对水泥石的腐蚀，延长套管和油气井的使用寿命。     

新型防气窜水泥浆在埕岛油田CB306-1井中的应用

CB306区块在3200～3300 m井段有异常高压气层,当量密度高达1.38 g/cm3左右,固井时该井段水泥胶结较差,气窜现象严重,固井质量不合格.CB306-1井是该区块的第一口开发井,为了有效地防止气窜,提高固井质量,该井固井时采用新型防气窜水泥浆.该体系由SF-1氮气膨胀剂、降失水剂和减阻剂等多种水泥外加剂混拌而成.SF-1氮气膨胀剂呈浅黄色粉末状,易溶于水,适于水湿混或与水泥干混.在埕岛油田CB306-1井的应用表明,新型防气窜水泥浆性能稳定,膨胀量达到23%,加强了水泥和地层的胶结,并能有效地防止水泥浆失重时高压地层气体的侵入,提高了固井质量;该体系在常压下有较高的抗压强度,对水泥石后期强度影响较小;可以湿混或干混,易于海上固井施工.     

提高苏丹6区固井质量的柔性水泥浆固井技术

苏丹6区位于苏丹共和国西南部,该区244.5 mm套管固井水泥封固井段包括主力产层,采用常规水泥浆体系固井后,电测水泥环胶结质量均不理想。完钻后,套管试压过程中产生的套管变形,以及继续钻井过程中钻柱和钻头对套管的撞击作用对井壁与套管间水泥环的破坏加大了对固井界面胶结的不良影响,甚至造成水泥环层间封隔失效。为此,在244.5 mm套管固井中引入了一套新的柔性水泥浆体系。该水泥浆体系中混有2%的膨胀剂和2%~3%的增韧剂。膨胀剂中的有效组分在水泥水化过程中促进水泥晶体的晶型变化和体积增加,以补偿水泥水合硬化时产生的体积内收缩,从而有效地消除了水泥石固结过程中产生的微间隙,增韧剂显著提高了水泥石的韧性和抗冲击性,实现了苏丹6区244.5 mm中间套管环空的良好封固,提高了界面的胶结质量。     

固井防窜剂的优选试验研究

针对固井过程中经常发生的环空气窜问题，在分析其机理的基础上，对胜利油田及周边地区常用的5种防窜剂的性能进行了试验评价。结果表明：防窜剂DZP2和PZ-2具有较强的抗侵蚀能力，且为微膨胀类型；DZP-2可以提高水泥石抗折强度，PZ-2可以较大幅度地提高水泥石抗压强度；DZP-2和PZ-2具有很好的防窜性能，SPN值都小于3；在试验条件下，DZP-2和PZ-2的最佳加量分别为1．5％～2．0％和1．25％～1．50％。     

ANACO浅层气固井气窜分析与固井工艺技术

ANACO气田位于委内瑞拉东北部,天然气储量丰富,约占委内瑞拉天然气总产量60%。但该气田具有储层结构复杂,气、水层自上而下分布广,地表以下分布着多套不同压力体系的气层,具有地层破裂压力低,孔隙压力高,安全压力窗口窄等特征;部分区块有高压气、水圈闭层,形成异常高压气窝和水带,能量大,压力高。钻井通常为五开井身结构,以封固不同压力体系地层。上部一开～三开浅层高压气固井,受地层承压能力限制,缺乏有效的井口环空压力补偿和控制手段,难以发挥多凝压稳水泥浆体系优势;上部井眼尺寸大,顶替效率低,易发生环空混窜,使水泥浆受到污染,加上水泥浆防气窜性能差及胶凝失重等因素的作用,导致固井封隔质量差,使环空气窜、井口冒气现象时有发生,严重影响气田开发。通过对水泥浆稳定性、静胶凝强度和SPN性能系数等防气窜能力的实验研究,控制水泥浆静胶凝强度发展的风险区间小于25 min、SPN小于3,并采取在大尺寸套管固井以0.55 m3/min的低排量进行塞流注替作业,以及套管外环空插管回注高密度防气窜水泥浆,置换混窜污染水泥浆并实现双凝压稳作用等工艺技术措施,取得了良好的防漏、压稳、防窜效果,成功解决了ANACO气田浅层气固井封固质量问题。      

百色油田调整井固井技术研究与应用

百色油田由于注采不平衡,纵向上形成多压力层系,给调整井固井带来很大的困难,通过分析百色油田调整井固井封固后环空油气水窜槽的原因,认为提高调整井固井质量必须改善水泥浆在井下的胶结环境和提高水泥浆的防窜性能。百色油田调整井采取的主要固井技术措施施为,使用双纠套管扶正器,使套管居中不偏心,采用快体冲洗液,并加以大量的低密度水泥浆前置液,尽量消除泥饼对水泥胶结的影响,提高界面胶结强度和质量,采用具有直角稠化,短侯凝,超短过滤,低失水,高早强,微膨胀性能的防窜双凝水泥浆体系和环空憋压候凝措施,达到压稳,防窜的目的,在水泥浆中引入膨胀剂和套管内敞压候凝技术,消除因内部压力和水泥浆固有的膨胀－收缩特性而造成的微缝－微孔隙,实现环空密封。经6口井现场应用表明,该固井工艺技术措施解决了百色油田薄油层,薄隔层的封固难题,提高了百色油田的固井质量。     

塔中碎屑岩井自愈合水泥浆固井技术

塔里木油田塔中区块碎屑岩地层结构复杂、成岩性差、韧性小、脆性高,钻井施工过程中井壁易垮塌、剥落,导致形成“大肚子”、“糖葫芦”等不规则井眼;生产套管固井存在二叠系承压能力较低、易漏,地层油水同层、砂泥互层、砂层薄含油层多、油层水层相隔很近,油水互窜,难压稳,固井质量要求高等难点。针对这些难点,通过水泥浆气窜机理研究,采用硅粉、减轻增强材料BCE-610S、中温缓凝剂BXR-200L、减阻剂BCD-210L、自愈合剂BCY-200S、防窜降失水剂BCG-200L,研究出了密度为1.35 g/cm3的领浆与密度1.88 g/cm3的尾浆。该水泥浆体系具有稳定性好、流动性好、零析水,失水量低（小于50 mL）、弹性模量接近于7 GPa,抗压强度高,防窜能力强等特点。同时优化水泥浆柱结构实现平衡压力固井,应用固井软件模拟提高顶替效率,形成了一套适合塔中碎屑岩井固井的自愈合水泥浆固井技术。塔中4口井固井结果显示,4口井全井封固质量合格,主力油气层段封固优质,有效解决了塔里木碎屑岩固井施工难题。      

威远页岩气水平井高密度防窜水泥浆固井技术

威远地区页岩气井固井存在地层压力高、水泥封固段长、顶底温差大、后期需要进行高能射孔完井和多级压裂作业等特点,这些都对水泥浆性能提出了较高的要求。针对这些问题,采用降失水剂DRF-120L、高温缓凝剂DRH-200L、高温稳定剂DRK-3S、胶乳防窜剂DRT-100L和精铁粉研究出了密度范围为2.20~2.40 g/cm3的高密度防窜水泥浆体系。研究结果表明,该水泥浆体系具有稳定性好(上下密度差为0)、流动性好、无游离液、失水量低(小于50 mL)、弹性模量低(小于7 GPa)、抗压强度适中和防窜能力强(过渡时间均小于10 min,SPN值均为1.47~1.80)等特点,其各项性能指标达到了川南地区页岩气井的固井要求。截至2015年3月底,该体系已在威远地区应用了13口井,截至2015年6月底,在已进行电测的6口井中,4口井优质,2口井合格,固井质量均较好。      

胶乳防腐水泥浆在元坝地区的应用

元坝地区高压气层天然气中普遍含有H2S,影响固井质量和气井的寿命。为此,借鉴其他地区应用胶乳水泥浆的经验,结合元坝地区的特点,确定了胶乳水泥浆的基本配方。通过室内试验分析了影响胶乳水泥浆性能的敏感因素,结果表明,剪切速率、水质和密度等因素对其性能影响不大,虽然水泥浆的稠化时间随温度升高而缩短,但能满足元坝地区固井施工要求。采用扫描电镜观察水泥石腐蚀前后的结构变化、对比水泥石腐蚀前后的抗压强度和渗透率、测试水泥石的腐蚀率,评价了胶乳防腐水泥浆抗H2S腐蚀的性能,分析了胶乳防腐水泥浆抗H2S腐蚀的机理。试验结果表明,胶乳防腐水泥浆形成的水泥石具有较好的抗H2S腐蚀性能,在H2S体积分数为4.0%环境中的腐蚀率不到16%,远低于常规水泥石的腐蚀率。34井次的现场应用表明,胶乳防腐水泥浆可提高元坝地区气井固井质量。      

川渝气区“三高”气井固井技术研究

为解决川渝气区"三高"(高压、高含硫、高危)气井固井难题,在分析其固井技术难点的基础上,通过对水泥腐蚀机理的分析,提出采用水泥浆不同配料组分的颗粒粒径合理级配来优化设计水泥浆的方法。据此,经过实验筛选出漂珠低密度水泥和纤维—胶乳—微膨胀水泥两套具有高强度、良好流变性并能形成低渗透致密水泥石的防腐水泥浆体系。从井眼准备、固井井下工具、提高注替效率、固井漏失补救、压稳等方面研究了提高固井质量的措施。现场应用结果表明,该固井技术的固井合格率和优质率都得到了明显提高。形成了一套川渝气区"三高"气井各层段套管固井技术和配套工艺技术,可用于指导生产,能够保证"三高"气井的固井质量。     

高强度低密度水泥浆固油层技术

常规低密度水泥浆固井中存在水泥石抗压强度低、水泥浆游离液含量大、浆体稳定性差等突出问题,满足不了油层固井需要。为保护油气层、提高固井质量,通过深入研究,从筛选和优化水泥、外掺料及配伍外加剂入手,开发了高强度低密度水泥浆体系;并通过采取新工艺、强化技术措施,有效解决了油层固井中遇到的一系列问题,在中国科探1井、4000 m以上深井、煤层气井以及浅层稠油井等40余口井进行了油层固井作业,固井一次成功率100%,质量优良率90.5%,达到了满意的效果。     

DSK锁水抗窜剂解决了大庆龙虎泡油田固井质量问题

大庆龙虎泡油田的主力油层,溶解气油比很高(37.5—86.6m~3/t),固井水泥浆胶凝强度不能阻挡这样高的溶解气侵入水泥环,造成封固质量问题。通过分析大庆龙虎泡油田高台子油层的地质特点,采用了DSK锁水抗窜剂。加入DSK锁水抗窜剂的水泥具有速凝、早强特性,能在固井注水泥完成后的10—20 min内,达到阻止气窜的胶凝强度,解决了大庆龙虎泡油田固井质量问题。     

膨胀型零游离水水泥浆性能评价

大斜度井及水平井固井后水槽的形成及微间隙的存在,为油、气、水窜流提供了通道,针对大斜度及水平井固井的特殊性,研制出一套适合大斜度井及水平井固井的整体质量及稳定性好的膨胀型零游离水水泥浆体系,以弥补环形空间封固质量较差的问题.该体系能有效地控制水泥浆的游离水和水泥浆凝结的收缩,使水泥浆具有良好的稳定性能和较强的防气窜能力,是大斜度及水平井固井防气窜效果较好的浆体;同时该体系还具有低失水、流变性能好、水泥石质量均匀和强度高等特点,具有强的实用性和广阔的应用前景.