偏心机械式振动固井技术在长庆油田的应用

为提高长庆油田注水调整更新井固井质量,试验应用了一种偏心机械式振动固井技术。在室内采用ZD-34电动振动器评价装置对振动器进行室内模拟,对水泥浆振动后的抗压强度、胶结强度、稠化时间、初终凝过渡时间和渗透率进行评价,结果表明,振动后水泥浆稠化时间缩短25%~30%,初终凝过渡时间缩短30%~50%,水泥石24h抗压强度提高10%~14%,胶结强度提高11%~16%,渗透率降低33.3%~43.9%。该技术在长庆油田吴堡区块应用5口井,试验井油水层封隔良好,总体固井优质率提升20%以上。室内实验和现场应用表明,偏心机械式振动固井技术可以有效提高固井质量,具有较好的推广应用前景。      

移动式振动固井装置的研制与现场试验

针对俄罗斯移动式振动器启动困难和不能长时间工作的缺陷,通过研制井下振动器和简化压力平衡机构,根据力学分析优化振动器偏心块的结构,并配套地面电控系统,形成了适用?139.7 mm套管的移动式振动固井装置。地面试验表明,移动式振动固井装置适用于井斜角不大于50°的井段,启动容易,可以长时间工作。在胜利油田营13-斜161井的现场试验表明,采用移动式振动固井装置进行振动固井井段的固井质量显著提高,与未采用振动固井的邻井相同井段相比,第一界面优质率和第二界面合格率分别平均提高17.5和45.0百分点。研究表明,自主研发的移动式振动固井装置克服了俄罗斯移动式振动器的缺陷,适用于井斜角不大于50°的井段,能够有效提升第一、二界面的胶结质量。      

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。     

低密度水泥浆固井质量评价刻度试验研究

为了对低密度水泥浆固井质量进行评价,建造了低密度水泥浆固井质量模型。通过模拟试验研究了水泥浆固结硬化为水泥石的一段时间内,其声波速度、声阻抗及抗压强度、剪切力等参数的变化规律。试验表明,水泥浆中使用了添加剂后,水泥固结时间延长;水泥石的剪切力和抗压强度随水泥浆凝固时间增加而增加。低密度水泥石的抗压强度和剪切力更小,使用低密度水泥浆固井时要求层间封隔的距离比常规水泥浆固井要长才能起到封固作用。进行了低密度水泥浆固井第Ⅰ界面固井评价刻度试验,采用声幅相对值法和胶结比法得到第Ⅰ界面固井质量评价标准。该试验结果为正确评价低密度水泥浆固井质量提供了依据。     

新型膨胀剂在胶乳水泥浆体系中的应用

油井水泥固有的收缩特性是造成水泥环-地层、水泥环-套管间胶结质量不理想而诱发气窜的原因之一。在分析油井水泥膨胀剂作用机理的基础上,通过试验研制出了新型膨胀剂PZ-3S,该膨胀剂能有效降低水泥浆的凝结收缩率和提高水泥石的界面胶结强度,改善固井水泥环与套管和地层胶结界面的胶结质量,防止界面窜流,且有助于水泥石抗压强度的提高。同时,验证了该膨胀剂与胶乳水泥浆体系具有良好的相容性,对胶乳水泥浆体系的综合性能(如失水、稠化时间、自由水、流变性等)无不良影响。现场应用表明,膨胀剂PZ-3S加入胶乳水泥浆体系后能有效提高水泥石的抗压强度和胶结强度,能减少微环隙产生的可能性和提高胶孔水泥浆体系的防窜性能。     

预应力固井技术研究及现场应用

随着油气勘探开发转向深部地层,固井面临井下地质情况复杂、温度高、温差大、压力高、多压力系统、高含硫和膏盐层等固井难题。固井中除了应用新型水泥浆体系、固井工具等技术措施外,还可从水泥石和套管金属的材料力学性质出发,利用水泥浆候凝期间静压与强度的关系和不同套管内压下与水泥石微间隙之间的关系,运用预应力固井技术,即采用大压差和环空憋压候凝增加水泥石早期强度、降低孔隙度,降低或减弱套管的伸缩扩张带来的微间隙,提高一、二界面固井胶结质量。试验表明,所采取的预应力固井技术措施行之有效,能够显著提高固井质量,能够满足后续增产作业的要求。     

滤饼固化剂在元页HF←1井的应用

为了提高页岩气井的固井质量,在元页HF1井244.5mm套管固井时试验应用了滤饼固化剂。采用元页HF-1井实际使用的钻井液和水泥浆,根据自主建立的固井第二界面胶结强度评价方法,评价了GJ-Ⅰ型滤饼固化剂和GJ-Ⅱ型滤饼固化剂对固井第二界面胶结强度的作用效果。评价结果表明,在分别养护3,7,15和30d的条件下,采用滤饼固化剂的固井第二界面胶结强度比常规固井第二界面胶结强度分别提高了629.03%,222.37%,241.43%和273.33%。现场固井试验后的声幅-变密度测井结果表明,封固段相对声幅值≤15%的井段占全井段的93.49%,固井质量为优质。研究表明,滤饼固化剂可大幅度提高页岩气井固井第二界面胶结强度,可提高页岩气井的固井质量。     

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。     

水力脉冲振动技术提高固井质量的研究与应用

河南双河油田长期以来经过分层布井、三次加密钻井、高压注水和大排量强抽,形成了地下高压层、常压层、低压层共存的多压力体系,层间压差大,产层水淹严重等情况,由此,给固井质量带来严重影响,固井质量一次合格率逐年下降。通过调研得知在建筑行业的混凝土浇注过程中,采用振动脉冲技术可清除蜂窝孔洞而使水泥石胶结致密,从而提高混凝土与钢筋间的胶结强度,依据这种原理,在固井施工过程中采用振动技术,水力脉冲振动器产生的振动波,能有效地改善水泥浆与地层、套管的胶结质量,可以提高环空封固段内水泥石胶结质量。     

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。