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.     

S—S—S低失水水泥浆设计与现场应用

针对吐哈固井实践和地质特征对水泥失水控制提出的要求，通过实验研究；设计出ＳＴ２００Ｓ（降失水剂）－ＳＡＦ（分散剂）－ＳＡＴ２００（缓凝剂）（简称Ｓ－Ｓ－Ｓ）低失水水泥浆体系。该体系性能指标良好，现场试用１８井次，经声幅（或变密度）检测，固井质量优，较好地解决了油、气对水泥浆凝固干扰（气侵）问题。     

高温水泥浆体系研究与应用

针对土库曼斯坦南约洛坦气田膏盐层固井对高温抗盐水泥浆性能的要求,研究了高温缓凝剂GHN和高温抗盐降失水剂GFL.GHN由有机膦酸钠盐、有机酸组成,对水泥浆其它性能无不利影响,对水质和水泥品种适应性强,其加量与稠化时间具有良好的线性.GFL为单磺酸四元共聚物AA-AM-VP-AMPS,抗温达180℃,抗欠饱和盐水.为提高固井质量,在高温水泥浆中还使用了硅粉、稳定剂及微膨胀剂.该高温水泥浆性能优越,应用温度范围为100～180℃,失水量在100mL以内,在土库曼的7口井中进行了试验,现场施工顺利,固井质量合格率为100％,解决了该气田高温盐膏层固井技术难题及高压、多气层固井过程中井漏与气侵并存的问题.     

超高密度水泥浆体系室内研究

针对超高密度水泥浆存在的诸多问题，通过系统研究，优选出了用粒径为0．076mm和0．043mm的赤铁矿按4：6的比例复配作加重剂，以减阻降失水剂SD10，降失水剂SD18、缓凝剂SD21、SD27和游离液控制剂T12作外加剂，并确定了各材料的加量。研究出了密度为2．50g／cm^3的超高密度水泥浆并对其进行了性能评价。该水泥浆具有较好的沉降稳定性、流变性、浆体热稳定性、稠化性能和抗压强度，失水量低且凝结时间长，可用于异常高压油气井固井，解决固井技术难题。     

高温盐水水泥浆体系的室内研究

在盐膏层固井作业时,常规的淡水水泥浆不能满足固井作业的要求。在评价了不同缓凝剂和不同降失水剂对盐水水泥浆性能影响的基础上,优选出了以缓凝剂CHY-5和降失水剂CFL-2为主剂的含盐量为18%(BWOW)盐水水泥浆体系,并分析了和CFL-2的作用机理。室内研究表明:缓凝剂CHY-5对温度不敏感,能有效的防止井底温度波动对固井工作的影响;降失水剂CFL-2能有效控制体系的滤失量;优选的盐水水泥浆的稠化时间可调,过渡时间短,呈近直角稠化;能满足深部地层(约4 000 m)、井温约140℃的地层固井作业的要求。     

低温早强低水化放热水泥浆体系开发

深水水合物地层的特殊环境要求固井水泥具有低水化放热和低温早强特性,而现有的固井水泥浆体系大多不具备低水化放热特性,而且低温水化速度较慢。为此,提出了低温早强低水化放热水泥浆体系的研究思路。在铝酸盐水泥和G级水泥按照1:1质量比形成的混合水泥浆的基础上,通过对储能微球研发以及对密度减轻剂、稳定剂和其他外加剂的种类和加量的优选,形成了低温早强低水化放热水泥浆体系,其早强剂为0.06%三乙醇胺,降失水剂为1%聚乙烯醇类降失水剂CML,缓凝剂为0.35%硼酸,分散剂为1.5%SYJZ-1。同时对该体系进行的性能测试表明,在4℃养护24 h水泥石抗压强度可以达到5.9 MPa,水泥浆呈现低水化放热和低温早强特性。可以看出,该低温早强低水化放热水泥浆体系在早期强度、水化放热、密度等方面性能优异。      

鄂尔多斯盆地致密气水平井固井水泥浆优化及应用

在固井过程中,水泥浆性能不稳定,影响了固井质量.利用试验的方法,研究分散剂、防气窜剂、缓凝剂、促凝剂加量对水泥浆体系的影响,确定了最优的领浆配方:G级水泥+现场水+0.5％分散剂+0.5％防气窜剂+2.25％降失水剂+1.0％早强剂+0.12％缓凝剂+0.2％消泡剂+2％增韧纤维FIB;尾浆配方为:G级水泥+现场水+0.5％分散剂+0.75％防气窜剂+2.25％降失水剂+1.0％早强剂+2.0％促凝剂+0.2％消泡剂+2％增韧纤维FIB.现场作业表明,优化后的固井水泥浆可以有效解决目前存在的问题,提高固井质量.     

高强低密度水泥浆体系的研究

常用的低密度水泥浆在更低的密度条件下已不能满足固井施工的要求.因此结合低密度高强度水泥浆技术以及XF降失水剂水泥浆技术,进行了超低密度水泥浆的研究.研制出的高强超低密度水泥浆,使用密度范围为1.0～1.3 g/cm3,适用温度范围广泛,具有水泥浆稳定性好、抗压强度高、渗透率低、防气窜能力强、失水量易控制等特点,满足了低压易漏、气体钻井以及欠平衡钻井的固井要求,达到了防漏、防窜、降低成本、实现长封固段固井,简化施工工艺等目的.     

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.     

抗循环温度210℃超高温固井水泥浆

随着勘探开发不断向深层迈进,超深井、超高温井逐渐增多,超高温对水泥浆抗温能力提出了更高挑战。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-1S、抗高温缓凝剂DRH-2L及其他配套抗高温水泥外加剂,并形成了超高温常规密度固井水泥浆,在室内对该水泥浆的性能进行了评价结果表明,该水泥浆能够满足井底循环温度210℃、井底静止温度230℃的固井要求,水泥浆API失水量可以控制在100 mL以内,稠化时间可调,高温沉降稳定性不大于0.04 g/cm3,230～250℃超高温下水泥石强度高且不衰退。该水泥浆在华北油田杨税务地区高温深井安探4X井φ127 mm尾管固井进行应用,固井质量优质,为该地区勘探开发提供了固井技术支撑。      

高密度抗盐水泥浆体系研究

针对高温、高压盐层中固井出现的各种问题，研制出两种高密度抗盐水泥浆体系。对两种高密度抗盐水泥浆体系配方各组分进行筛选实验，结果表明，分别以重晶石、铁矿粉为加重剂，另加SZ1—2降失水剂、SXY分散剂、KQ—D防气窜剂、SN-2A和CST-2缓凝剂及DGN多功能外加剂可配制密度分别为2．2和2．4g／cm^3抗盐水泥浆体系。两种高密度抗盐水泥浆体系均具有在淡水和18％盐水中流变性好、触变性强、失水量小、抗压强度高和稳定性好等特点，能克服常规水泥浆盐层固井中出现的问题。     

抗高温油井水泥降失水剂 ＳＺ１－１的研制与应用

以 ２－丙烯酰胺 －２－甲基丙磺酸（ＡＭＰＳ）、丙烯酰胺（ＡＭ）和丙烯酸（ＡＡ）为共聚单体,以过硫酸铵为引发剂,通过自由基聚合合成了一种新型的三元共聚物油井水泥降失水剂（ＳＺ１－１）。用红外光谱、热重分析对聚合物结构和抗温性能进行表征。结果表明,该降失水剂具有良好的失水控制能力和抗温性,在 １２０℃以下,ＳＺ１－１加量为 ４．０％时失水可控制在 ５０ｍＬ以内;在 １８０℃时,ＳＺ１－１加量为 ６．０％时失水可控制在 ５０ｍＬ以内;降失水剂与常用的减阻剂、缓凝剂、膨胀剂、早强增塑剂有良好的配伍性,水泥浆体系抗压强度大于 １４ＭＰａ,稠化时间可调,综合性能优良。成功将该降失水剂用于川东北某井的高温固井作业中,综合性能满足工程要求,固井质量良好     

耐高温高压超高密度水泥浆体系的室内研究

天湾1井是位于准噶尔盆地中部的一口超深预探井,井深为7500 m,井底压力为170 MPa,井底温度为160℃,针对该井高温高压的问题,以及目前超高密度水泥浆存在的流动性和沉降稳定性差、动态失水量较大、以及大温差下顶部水泥石强度出现过缓凝等问题,室内成功研制出耐高温高压超高密度水泥浆体系,水泥浆密度可达2.55 g/cm3,该体系主要由新型加重剂、微硅、高温稳定剂、600目硅石粉（粒径为0.025 mm）、新型微锰矿粉、悬浮剂、高温缓凝剂、高温降失水剂、高温减阻剂等组成。实验结果表明,该体系水泥浆流动度达到32 cm,同时具有较好的沉降稳定性能,顶部水泥石强度较高,防气窜能力强,在160℃、170 MPa下,稠化时间线性可调,动态失水量为40 mL,该水泥浆体系应用范围广泛,可通过调整外加剂掺量来满足天湾1井不同井深温度下的固井施工要求。      

海水水泥浆体系的室内研究

在进行海上作业时,淡水的库存置往往无法满足固井作业的要求.评价了不同降失水剂和缓凝剂对海水水泥浆性能的影响,优选出一套以自行研制的降失水剂FL-2和缓凝剂CHP-12L为主剂的海水水泥浆体系,分析了FL-2和CHP-12L的作用机理.室内研究结果表明,该海水水泥浆体系的稠化时间可调,过渡时间短,呈近直接稠化;缓凝剂对温度不敏感,能有效地防止井温波动对固井工作的影响;能够满足深部地层(3 000～4 000 m左右)、井温为130℃左右地层的固井作业要求.该体系可以节约淡水资源,降低固井作业成本.     

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。     

国外固井水泥浆降失水剂研究动态

在油气井注水泥固井作业中水泥浆可能发生失水，失水不仅影响固井质量，也会损害油气层，国外从六十年代开始研究油气井水泥浆降失水剂，文中叙述了影响水泥浆失水量的因素，降失水剂的作用原理和当前国外常用的降失水剂。可用作降失水剂的主要有纤维素衍生物，酰胺类化合物和聚胺类化合物，作者对这几种化合物的降失水性能，优缺点和适用情况作了介绍，并指出，为了降低粘度，使用降失水剂时必须与分散剂配合，评价降失水剂的实用性应从固井的综合性能考虑。     

耐高温高密度防腐固井水泥浆

深层含酸性气体油气井中,高温、高压含CO₂气体环境易腐蚀水泥石,破坏水泥环密封完整性。为开发具有防腐能力的高温高密度固井水泥浆体系,对水泥浆关键材料进行研究,构建了抗高温高密度防腐水泥浆体系,分析了水泥浆性能和微观形貌。实验结果表明,锰矿粉加重剂能显著提高水泥浆密度,制备的水泥浆体系高温下抗腐蚀能力较好;研究的降失水剂JS18L、缓凝剂H16L在高温下能降低水泥浆失水量,调节稠化时间。将无机复合防腐剂NAM-H、聚合物防腐剂SZ-M2结合使用,作为防腐材料可增强水泥石防腐性能。使用研究的添加剂材料构建密度为1.90～2.20 g/cm3的抗高温高密度防腐水泥浆,水泥浆体系流变性好,稳定性高,失水量小于50 mL,稠化时间在3～5 h可调,满足固井作业要求。高密度水泥石高温下力学性能稳定,防腐能力强,水泥石腐蚀30 d的抗压强度衰退率在25%以内,腐蚀深度小于1.5 mm。该研究成果可为高温高压酸性气井以及二氧化碳地质封存井固井作业提供技术支持。      

抗高温抗盐多元共聚物类降失水剂的研究与应用

采用水溶液自由基聚合的方法制备了抗高温、抗盐多元聚合物类降失水剂BZF-L1,通过分子设计对降失水剂的性能进行了优化。研究结果显示,该降失水剂抗温可达180 ℃,抗盐可达饱和;通过改变降失水剂的加量（4%～7%）,可使水泥浆在室温至180 ℃、淡水至饱和盐水条件下的失水量控制在100 mL 以下。该降失水剂与缓凝剂的配伍性好,能够将水泥浆游离水量控制在0.5 mL 以下,水泥浆180 ℃的上下密度差在0.03 g/cm3 以下,24 h 抗压强度能达到20 MPa 以上,在不添加分散剂的情况下水泥浆的流性指数大于0.65,满足固井施工要求。在歧139X1 井进行了现场试验,该井施工顺利,固井质量好。该降失水剂的聚合度高,固含量低,在保持降失水剂应用效果的同时可有效降低降失水剂的成本,利于推广应用。      

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。     

高温水泥浆降失水剂DRF-120L的制备及评价

目前国内使用的合成聚合物类降失水剂普遍存在抗高温、抗盐能力差的问题,为解决这一问题,从分子结构入手,优选出性能优异的聚合单体,采用水溶液自由基共聚合法制备了抗高温、抗 盐降失水剂DRF-120L。DRF-120L分子主链上引入了磺酸基及双羧基等多种官能团,提高了降失水剂对水泥粒子的吸附能力,从而提高了降失水剂在高温下控制水泥浆失水的能力。分别考察了引发剂加量 、反应温度及单体浓度等因素对降失水剂性能的影响,确定了聚合反应的最佳合成条件,制备出了抗温达到200 ℃的降失水剂DRF-120L。DRF-120L在高温下能将?水水泥浆及含盐水水泥浆API失水量控制 在100 mL以内且对水泥石的强度发展无不良影响;以DRF-120L为主剂的常规密度水泥浆及高密度水泥浆均具有良好的综合性能,能够满足高温深井固井的需要。