油气触发性自密封水泥浆的性能研究

油气井水泥环固有的体积收缩可能导致界面胶结强度差,严重时将形成微间隙,发生油气窜.在制备油气触发性膨胀材料(CL)的基础上,开发出油气触发性自密封水泥浆体系.当水泥环的完整性遭到破坏或形成微间隙发生油气窜时,在不中断生产的情况下,水泥环内油气触发性材料被烃类物质触发迅速膨胀,堵塞油气运移通道.室内研究了CL对水泥石力学性能及油气触发条件下膨胀性能的影响,评价了油气触发性自密封水泥浆的高温降失水性能、防窜性能.结果表明,CL水泥石在高温高压油气环境下短时间内有显著的体积膨胀,且在煤油驱替下,其渗透率随时间增加而减小,说明CL水泥石不仅能够密封微间隙窜流通道,且有利于密封水泥石内部窜流通道.油气触发性自密封水泥浆的工程性能及防窜性能均能满足固井技术要求.     

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。     

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ＬＥ膨胀材料系经过特殊物理化学手段改性无机非金属物质,它可与水泥的水经产物反应,造成水泥石的体积膨胀。实验考察了ＬＥ膨胀材料对水泥浆工程性能和温度、压力及有程度对水泥石膨胀率、抗压强度、胶结强度的影响。此外,还对其与降失水剂、分散剂的复配性能衣水泥石的酸溶性进行了研究。结果表明：ＬＥ膨胀材料在常温常压及高温高压下均能使油气井水泥石产生明显的体积膨胀,除具有轻度缓凝作用外,同时具有降失水、控制析水和     

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。     

利用晶格膨胀剂提高二界面固井质量技术

固井二界面问题是一个亟待解决的工程难题，它会直接影响勘探开发的效果和效益已是不争的事实。在固井施工中，水泥环与地层的良好胶结是实现有效层间封隔的基础，但是水泥石体积的收缩往往是影响固井质量的主要因素之一研究从这一因素出发，研制出了晶格膨胀水泥浆体系，补偿水泥石的体积收缩，提高水泥石在环形空间的胶结强度，提高二界面固井质量，室内试验和现场应用证明：该技术可有效解决环空水泥石的体系收缩，防止油气水窜的发生，提高了二界面固井质量。     

改性高铝水泥浆的负温硬化性能及其增强机制

针对负温环境下固井水泥浆水化反应减缓甚至停滞,导致固井施工难以进行的问题,开展了改性高铝水泥浆的硬化特性优化和早期强度的增强机制研究。在0,–10和–18 ℃温度下,进行了改性高铝水泥浆的凝结时间、流动度及抗压强度等性能对比试验,研究了负温环境下水泥浆关键性能的变化规律及与凝结时间调节剂SCEG之间的关系;在分析水化产物物相组成和微观结构的基础上,研究了水泥浆负温硬化机制,并通过添加石膏促进AFt生成来提高水泥石的抗压强度。试验表明:–18～0 ℃温度下,改性高铝水泥浆中添加占水泥质量0～3%的SCEG,该水泥浆可在0.3～6.0 h内硬化;该水泥浆24 h抗压强度达9.7～11.2 MPa,添加占水泥质量10%～15%的石膏后,水泥石抗压强度可提高30%左右。XRD测试发现,负温环境下水泥水化矿物主要为铝酸盐熟料而非硅酸盐熟料,产物主要为Ca₂Al(Al,Si)₂O₇、AFm、AFt及少量硅酸盐水化产物C–S–H,且AFt含量越高,水泥石抗压强度越高。研究表明,改性高铝水泥具有良好的负温硬化能力,添加适量的石膏可提高水泥水化产物中AFt的含量,有助于提高水泥石的抗压强度。      

一种油井水泥石高温稳定剂

针对普通加砂水泥石经受高温后抗压强度衰退的问题,研发出一种油井水泥石高温稳定剂,该稳定剂对水泥浆的稠化时间、水泥石常温强度发育、流变性无副作用,与油井水泥外加剂配伍性良好,形成的水泥石高温下（320℃、450℃）抗压强度不衰退,优于加砂水泥石及超细二氧化硅水泥石。同时加入高温稳定剂的水泥浆还具有很好的胶结强度,约是加砂水泥石环的4倍,超细二氧化硅水泥石环的3.5倍。该高温稳定剂在蒙古林油田现场应用2口井,整个施工过程顺利,固井质量较好,一二界面胶结质量良好,具有良好的应用前景。     

一种油井水泥石高温稳定剂

针对普通加砂水泥石经受高温后抗压强度衰退的问题,研发出一种油井水泥石高温稳定剂,该稳定剂对水泥浆的稠化时间、水泥石常温强度发育、流变性无副作用,与油井水泥外加剂配伍性良好,形成的水泥石高温下（320℃、450℃）抗压强度不衰退,优于加砂水泥石及超细二氧化硅水泥石。同时加入高温稳定剂的水泥浆还具有很好的胶结强度,约是加砂水泥石环的4倍,超细二氧化硅水泥石环的3.5倍。该高温稳定剂在蒙古林油田现场应用2口井,整个施工过程顺利,固井质量较好,一二界面胶结质量良好,具有良好的应用前景。      

低密度水泥固井质量评价方法的改进

为了防止低压易漏地层发生固井液漏失并有效保护油气层,固井过程中经常采用低密度水泥浆体系。由于低密度水泥浆体系中密度减轻剂的使用,其水泥环的声阻抗值较之常规密度水泥环的声阻抗存在差异,若采用常规密度水泥的固井质量评价标准来评价低密度水泥浆体系的固井质量,则其真实可靠性存在问题。为此,进行了3种常用低密度水泥浆体系的水泥石抗压强度与声阻抗实验,分别测定了水泥石养护时间24 h和48 h的抗压强度和声阻抗值。结果表明,不同类型不同密度的低密度水泥石24 h和48 h条件下的抗压强度与声阻抗具有良好的线性关系,由此得出了考虑第一界面胶结良好时,基于抗压强度的低密度水泥浆体系套管波声幅值计算公式,进而提出了基于低密度水泥石抗压强度的低密度固井质量评价的改进方法,为全面改进低密度水泥浆体系固井质量评价标准奠定了基础。     

微细水泥在油田中的发展现状及应用

自从波特兰水泥在油田得到应用以来,油井水泥经过不断的发展和改造,已经形成了一系列的水泥品种。微细水泥在油田作业应用中表现出普通水泥无法比拟的优越性能。本文综述了微细水泥在油田中的研究发展情况,介绍了微细水泥的性能特点,以及它在油田开发中的现场应用情况。提出了今后微细水泥在油田作业中的发展趋势及微细水泥的研究重点。     

多功能水泥外加剂在BZ25-1油田固井中的应用

配制一种满足现场固井技术要求的水泥浆,往往需要四五种外加剂来调节,而不同的外加剂混在一起会互相影响,产生相容性的问题,给现场配制水泥浆和固井作业带来很多困难.研究开发出了多功能油井水泥外加剂.该外加剂是一种合成共聚物,它含有大量的对水泥颗粒具有分散和吸附作用的基团,用该外加剂配制出的水泥浆性能稳定,具有良好的流变性和稳定性,游离液的控制能力强.多功能油井水泥外加剂具有降失水、分散减阻和自调凝功能,抗盐、抗钻井液污染.经现场应用表明,用多功能外加剂配制出的水泥浆过渡时间短,强度发展快,具有较强的防窜能力,配合单级双封工艺,可用于长封固井段固井;该体系具有低失水、低游离液、抗海水和抗钻井液污染的能力,应用简便,性能稳定,适应能力强.在BZ25-1油田19口常规定向井的固井中,经过CBL检测,所有油层封固井段的声幅值小于10%,固井一次优质率为100%.     

SO42?和HCO3?对油井水泥石的侵蚀研究

利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、强度检测仪检测受腐蚀水泥石的产物、微观结构及抗压强度,分析调整井三次采油过程中HCO3? 和SO42?共同作用下油井水泥石的腐蚀作用,研究腐蚀对强度产生的影响规律,为合理设计抗腐蚀水泥浆体系提供基础。结果表明:38~60 ℃条件下,SO42?与HCO3?协同侵蚀作用下,水泥石的主要腐蚀产物为石膏、钙矾石和方解石,水泥石物质组成及微观结构被改变,侵蚀后水泥石的强度比SO42?或HCO3?单独腐蚀时更低;腐蚀达到及超过21 d时,水泥石强度低于未腐蚀水泥石,随腐蚀时间的延长及混合液浓度的增高,强度大幅度下降;腐蚀14 d以内时,腐蚀后水泥石的强度随温度升高呈增加趋势,腐蚀达到及超过21 d时,随温度升高水泥石强度呈下降趋势。     

侧钻井钻后扩眼技术

开窗侧钻定向井已成为复活停产井和报废井,降低老油田开发成本的有效手段,但由于环空间隙小,造成下套管困难、固井质量差等难题,制约了套管开窗侧钻井进一步大面积应用。开发了侧钻井扩眼技术,通过采取水力驱动式钻后扩眼工具使侧钻井段井眼扩大,改善了井眼状况,提高了侧钻井完井质量,在胜利、中原等现场应用几十口井,效果明显,对提高侧钻井完井质量,解决侧钻井应用推广慢的问题具有一定的借鉴意义。     

塔河油田TK4-3-1井复杂情况处理

因钻遇断层或误揭风化壳而造成不同压力体系地层共存于同一长裸眼井,极易发生井漏、井塌复杂情况,处理不好,直接导致该井报废,乃至污染整个油区。TK4-3-1井复杂情况处理耗时112 d,应用了桥浆、水泥浆、桥浆+水泥浆和油田堵水材料混配浆进行堵漏作业,采取了正常排量注入和控制小排量慢注进行封堵作业,最终尝试使用油田堵水混配剂控制小排量慢注进行封堵作业并取得成功,这是对常规堵漏工艺的大胆创新和有效补充。该井是迄今为止塔河油田唯一一口发生类似情况而处理成功的井,为处理长裸眼井在不同压力体系地层中发生井漏、井塌复杂情况积累了经验。     

泽74-1X井尾管固井技术

泽74-1X井是利用原上部井眼进行侧钻的1口重点评价井,井身剖面为"直增稳降直"五段制定向井。完钻井深3860m,进入潜山5m,最大井斜41.46°,最大井眼曲率11.03(°)/30m,水平位移574.21m。在?215.9mm井眼内下?177.8mm尾管先期完井,尾管实际下深3859.8m,尾管全长1852.49m,属于超长封固段小间隙井下尾管固井范畴。介绍了下套管固井存在的技术难点,针对该技术难点,优选了水泥浆体系,采取了合理的下套管固井措施。该井固井的成功为今后同类井的固井提供了有益的经验。     

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。     

桥69-平1井水泥环酸洗研究

针对桥69-平1井井身结构特殊及井下高温的特点，在充分了解水泥环的情况下，研究了溶解效率高、对管柱腐蚀小的酸洗液配方。以充分溶解水泥环为目的，以保证施工安全为前提，确定了酸洗的反应时间、次数和施工工序。现场实施顺利，达到施工目的，保证了该井的顺利投产。     

文23-6J救援井挤水泥技术

文23-6J救援井是华北油田引进英国科学钻井公司(SDI)磁性距离修正技术,对文23-6X井进行封堵的一口救援井,如果文23-6X井封堵成功,就能在文23气藏建一个有效库容7.93×108 m3、工作气量3.9×108 m3的储气库。文23-6X井是2005年的事故井,井内有近2 300 m落鱼,由于长期的浸泡井下情况复杂,虽然SDI的技术先进,到井深2 588 m后,因没有了落鱼,失去了磁性测量目标,仅在钻井过程中5次与文23-6X井相交汇,没有实现全部贯通,在交汇处分8次注73 m3水泥浆进行封堵。为确保文23-6x井的封堵效果,在救援井下套管固井后,第一次选用了定向定面复合射孔技术,应用超细水泥浆体系,对34#和29#砂层进行射孔挤水泥,经过负压37.84 MPa地层测试封堵效果良好,达到了储气库建设标准要求。     

超低密度早强水泥浆在天然气井固井中的应用

在天然气井固井中,上部固井质量一直存在问题。为了提高固井质量,达到保护套管的目的,研制了新型水泥浆体系。经室内研究,选择了减轻剂的种类与粒级配比;根据低密度水泥浆的性能要求,确定了配方,并对该配方进行了触变防漏特性及稳定性分析,形成了具有体系稳定、水泥浆密度波动对水泥浆体系产生影响较小、抗漏失能力强、早期强度发展快等特点的超低密度水泥浆体系。经现场试验,获得了较好的效果。