联合使用SEP膨胀剂和KQ防气窜剂提高固井质量

深井、超深井固井作业中,水泥浆失重和徽环隙的出现严重影响固井质量。联合使用SEP油井水泥膨胀剂和KQ防气窜剂,配制出用于深井、超深井及开发井的水泥浆体系。现场应用表明,加有这两种外加剂的低滤失量膨胀防窜水泥浆体系流变性能好、水泥石抗压强度高,固井质量优良。SEP膨胀剂和KQ防气窜剂均为惰性外加剂,与其它外加剂有良好的配伍性。     

吐鲁番油田丛式井固井水泥浆技术的应用

吐哈油田是近几年崛起的新型油田，虽然钻了几十口定向井，但固井质量却很不理想，合格率仅为８５％。原因是没有解决弯曲井段环形空间的高边水带和窜槽问题，水泥石强度低，顶替效果不高。通过室内实验优选了固井水泥、外加剂和水泥浆体系，确定了合理的水泥浆配方。通过胜南２－１井、胜南２－２井现场应用，固井质量全部优质。     

油井水泥外加剂室内评价

本文总结了水泥浆三大外加剂的类型的评价测试结果。包括：不同外加剂类型因不同加量对水泥浆性能的影响，受温度变化对水泥浆性能的影响程度，以及外加剂相容性试验。系统地论述了各类外加剂对水泥浆的作用机理以及对水泥石内部结构的影响和对水泥石的长期影响，从而对掌握和了解三大外加剂单项和复配性能奠定了基础，特别是对合理使用外加剂提高综合性能，满足固井质量的要求具有一定的现实意义。     

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。     

高强增塑低密度水泥浆体系研究

常用的低密度水泥浆体系在低压易漏地区固井存在强度低的缺陷,油气勘探开发对低密度水泥浆体系提出了更高的要求。研究开发了以漂珠、水泥颗粒、微硅颗粒和颗粒级配增强剂为主构成的4级颗粒填充结构及与之配套的增韧复合纤维构成的高强增塑低密度水泥浆体系,对水泥石强度、水泥环抗冲击能力、水泥浆性能、浆体稳定性进行了室内实验。实验结果表明,水泥浆具有流变性能好、失水量小、稠化过渡时间短的优点,可显著提高低密度水泥石的综合强度、水泥浆的稳定性和防窜能力,与其他外加剂也有良好的配伍性。在胜利油田及川东北地区进行了现场应用,效果良好,为解决当前低压易漏井的固井问题提供了一个可行的途径。     

苏桥地区保护油气层固井水泥浆技术

苏桥地区是华北油田近年勘探开发的主力区块，目的层埋藏深，地层压力变化大，并伴有煤层，该地区潜山气井或含气油井固井时的人和固井后的气窜问题，严重地伤害了油气层，影响了勘探开发进程。结合本地区情况复杂，井底温度高的特点，通过对减轻材料的优选，外加剂间配伍性的研究和防气窜机理分析，提出使用保护油气层的两凝水泥浆体系固井，其中优选的低密度水泥浆体系变性好，失水量低，稠化时间合理，过渡时间短，水泥石抗压强度高，现场应用表明，该水泥浆体系既减少了固井过程中的漏失，提高了固井质量，又有效地保护了油气层。     

页岩气井固井水泥浆体系研究

页岩气井固井对目前固井技术提出了新的要求,通过分析页岩气开采过程中对水泥浆体系的特殊要求,研究了弹性水泥浆体系(SFP)配方的基本性能,并对弹性材料和增韧材料进行了研究和优选,分析了水泥浆外加剂和外掺料的加量对水泥浆各项性能的影响,阐明了其机理,并对弹性水泥石的弹性模量及抗折性能进行了评价和分析。研究的水泥浆体系成功应用于黄页1井页岩气储层段,固井质量优秀,满足了该井的压裂要求。     

高温固井水泥浆体系的研究

本文概述了国内外使用的高温固井水泥浆及其外加剂体系及其发展方向。通过对高温水泥浆降失水剂、缓凝剂等外加剂的研究,水泥浆抗温达190℃(BHCT),稠化时间可调,水泥石强度发展快,强度稳定,失水控制低,综合性能满足河南油田泌深1井固井工程的要求。     

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随着勘探领域不断向深部油气藏拓展，固井遭遇的复杂井越来越多。为了进一步加强粉煤灰低密度水泥浆体系在低压易漏复杂地层固井中的应用，经过大量室内研究，开发出以海泡石为主要成分的新一代稳定剂SSD，碱性有机物质类早强激活剂TSN，室内评价了它们在粉煤灰水泥浆体系中的性能，配制出密度可在1.30~1.45 g/cm3之间可调的粉煤灰复合低密度水泥浆体系。实验结果表明，该水泥浆体系的流动性好、析水率小、失水可控、稠化时间可调，水泥浆凝结后的水泥石不但抗压强度高，而且还具有一定的体积膨胀率，能完全适用低压易漏地层固井的要求，并保证水泥环与地层、套管间的良好胶结，提高固井质量。另外，粉煤灰、微硅使水泥石具有良好的抗腐蚀能力，海泡石、微硅等使水泥浆具有一定的触变性，这说明该水泥浆体系能兼有多种特性，是一种能满足复杂井固井需要的低密度水泥浆体系。     

延长油田中西部水平井固井水泥浆配方优化研究

延长油田中西部区块水平井需要压裂完井后投产,对固井水泥浆性能提出了更高的要求。结合水平井固井技术需求,通过室内试验优选水泥石脆性材料,对水泥浆体系外掺料及外加剂优选,确定了该区块水平井固井弹塑性水泥浆体系。室内评价结果表明,该体系具有API失水小于50 m L,自由液0 m L,流性指数n值大于0.7等性能。吴平1井等多口水平井油层固井中的成功应用表明,该体系可以满足后期压裂投产施工要求。     

泥浆转化为水泥浆:波特兰水泥转化技术

泥浆转化为水泥浆技术可以避免传统注水泥作业中水泥浆被泥浆污染后所造成的顶替效率低、水泥石胶结强度差等问题,同时减少了对钻井废液的处理。根据转化过程中所用胶结材料的不同,MTC技术可分为两大类:波特兰水泥转化技术和高炉矿渣(BFS)转化技术。本文在调研国内外大量资料的基础上,论述了MTC水泥浆的室内设计步骤,分析了调整其流变性、稠化时间、滤失性和抗压强度的方法及所用外加剂的性能,总结了用波特兰水泥、其它无机水泥以及聚合物胶凝材料转化泥浆的办法,介绍了MTC水泥浆的现场应用情况,较完整地归纳了使用MTC水泥浆固井的独特优势。     

水泥环厚度及力学参数对其应力的影响

固井水泥环厚度是否合理关系到注水泥施工效率和固井质量,同时后期水泥环的力学性能也将会影响到层间的长期有效封隔,因此有必要研究水泥环厚度及力学参数对其应力的影响规律,分析水泥环的厚度敏感性,优化水泥环力学参数。借助弹性力学理论,对水泥环的应力状态进行了分析研究。研究结果表明,内壁处周向应力最大,是其危险应力;最大周向应力随水泥环厚度增大将减小,但其梯度在水泥环厚度小于25.4mm时较大,之后随水泥环厚度增大,最大周向应力梯度逐渐减小直至几乎不变。对于厚度一定的水泥环,其弹性模量越大,周向应力越大;泊松比越大,周向应力越小。该研究结果对水泥环厚度及水泥浆配方的优选有一定的指导意义。     

油井水泥质量检测与水泥浆性能的关系

油井水泥的性能直接关系到水泥浆性能的稳定和油气井的生产寿命。因此,世界各国对油井水泥的质量标准都作了严格的规定。以G级水泥为例阐述了油井水泥质量检测的标准,讨论了水泥化学组成、熟料矿物组成及物理性能对水泥浆工程性能的影响。通过对14种国产G级中抗硫酸盐油井水泥质量检测指标的分析,并针对国内油田在这方面存在的问题,提出了相应的建议。     

高固相水泥浆体系研究

为了解决高密度水泥浆中稳定性差与水泥石的抗压强度低两个难题,提出了通过降低液固比来提高水泥浆密度的高固相水泥浆理论,该理论可以有效解决超高密度水泥浆的配制及应用难题,为开发高压油气田提供固井水泥浆技术保障。     

水泥塞定位器的研制与应用

为解决注水泥塞作业中的实际问题, 通过对以往事故原因的分析, 研制出一种新型水泥塞定位器。这种水泥塞定位器能准确定位水泥塞的深度, 可以重复使用, 克服了以往的缺点,有较高的使用价值和推广价值。通过与钻杆胶塞的配合使用, 起到了隔离水泥浆和钻井液的作用,实现了水泥塞定位器的准确定位功能, 可减少打水泥塞事故, 提高水泥塞质量。现场应用证明,该工具使用方便, 可操作性强, 完全能够满足固井作业施工要求。     

用于防砂的高渗透水泥浆体系

研制出一种能增加水泥石渗透率的增渗剂S-l和KQ-C。S-l是以复杂的天然油溶性有机物为原料自行进行化学改性的固体产物,KQ-C是经过钝化处理的铝粉体系,它可和水泥浆中的碱性物质反应生成氢气的微小气泡,使得原来S-l与S-l不相连的地方,因气泡的产生而相连。并在水泥浆中辅以石英砂、中试纤维、微硅,获得了具有良好浆态性质的防砂用高渗透水泥浆,凝固后的水泥石抗压强度达到7-9MPa。经一定处理后渗透率达到0．5—0．9μm     

膨胀水泥预防压裂井中水泥环的力学破坏研究

针对压裂作业井中水泥环的力学破坏问题,研究利用膨胀水泥来预防该类破坏。利用有限元方法计算了压裂作业时普通水泥环中的最大主应力,并结合水泥环的力学性能分析了其破坏方式,将膨胀应力与最大主应力叠加后得出了膨胀水泥环中的最大主应力,分析了膨胀水泥预防水泥环力学破坏的原理,评价了膨胀应力对套管受力状况的影响。通过室内实验研究了模拟压裂作业时普通水泥环和膨胀水泥环的破坏情况。研究结果表明,压裂作业时普通水泥环的破坏方式为切向拉伸破坏;膨胀水泥产生的膨胀应力可以降低水泥环中的切向拉应力甚至使其转变为压应力,从而可以预防水泥环的力学破坏;膨胀应力会降低压裂作业时套管中的米塞斯应力,不会导致套管的受力情况恶化。实验结果表明,相同模拟压裂条件下,膨胀水泥环未发生破坏,普通水泥环因切向拉伸应力的作用而破坏,验证了使用膨胀水泥预防压裂井水泥环力学破坏的有效性。     

一种生物水泥的研制

膨润土改性水泥具有良好的抗渗性能,但膨润土的掺入会导致水泥的力学性能下降.针对这一问题,文中研究了微生物诱导碳酸钙沉淀对膨润土改性水泥力学性能的改良.通过室内实验,在胶结液浓度一定时,研究了不同菌浓度对水泥抗压强度的影响.结果 表明:当菌浓度(用OD600表示)为2.0时,20％膨润土改性水泥的抗压强度在28 d后增加了74％;水泥中掺入的膨润土占比分别为0,10％,20％,30％,40％时,水泥的强度显著降低,但是加入菌悬液和胶结液养护28 d后,微生物诱导碳酸钙沉淀使膨润土改性水泥的抗压强度分别提高了12％,6％,74％,54％,26％.通过扫描电镜-能谱进行了测试,分析了微生物诱导碳酸钙沉淀对膨润土改性水泥的作用机理,结果表明,碳酸钙的产生和水泥水化膜的破裂是改性膨润土水泥强度提高的主要原因.现场应用显示,生物水泥具有良好的应用价值.由此可见,微生物诱导碳酸钙沉淀是一种绿色环保,可提高膨润土改性水泥强度的有效方法.     

微硅漂珠复合低密度水泥体系的探讨

低密度水泥是解决低压易漏井固井水泥浆漏失的主要途径。研究了微硅漂珠复合低密度水泥体系,分析了该水泥体系的作用机理,并对微硅漂珠复合低密度水泥体系的水灰比与密度的关系、水泥浆配方、流变性、沉降稳定性等性能进行了评价。结果表明,微硅漂珠复合低密度水泥浆体系强度高、滤失量低、自由水含量低及稳定性能好,水泥浆密度为1.30—1.33 g/cm~3。微硅漂珠复合低密度水泥体系克服了漂珠低密度水泥和微硅低密度水泥的缺点,满足了定向井和水平井施工作业对水泥浆的要求。