矿渣MTC固化滤饼能力实验研究

固井液与钻井液滤饼实现整体固化胶结一直是石油工程界期待解决的重大技术难题。由于钻井液滤饼的存在，水泥浆与井壁不能牢固胶结，固井后常常出现油气水窜等严重问题，从而造成固井失败。为此，系统地比较了矿渣MTC水泥浆与油井水泥浆在没有滤饼、普通钻井液滤饼、多功能钻井液滤饼3种情况下的界面胶结性能。实验结果表明，没有滤饼存在时，油井水泥浆的胶结性能明显优于矿渣MTC；普通滤饼存在时，水泥浆和MTC均不能得到令人满意的胶结性能；油井水泥浆不能使多功能钻井液滤饼固化胶结，而矿渣MTC能够实现多功能钻井液滤饼的固化胶结。多功能钻井液钻井技术与矿渣MTC固井技术联合使用可以适当淡化顶替技术，充分发挥矿渣MTC技术的经济、技术优势，提高固井质量。     

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与常规水泥浆固井技术相比,MTC固井技术具有明显的技术、经济优势。但是,由于低密度、超低密度矿渣MTC固井液体系中含有大量的低密度减轻材料和泥浆处理剂,同时,矿渣只具备潜在的水化反映活性。因此,体系的强度与同等密度的水泥浆相比有些偏低,从而限制了其在低压易漏地层固井中的应用。新疆石油管理局钻井工艺研究院通过大量的实验研究,开发出一种适于新疆油田多种泥浆体系的矿渣MTC高效促凝剂。室内检测结果表明,该促凝剂：①可显著提高矿渣MTC在低温下的早期强度;②所配矿渣MTC的稠化时间随其加量的变化、随设计温度的变化近似呈线性变化,因此,可通过其加量的变化灵活调节矿渣MTC在低温下的稠化时间;③不影响体系的流变性及流动能力,可与分散剂配合使用,灵活调节体系的流变性,从而有效解决低密度、超低密度矿渣MTC低温早期强度偏低的问题。     

低密度高炉矿渣水泥浆固井技术

针对长庆油田低压易漏地层团井水泥浆返高和固井质量存在的问题,用高炉矿渣、膨润土设计密度1.40～1.60g/cm³的矿渣膨润上水泥浆,用矿渣和钻井液设计密度1.40～1.60g/cm³的矿渣MTC浆,用矿渣和多功能钻井液设计密度互1.40～1.60g/cm³的矿渣UF浆。对三种低密度矿渣水泥浆的抗压强度、凝结时间、流变性和稳定性进行了试验研究。室内研究结果和现场试验结果表明,三种低密度矿渣水泥浆水泥石抗压强度高,水泥浆流变性好,体系稳定。低密度矿渣膨润土水泥浆现场施工方便,固井质量优质率平均约80%.低密度矿渣MTC浆和矿渣UF浆现场施工有局限性,但其对提高固井质量的技术优势必将引起固井界人士的关注和研究应用。     

MTC技术在百色盆地林逢稠油热采井的研究与应用

针对林逢稠油热采井的地质特点和对固井质量的要求开发了早期强度高,低渗透,微膨胀,抗高温和流变性好的MTC矿渣泥浆固化液,并分析了矿渣泥浆固化液技术的固化机理及特点。结果表明,MTC水泥浆具有低温防水侵,强度发展迅速,固化体耐高温的特性。MTC技术实用性强,施工简单,水泥浆体系流变性好,密度易于控制,它与钻井液有良好的相容性,提高了林逢稠油热采井的固井质量。     

矿渣MTC固井技术在大港油田的应用

分析了矿渣MTC固井技术的特点，针对大港油田固井存在的技术难题，开展了适合大港油田固井的矿渣MTC工艺技术研究，优选出了适合于大港油田不同区块固井的MTC配方。在大港油田马东、板桥、小集等区块30多口井进行了现场试验，固井合格率100％，优质率85％，取得了良好的经济效益和社会效益。     

矿渣MTC固井技术在临盘地区的应用

自1996年3月矿渣MTC固井技术在夏70－斜02井技术套管固井中第一次现场试验以来,在临盘地区应用矿渣MTC固井技术完成了12口井的技术套管固井,7口井的油层段以上的油层套管固井及24口井油层段的油层套管固井,固井质量均为优,在2口井水平井中前导浆采用MTC浆,矿渣MTC浆封固段的第一界面和第二界面的胶结质量均明显优于普通水泥封固段,矿渣MTC固井质量综合评价为优。     

超低密度高炉矿渣MTC固井液试验研究

长庆油田靖安、华池、镇原等地区的低压易漏地层,用1.30~1.50g/cm3低密度水泥浆固井,仍然存在水泥返高不够、固井质量差的问题。利用MTC固井的技术优势,用高炉矿渣、减轻材料漂珠和碱性激活剂设计1.20~1.40g/cm3的超低密度高炉矿渣MTC固井液体系,以解决低压易漏地层的固井质量问题。设计的超低密度矿渣MTC固井液流变性好,体系稳定,稠化时间能满足固井施工要求,在低温和高温下抗压强度高。高炉矿渣激活剂BES-1和BES-2性能良好,能在低温和高温下激活矿渣和漂珠的潜在活性,可提高超低密度矿渣MTC固井液水泥石的抗压强度。     

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用矿渣将泥浆转化成水泥浆（MTC）固井技术不仅能降低固井成本，而且能将钻井工程的污染物－泥浆填入地下。减少了对环境的污染也节约了废弃泥浆的处理费用。此外矿渣MTC技术还具有提高顶替效率及固井质量等优点。但矿渣结物高温脆裂是限制矿渣泥浆转化成水泥浆（MTC）技术在高温深井条件下应用的重要原因。文章在分析了现有的各种关于矿渣高温脆裂原因的观点后，在实验观测的基础上，提出了矿渣高温脆裂原因的新观点，即矿渣高温脆裂是由于C－S－H无定型凝胶高温脱水后发生体积膨胀造成的。文章设计了验证这一新观点的实验方法及装置，并用大量实验验证了这一新观点。最后根据这一新观点提出了预防矿渣胶结物高温脆裂的措施。     

商56-斜209井固井工艺技术

胜利油田临盘地区商56-斜209井钻井过程中，钻遇多段火成岩，并有多层发生漏失。该井井眼不规则，井斜大，流体循环阻力大，给固井施工增加了难度。为此，制定相应的固井工艺技术措施：采用低密度复合外加剂低失水缓凝水泥浆体系与速凝MTC固井工艺配套技术，长封固段固井，平衡压力固井，防水泥浆污染。结果表明，该井固井施工顺利，固井质量优良。     

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。     

超低密度高炉矿渣水泥浆研究

针对油田在低压易漏地层中使用１．４０￣１．６０ｇ／ｃｍ＾３的低密度水泥浆固井存在水泥浆返高不够,固井质量差等问题,结合矿渣膨润土水泥浆。矿渣ＭＴＣ固井技术和多功能钻井液固井技术,利用矿渣和漂珠等材料设计了密度１．２０￣１．３５ｇ／ｃｍ＾３的超低密度矿渣膨润土水泥浆,矿渣ＭＴＣ浆和矿渣ＵＦ浆。     

保护煤储层固井技术的探讨

煤储层与一般的油气层相比,埋藏浅,微孔隙和裂缝发育,煤层的机械强度低,渗透率低,孔隙压力小,易坍塌,易污染,中国目前虽然钻了多口煤层气井,由于在钻井完井过程中没有注意加强对煤储层的保护,致使部分井的试气不理相,产量比较低,影响了煤煤层气的开发,探讨了固井过程中保护煤储层的必要性,分析了固井施工对煤层造成的伤害以及保护煤储层方面存在的主要问题,提出了保护煤储层的固井技术措施,即应根据煤层的压力情况,设计合理的固井工艺及水泥浆体系,保征固井质量阿与降低对煤层的伤害相结合,严格控制水泥浆性能,具有低失水,高早强,微膨胀等特点的水泥浆体系不但能提高固井质量,而且能降低对煤储层的伤害,尽量控制水泥浆液柱压力,实现近平衡压力固井,介绍了保护煤储层固井技术在现场的成功应用,并提出了煤层气井固井尚待研究解决的问题。     

低密度MTC固井液在低渗透气井的试验研究

针对陕甘宁盆地低渗透气田天然气井地层漏失等问题，通过室内试验，设计了密度为１．４１～１．６０ｇ／ｃｍ３的二级固井高炉矿渣——ＭＴＣ水泥浆和ＡＰＩＧ级水泥——ＭＴＣ水泥浆。目的提高固井质量、降低固井成本。结果通过对高炉矿渣的水化机理和两种ＭＴＣ水泥浆对比分析，认为高炉矿渣——ＭＴＣ转化法较ＡＰＩＧ级水泥——ＭＴＣ转化法，具有外加剂用量少、抗压强度高、体系简单、固井成本低等特点。结论两种低密度ＭＴＣ水泥浆配方设计合理，性能优良，能满足现场施工的要求。     

注采井长封固段固井技术的研究与应用

油田区域的长期开采造成了地层下部压力明显低于上部,给注采井固井,特别是长封固段注采井固井带来许多困难.试验研究表明,适应于长封固段的梯度多凝水泥浆是由不同比例的水泥、降失水剂、分散剂、缓凝剂、膨胀剂和消泡剂组成.该水泥浆性能、水泥石强度、封固质量、油层保护方面均远远优于常规固井水泥浆,采用该水泥浆固井技术,提高了固井质量,减少了施工压力.现场应用表明,双级梯度多凝水泥浆固井技术能减少施工压力,防止压漏地层;在长封固段,双级梯度多凝水泥浆可以有效地防止水泥浆在凝结过程中因失重造成的油气窜槽,有效地压稳地层,保证固结质量;可以减少对地层的污染,快速封固好易漏、易塌等复杂地层,实现水泥浆在长封固段的紊流顶替,提高了封固质量.     

华北油田复杂井固井技术

针对华北油田二连阿南，哈南高压注水采油区块和冀中潜山深井区块固井难度大和固井质量差等问题。华北石油管理局钻井工艺研究院在二连地区采用早强，膨胀和低失水水泥浆，并配合使用套管外封隔器，两凝固井工艺技术。解决了低温高压注水调整井固井作业中存在的问题，提高了固井质量；在冀中地区采用低密度，高强度，零析水，成膜型降失水水泥浆，配合采用双压双凝固井工艺技术，有效防止了井漏，油水互窜等井水复杂事故，提高了固井质量。早强，膨胀和低失水水泥浆低温早强，失水量小于200mL，在凝结过程中能产生有效膨胀，初凝和终凝时间较短，能有效防止气窜及油水互窜，成膜型降失水水泥浆失水量小于100mL，密度和稠化时间易调；有机塑性高分子胶粒在水泥凝结过程中由于被压缩而微膨胀，能有效补偿水泥石孔隙压力，达到防窜，改善水泥石韧性和变形能力的目的。     

梯度多凝水泥浆在长封固井段固井中的应用

对于封固段较长的固井作业，采用梯度多凝水泥浆体系，在一定程度上可以代替双级固井，具有很强的优越性。根据不同的井下条件采用有针对性的不同密度、稠度梯度的水泥浆配方．可以防气窜，防漏失，防套管腐蚀，防施工高压，降低固井及钻井成本，缩短建井周期，并能高效地保护油气层，提高固井质量。现场2口井的应用表明，应用该体系水泥浆，固井质量优良。     

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钻井液转化为水泥浆技术，是在钻井液中添加某些胶凝材料和外加剂将其转变成水泥浆直接用作固井材料的新型固井方法。在钻井过程中钻井液承担着冷却润滑钻头，携带岩屑，平衡地层压力，稳定井壁的任务。如果在完成钻井后将钻井液通过一定的方法转化为可固结的材料———固井液，就能达到封隔地层、支撑套管、防止层间流体窜通的目的，这种技术又称为ＭＴＣ（ＭｕｄｔｏＣｅｍｅｎｔ）技术。文中从油气井开发提高效率、降低费用的技术要求出发，论述了采用ＭＴＣ技术是一条可行的路子。实验研究得出用油井水泥，粒化高炉矿渣共同作为胶凝材料，优选合适的分散剂和促凝剂，提出了普通钻井液和聚丙烯酰胺低固相钻井液转化为水泥浆体系的优化配方。这种兼有钻井液和固井液作用的技术，能避免钻井液和水泥浆混合时发生的絮凝现象，提高环空顶替效率，降低废钻井液处理费用，减少固井材料，因而在提高固井质量和降低成本上有很大的潜力，可供生产部门参考     

低成本防窜水泥浆体系固井技术

针对安塞油田和靖安油田的调整井、底水油藏井、油气水层活跃井和不平衡压力下的油气水窜固井难题．研制出了GJl01低成本防窜油井水泥浆外加剂。它由铝酸盐聚合物GJL、微膨胀材料GPZ、强触变性材料GCB和高效减水剂GJS组成。室内对GJR-1低成本防窜油井水泥浆的稠化时间、抗压强度、线性微膨胀率以及抗温性能的评价表明。该水泥浆具有低温高早强、短过渡、微膨胀、强触变的特性。现场应用表明．该水泥浆促凝作用明显，可降低顶替水泥浆的泵压．提高顶替效率；过渡时问短，增加了抗窜阻力；微触变性和内聚力高；早期抗压强度高；水泥浆硬化后具有一定的微膨胀性．可防止微裂缝、微裂隙的形成．有效地改善第一、第二界面的胶结质量．防止环空界面窜流。采用该体系固井600多口．油层段固井合格率为100％．优质率超过90％。     

胜科1井超高温水泥浆体系的设计与应用

针对胜科1井井深、井底温度高,而且底部有盐水层的实际情况,合成了新型超高温缓凝剂、抗盐降失水剂,室内试验表明两者具有较好的抗高温耐盐性能及良好的配伍性能。针对水泥石出现的分层现象,通过添加热稳定剂提高了其热稳定性和抗压强度;通过超高温水泥浆体系试验,设计出了胜科1井尾管固井水泥浆,试验表明该水泥浆性能稳定,稠化时间可调,失水量、游离液、抗压强度等指标完全达到设计要求,并成功进行了胜科1井尾管固井作业。胜科1井的现场应用证明,该超高温水泥浆体系能满足超深井固井需要,可在胜利油田及其他地区的深井、超深井固井作业中推广应用。     

深井塑性水泥浆体系研究

在深井的固井过程中经帮会面临大段盐膏层固井问题。深井本身具有井深、温度高、水泥环薄的特点，再加上地层盐水的侵入而使水泥浆性能发生变化，加大了固井难度；而且一般水泥石本身具有硬和脆的性质，易受后续施工、射孔或地下复杂作用力的影响而发生脆裂，或与套管、井壁剥离。采用以改性纤维为主要材料的早强增塑剂QA研究出了深井抗盐塑性水泥浆体系。对塑性水泥浆的惜规性能和抗盐、抗温能力及密度可调性进行了试验分析研究。试验结果表明，加入QA的水泥浆的惜规性能指标与不加QA的水泥浆接近，但水泥石抗裂程度明显提高，抗压强度增加25％～30％，7d的抗冲击韧性提高16．6％～22．3％，抗折强度提高18％～21％，弹性模量降低约17％；而且水泥浆抗盐性能优良，使用温度和密度范围宽，与各类外加剂配伍性好，流变性好，直角稠化，强度发展快，粘接强度高，有利于复杂地层的固井施工；工艺简单，操作方便，适宜现场推广运用。