固井水泥头的研制与系列化

固井水泥头是固井作业中必不可少的井口工具。文中对长庆油田固井水泥头的结构设计及各主要部件的工作原理及性能进行了介绍。     

新型固井水泥头的研制及应用

近年来, 随着钻井工程的日益正规化, 对固井水泥头的质量和使用提出了更高的要求。水泥头作为1 种重要的井口装置, 其结构的合理性, 质量的可靠性事关固井作业的效率与成败。     

JL注水井井口过滤器的研制与应用

文章介绍了ＪＬ注水井井口过滤器的研制过程，技术指标，使用性能及现场应用情况。     

AWG抗渗固井水泥研究与应用

本文介绍了新型固井材料AWG抗渗水泥的各项物理性能。通过室内实验,确定了AWG水泥体系增强剂、AWG水泥浆体系缓凝剂和分散剂,研究了AWG水泥浆体系的配伍的现场应用及缓凝剂对水泥浆体系性能的影响。AWG抗渗固井水泥属于硫铝酸盐水泥系列的一种新型国井材料,AWG水泥具有速凝、早强、短候凝、抗渗、防水气窜、微膨胀、耐腐蚀、抗锈蚀等特性。通过在大庆油田萨中、萨南东部和杏七区、北一区4口井现场应用表明,使用AWG水泥国井后8h测声幅,得到良好的固井质量,达到国内领先水平。AWG水泥在高、低压共存的多压力层系复杂地质情况下使用,能有效地提高调整井、疑难井的固井质量,适用于调整井、疑难井固井、小眼井固井、各种表层套管固井及海上固井。     

通井机油箱内柴油过滤器的研制与应用

井下作业施工的主要设备是通井机,其发动机燃油低压油路是从油箱的最低部输出,油箱底部柴油输出孔的孔径较小,如果油箱内柴油不清洁或有棉纱等杂物时,极易造成输出孔堵塞。通过研制新型通井机油箱内柴油过滤器,解决了现场问题,保护了现场施工环境,取得了较好的效益。     

水泥窑灰替代粉煤灰的固井水泥浆体系研究

以50%API G级水泥和50%粉煤灰组成的混合材,并以0%、5%、15%、30%窑灰替代混合材,在20℃评价窑灰在粉煤灰水泥浆中的应用性能。结果表明,随着窑灰替代量的增加,水化反应的诱导期逐步缩短、热流曲线的峰值到来时间逐步提前、静胶凝强度的发展时间及稠化时间呈现缩短趋势,说明窑灰具有低温早强作用;虽水泥浆表观黏度随窑灰替代量增加有所降低,但水泥柱上下密度差仍在0. 025～0. 033 g/cm~3之间以及API失水呈现减少趋势,说明窑灰具有稳定水泥浆体的作用;可能由于窑灰属于非胶凝材料,累计放热量、绝热条件下的最高温升及后期强度(6 d)均呈现下降趋势。上述结果表明,在构建低温早强和低水化热的深水固井水泥浆体系构建中,窑灰应具有应用潜力。     

液压承托式水泥帽固井工具的研制及应用

针对大庆油田表层地层疏松，流沙层厚(厚达100多米)，上部井眼大，井径不规则，加之钻井液密度与水泥浆密度差大，引起水泥浆下沉等因素，研制出了水泥帽固井工具，通过对现状的分析，制定出防止水泥浆下沉，提高水泥浆顶替效率，增加水泥胶结强度的水泥帽固井方案，经过502口井的现场应用，取得了较好的效果。     

超细微膨胀固井水泥研究与应用

为解决三次加密调整井层间压差大、薄隔层窜槽及水泥石产生收缩而影响固井质量的问题,进行了DP-DR(超细微膨胀)新型水泥体系研究与应用。对DPDR水泥与普通A级水泥膨胀性能、失水量、增韧性能及稠化性能进行了对比试验。试验表明,DPDR水泥体系具有较好的膨胀性、低失水性和增韧性,并具有近似直角的稠化曲线,可以提高三次加密调整井固井质量。现场试验表明,DPDR水泥体系不仅在固井的最初阶段起到了较好的作用,而且可以较好地抑制水泥胶结质量随时间推移而发生变化,能够有效地提高三次加密调整井固井质量。     

固井水泥膨胀剂与增韧剂协同作用与应用分析

为探索固井水泥增韧剂与膨胀剂协同作用效果,分别选取晶格膨胀剂、发气膨胀剂2种膨胀材料,纤维、碳纳米管（CNTs）2种增韧材料,对不同材料相互协同作用后的水泥浆的膨胀性能、力学性能、孔隙结构、常规性能进行了实验研究,并对不同组合的应用工况进行了分析。研究表明,自由膨胀条件下增韧剂与发气膨胀剂协同膨胀率较高,而在高温高压下,CNTs-膨胀剂组合抑制收缩效果较好;CNTs与晶格膨胀剂联合作用后强度提升最大,基体孔隙度最低,且以微孔为主;而纤维与发气膨胀剂组合的断裂残余强度最高;膨胀剂与增韧剂混合对水泥浆失水量、沉降稳定性有一定的提升,对稠化时间有一定的延迟作用;其中,CNTs与2种膨胀剂组合的浆体动切力较大,触变性较强。研究结果可为不同工况下固井水泥浆设计提供借鉴和指导。      

微珠低密度水泥固井

本文通过室内研究及现场试验,提出在油井水泥中加入一定配比的空心微珠的低密度水泥,可以满足低压地层固井作业的需要、同时提出这种水泥在应用中的注意事项。     

钛铁矿高密度水泥固井

钛铁矿高密度水泥是用95℃水泥为基料,钛铁矿粉为填料的水泥产品。水泥干灰密度≥4×10~3kg/m~3,经四川石油管理局川西北矿区8口井的固井实践表明:高密度水泥与缓凝剂、减水剂配伍;采用单车配,单车抽注。达到水灰比低,水泥浆密度大,流动度好,保证了高压井的正常施工和良好的固井质量。     

固井水泥灰干混层铺工艺及干混装置研究

固井水泥灰干混层铺工艺采用在计量罐内多层铺放、垂直切割、混合罐间多次输入输出的工艺原理,达到将固井水泥灰基料和干粉添加剂或其它物料干混均匀的目的。按干混层铺工艺研制的固井水泥灰干混装置由添加剂罐、讲量罐、混合罐和自动控制系统组成,其中自动控制系统由数据采集系统、控制器、显示器及控制软件组成。该干混装置在新疆准东油田和中海油塘沽基地的应用表明,干混生产能力可达20t/h,设备剩灰率<0.3%,混合后的水泥灰均匀、细腻,满足固井水泥灰干混要求。     

水平井套管固井关井工具研制与应用

长庆油田规模应用水平井固井+分段压裂工艺,实现了低渗透油气藏的高效开发。由于水平井套管固井的特殊性,固井施工完成后浮箍浮鞋单流阀功能易失效,不能实现有效断流,导致大量的井留水泥塞影响后期作业。针对以上问题,借鉴关闭滑套原理,研制了套管关井滑套及配套固井胶塞,在固井施工完毕实现碰压后可以实现硬关井,克服了传统单流阀断流易失效等问题。现场开展了200余口水平井固井试验,关井成功率100%,后期探人工井底表明,水泥塞满足压裂要求。     

固井施工全过程监测预警系统研制与应用

固井施工监测预警对于保障施工作业安全及提高固井质量十分重要,为了解决目前固井监测手段匮乏、监测过程不完整、缺乏分析预警功能等问题,研制了一套固井施工全过程监测预警系统,系统运用低功耗单片微型处理器采集传感器数据,通过LoRa无线模块将数据远程传输至上位机,可对固井施工全过程的水泥浆密度、井口注入压力和注入流量进行实时监测,并对固井施工过程中的憋堵、井漏、溢流等井下风险进行预警。现场测试表明,该系统可对固井注浆、压塞、替浆全过程的施工参数进行监测,并实时计算固井全过程中的井内实际流量、真空段长度、井底和薄弱点当量循环密度、关注点流态等参数,针对憋堵、井漏、溢流等井下风险预警,具有数据采集准确、信号传输稳定、分析预警可靠、现场使用方便等特点,为实时保障固井作业安全与提高固井质量提供了技术手段。     

井径变化的影响因素与固井水泥注灰量的关系

1.影响井径变化率的主要因素 钻头钻穿地层所形成的真实井筒断面形状,无法直接获知。只有通过井径测量间接获得有关井径变化的信息。钻井实践表明钻穿砂岩地层所形成的井眼形状较规则,且井壁较平滑;而钻穿泥岩页岩地层所形成的井眼形状则很不规则,井壁凹凸不平,形成所谓的大肚子或缩径。井径变化是由井壁不稳定直接造成的。井壁失稳问题是钻井中较为复杂的问题,由于影响因素较多,目前还没有更有效的解决办法,而地质因素是最根本的影响因素。各地区各层段差别很大。岩性也千变万化。因此解决井眼不稳定问题是很困难的,到目前为止还没有从根本上解决井眼不稳定问题。     

冀东油田压裂井固井水泥环完整性技术研究与应用

随着勘探开发的不断深入,冀东油田低渗储层被逐步开发,大型压裂时水泥环密封完整性问题逐渐变得突出。现有水泥环完整性分析技术多将地应力简化为均匀地应力,分析结果与实际有一定偏差。本文基于弹性力学理论,推导了非均匀地应力水泥环应力分布公式,并结合冀东油田实际工况分析了压裂作业时水泥环失效一般规律。分析结果表明:压裂作业时,储层段水泥环发生易拉伸破坏;较低杨氏模量、高泊松比的水泥石更有利于保证水泥环的力学完整性。通过水泥石力学性能研究,优选出了适用于油田压裂井的ZR-1增韧水泥浆体系并进行了现场应用,为冀东油田低渗透储层压裂井固井质量保障提供了技术支撑。     

新型液灰双控全自动混浆固井车的研制

目前固井车车台作业普遍采用由车台和底盘共同提供动力,作业成本高,固井车的可靠性严重受底盘故障的牵制,同时错综复杂的低压管汇占据了整车台面空间,不便整车后期维护和作业附件随车运送,而且影响整车美观性。为此,研制了新型液灰双控全自动混浆固井车。该车在车台上配置了小型发动机作为液压站来辅助主发动机给整个车台提供动力,从而实现了车台装备独立作业。同时该车还改进了低压管汇设计,留出了附件的存放空间和后期维护空间。该固井车功率大、泵压高、排量大、性能稳定、安全可靠,能够实现超压保护和智能混浆,能独立适应各种探井、超深井的固井作业,满足现代油田作业需要。     

碰压自锁固井水泥塞控制器的研制

现场浮箍失效在近期常有发生,使水泥浆倒流、封固段缩短、水泥塞增高,严重影响了固井质量,增加了钻井成本。为改变当前浮箍失效的状况,对浮箍失效的原因进行了深入分析,在保证密封体与密封座吻合的前提下,设计上尽可能扩展浆体的过流间隙,适当提高密封体的自由度,增强浮箍对阻卡物的释放能力。所研制出的“碰压自锁水泥塞控制器”解决了固井水泥塞控制技术的一大难题,能克服浮箍失效的后期隐患,可防止“水泥浆替空”和“水泥浆倒流”,达到了提高固井质量的目的。     

新型固井工具研制

介绍自行研制的新型固井工具－液压自动脱挂尾管悬挂器、自通径液压分级注水泥器和自灌自锁套管浮箍的结构、 工作原理、技术参数及现场应用情况。现场应用证明三种工具设计合理、性能可靠，经济效益显著，能满足深井、斜井和水平井等特殊井固井的需要。     

热采井固井水泥添加剂研究

为了满足稠油热采工艺对油井固井水泥石强度的要求，通过对固井水泥石强度耐高温机理的分析，以及硅粉水泥浆耐高温试验，硅粉水泥浆与添加剂性能试验，耐高温低密度水泥浆性能试验，筛选出较为适宜的热采井固井水泥添加剂及其适用配比，较好地改善了固井水泥石的耐高温强度。