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。     

超低密度水泥浆体系设计和研究

欠平衡钻井的发展和某些低破裂压力地层要求固井水泥浆密度低于1.20 g/cm^3,有些甚至要求水泥浆密度低于1.00 g/cm^3。为此,引入了超低密度水泥浆的概念;分析了所使用的减轻材料选择依据,提出超低密度水泥浆设计原理,超低密度水泥浆密度可达0.96 g/cm^3;讨论了超低密度水泥浆稳定性、失水、强度等性能,并对超低密度水泥浆的综合性能进行了试验,结果表明其综合性能优良,可以满足各种固井工程的应用要求。     

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。     

低成本超低密度水泥浆体系研究与应用

针对低压易漏失、长封固段地层的固井难题,同时适应当前油气勘探低成本战略,开发出一种复合增强材料BCE-650S。该材料具有稳定性好、高活性、高蓄水等特点,且来源广泛、价格低廉。对其辅以适当外加剂,形成了密度在1.20～1.30 g/cm3的超低密度水泥浆体系。该体系在扩大水灰比、降低密度的同时,还具有优良的性能,使低密度水泥浆的成本大幅降低,水泥浆在60℃养护24 h后的抗压强度大于8 MPa,72 h抗压强度在10 MPa以上;浆体稳定性、耐压性能良好;失水量可控,稠化时间可调,满足施工要求。该体系已经应用于吉林油田,现场固井效果良好,具有推广应用前景。      

TS2井超低密度水泥浆固井技术

TS2井是中国石化西北油田分公司在新疆塔河油田库车县境内部署的一口风险探井,处于低压易漏区块。在没有该区块类似井况固井先例的情况下,研究了该井的固井技术难点、固井技术措施,优选水泥浆体系,并基于颗粒级配理论提高PVF,使用国外先进减轻材料,调制出密度为1.25g/cm3的超低密度水泥浆进行固井作业,施工顺利,质量优良率82.32%。图2表4参2     

超低密度水泥浆体系在鹤煤3井固井中的应用

鹤煤3井在360~1 030 m井段共发生8次漏失,共计漏失钻井液100 m3。通过优选水泥浆体系,采用含有特种纤维防漏增韧和助防漏材料的低密度和超低密度两种水泥浆体系相搭配进行固井,有效地防止了井漏,固井质量良好。超低密度水泥浆体系在该井的成功应用,为该区块大面积开发煤层气提供了强有力的技术保障。     

高炉矿渣转化的水泥浆在新疆油田的应用

将高炉矿渣加入钻井泥浆中可使后者转化为用于固井的水泥浆。这种水泥浆有助于节约固井成本，减少环境污染和提高地层和水泥环之间的胶结强度。通过加入高炉矿渣，活化剂ＪＸ－１和ＪＸ－２及稀释剂ＤＩＳ－３，已成功地将新疆油田现场聚合物泥浆转化为固井用的水泥浆。     

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。     

二连盆地低阶煤层超低密度水泥浆固井技术

为解决二连盆地低阶煤层常规低密度水泥浆固井漏失严重、返高低等难题,针对该煤矿区微裂缝较发育、岩层强度低导致承压能力低的特点,研发出一套超低密度水泥浆体系,配套使用的稳定增强材料解决了配制超低密水泥浆时易出现的微珠上浮、水泥下沉的分层离析现象,同时分析了水泥浆体系失水对煤储层的影响。该超低密度水泥浆的现场应用密度最低达1.06 g/cm3,流动度控制在19～20 cm,析水为0 mL,30℃稠化时间控制在1.5～4.5 h,API失水量小于50mL,24 h抗压强度大于3.5 MPa,72 h抗压强度大于6.0 MPa,综合性能优良。该超低密度水泥浆体系已在华北油田的二连盆地应用5井次,均实现了单级固井返至井口的要求,固井质量合格率为100%。      

一种超低密度水泥浆(ULCS)技术

在枯竭油藏和弱胶结地层固井时，通常使用低密度水泥浆。随着开发力度的不断加强，这些油藏的地层压力梯度不断下降，以往使用的低密度水泥浆体系都存在这样或那样的缺点，还没有一种单独的体系能够适应越来越困难的固井条件。国外提出了一种新的超低密度水泥浆技术，这种技术基于加入微殊和充气产生泡沫2种配制低密度水泥浆方法的优点，将2种降低密度的方法联合使用，从而产生密度更低、性能更加优良的超低密度水泥浆（ULCS）。介绍了用密度为0．998g／cm。的ULCS在墨西哥的中南部Samaria区域固井以及用密度为0．647g／cm~的ULCS在墨西哥Cantarell油田封固尾管的情况。结果表明，使用该技术配制的ULCS能够适应枯竭油藏苛刻的固井条件，没有发生漏失，固井质量得到很大提高。     

低密度高炉矿渣水泥浆体系的研究应用

长庆油田以高炉矿渣代替水化材料,再加激活剂和少量水泥、膨润土和漂珠,配制成1.48~1.63g/cm3的低密度矿渣水泥浆,经室内试验,流动度大于20cm,45℃、25MPa条件下的稠化时间大于180min,45℃、24h的抗压强度达到5.4~10.8MPa,与高密度的纯水泥浆配伍性好,能满足现场施工要求。经4口井试验,油层以上用低密度矿渣水泥浆封固,油层仍用纯水泥封固,施工顺利,固井质量优良,成本比用低密度粉煤灰水泥浆固井还要低。文中还探讨了高炉矿渣和激活剂的物理性质、化学性质和水化机理。     

钻井液转变成固井液的固井技术研究

通过向钻井液中加入高炉矿渣和其它化学处理剂,可将钻井液转变成固井液(MTC)。高炉矿渣是一种具有水硬性质的颗粒材料。文中介绍了筛选矿渣,分析了影响矿渣水化反应和形成强度的因素,建立了钻井液转变成固井液的室内实验方法,研究了钻井液转变成固井液的液体性能和固体性能,评选出1种激活剂、2种分散剂和3种调凝剂,完成了密度1.50~1.70g/cm3、流动度21~26cm、API失水小于100mL、无游离水、稠化时间180~300min、24h抗压强度大于13MPa的MTC固井液配方。经冀东油田用常规固井设备和工艺在φ244.5mm套管固井中施工5口井。这5口定向井的钻井液类型有聚合物钻井液、正电胶钻井液和小阳离子钻井液。钻井液转变成的MTC团开液密度为1.62~1.81g/cm3,具有可泵性好、固化物抗压强度发展快等特点,测井表明固井质量合格,与用油井水泥固井相比可节约固井材料费约75%。     

聚合物钻井液转变成水泥浆固井技术应用研究

本文对ＭＴＣ技术波特兰水泥转化法和高炉矿渣转化法的室内试验研究和现场应用进行了详细的论述。波特兰水泥转化法能提高水泥石抗压强度，高炉矿渣转化法能明显降低固井成本，综合考虑其特点，矿渣转化法有较大的技术优势。ＭＴＣ技术具有提高固井质量，降低固井成本等特点，有广阔的应用前景。     

高炉矿渣改善固井水泥界面胶结性能研究

基于对双界面封固系统的认识和对高炉矿渣物化特性的分析，研制了用于模拟固井界面胶结的试验装置，利用胶结强度模拟试验等方法评价了高炉矿渣水泥体系的性能。结果表明，矿渣和激活剂加量范围分别为25％～35％和3.5％～4.5％时能明显提高水泥第一界面的胶结强度，且受养护温度的影响较大；矿渣水泥在干心、水湿和有滤饼3种界面条件下的第二界面胶结性能都优于基浆，第二界面胶结强度远小于第一界面，体系性能满足现场固井要求。试验证实了模拟装置的可行性，高炉矿渣独特的水化特点、良好的界面亲和性及与水泥间的颗粒级配为解决固井工程中的界面胶结问题提供了实际可行的解决方案和必要的理论依据。     

用三种工业废料配制低密度水泥浆

利用工业废料高炉矿渣为水化材料，粉煤灰和空心漂珠为减轻材料，配制１３０～１６０ｇ／ｃｍ３密度范围的低密度系列水泥浆。以性能优良的碱性活化剂ＢＥＳ—１，活化高炉矿渣、粉煤灰和漂珠的潜在活性，使其形成满足固井质量要求的胶凝体。该系列具有“水泥”石抗压强度高，密度低，体系稳定，初终凝时间短，成本低廉等特点，开发了固井的新材料。     

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。     

纤维韧性水泥浆技术在中原油田的应用

针对中原油田易漏地层调整井水泥浆低返问题和薄油层井、小间隙井和侧钻井的射孔及后续增产措施造成的水泥环脆裂,评价了油井水泥增韧防漏剂的性能,并对其各种力学性能、水泥浆体系的防漏性能及工程性能进行了系统研究。并进行了聚能射孔模拟试验、地面混灰打浆试验、现场易漏井的固井试验。室内研究和现场试验证明,F27A油井水泥增韧防漏剂具有优异的增韧、抗冲击能力和防漏作用,其综合工程性能也满足易漏地层固井施工的技术要求。在中原油田纤维韧性水泥浆体系首先在钻井三公司卫11-53井等8口井的油层固井中获得了成功现场应用,取得了良好的经济效益和社会效益,并已推广应用。     

复杂井固井低密度水泥浆体系性能研究

针对低压易漏地层固井中易漏失、流体窜槽和高浓度盐水对水泥环柱的腐蚀问题，提出以保持低密度水泥浆密度的稳定性为基础，突出水泥浆的触变性和使水泥石体积有一定微膨胀性能为依据的观点。通过改善水泥石的自身防腐蚀性能，研究出一种独特的密度为1.30~1.45 g/cm³的粉煤灰复合低密度水泥浆体系，以此来满足复杂井低密度固井的需要。室内评价了该粉煤灰复合低密度水泥浆体系的密度稳定性、触变性、界面胶结强度、防腐蚀性能。结果表明，该水泥浆体系不仅具有非常好的密度稳定性和良好的触变性，而且水泥石的体积有一定量的膨胀能提高界面胶结强度和水泥石较强的耐一定浓度盐水的腐蚀的性能，从而可将腐蚀介质对套管的腐蚀转化为对水泥石的腐蚀，延长套管和油气井的使用寿命。     

低渗透油层水平井钻井液工艺技术及现场应用

低渗透油层水平井钻井液工艺技术，包括钻井液的携砂、防卡、防塌、产层保护和控制钻井液成本及其体系优选等迄今还很少报道。针对低渗透油层水平井钻井工艺要求及其现场钻井液工艺技术的具体特点，文章讨论了钻井液对携砂、防塌、防卡、防漏、产层保护和性能控制及其体系选择等主要关键技术。现场应用表明：钾石灰聚合物钻井液，通过适当组分配伍和性能调整，既满足低渗透油层水平井钻井工艺的各项要求，减少井下复杂事故，又保护油气层、提高单井油气产量，还能降低钻井综合成本。现场应用取得重大技术经济效益。     

膨胀水泥浆体系在苏丹1/2/4区块水平井固井中的应用

随着苏丹1／2／4区块的深入开发，为了加快开发主力油层，提高原油产量，降低钻井成本，GNPOC在此区块布置水平井开发任务。所开发的区域主要分布于Heglig，Munga，Simbir，Bamboo区块，油层所在是Zaqar和Bentiue地层。此层位具有高渗透，地层温度高，易塌、气窜等复杂问题，尤其是Heglig和Munga地区井壁坍塌严重。为此，根据地质资料、井身结构和对水平井注水泥的技术要求，科学合理设计施工工艺，优选出适合此地区固井施工的冲洗液和隔离液，特别是经过努力实践，开发出了新型膨胀水泥浆体系，此体系具有高强度、低失水、无析水、防气窜之功效。结合使用哈里伯顿CPT—Y4大功率固井车，精确计量和自动密度控制，该体系水泥浆目前已在7口水平井施工中得以应用，均为优质井。现正在被大量使用，此体系的开发，解决了该固井技术难题，创造了中国固井在海外首次水平井作业一次成功的历史记录，具有较高的经济和社会效益。