验井深水表层固井水泥浆体系研究与应用

海底接近凝固点的温度、海床下大量存在的高压浅层流以及气体水合物等是深水井表层固井作业时遇到的难题。结合深水表层固井技术,对深水表层固井的水泥浆体系性能进行简述,并提出相关措施和建议。

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。

水平井技术已成为油田增加产量,提高采收率的一项重要手段,在新油田、老油田调整挖潜上,广泛应用并取得了显著的效果。为确保水平井固井质量,开展了从井眼准备、固井水泥浆体系等研究,形成一套较成熟的固井完井技术,有力地保证了水平井固井质量。

lw是中海油服南海八号深水钻井平台承钻的一口水深达561m的深水井。针对lw井深水井表层固井面临低温、表层压力窗口窄、容易漏失等技术难题,采用了中海油服油田化学事业部自主研发的深水表层固井低密度高强度水泥浆体系,该水泥浆体系具有密度低,首浆密度达到1.35g/cm3,良好的低温早强效果、失水量小、稠化时间易于调整,水泥浆体系稳定等优点。lw的现场应用证明,该深水表层低密度水泥浆体系满足了深水表层固井现场施工的要求,能很好解决海洋深水、超深水表层压力窗口窄、容易漏失等难题,可在未来深水、超深水井固井作业中推广应用,标志着中海油服深水固井顺利突破500m作业水深。

文章编号!!""!#$%&"!&""$""&#""$’#"( 膏盐层固井水泥浆技术 刘群英!王野!范莉!刘泸萍!邓艳华!刘欣 !华北石油管理局钻井工艺研究院#河北任丘" 摘要!使用常规水泥浆固膏盐层!由于水泥石与地层胶结质量差!易造成层间窜流!膏盐层水化而引起地层蠕 变!产生巨大的地层应力使套管变形!甚至发生套管挤毁或错断!缩短油气井使用寿命"华北石油田钻井工艺研究 院研制出了抗盐系列!型#)*#($)+#($),#(%和"型#)*#-$)+#-$),#-%油井水泥外加剂!并开发出了相应的抗盐 水泥浆体系"!$"系列油井水泥外加剂具有优良的抗盐性能!)*#(能抗!./的盐水$)*#-能抗&%/的盐水&可有 效地降低水泥浆失水量至

针对海洋深水表层套管固井作业,介绍了一种密度可调(1.20～1.80kg/l)的低温低密度g级硅酸盐水泥浆体系。对低温低密度g级硅酸盐水泥浆体系的设计原理与水泥浆组分以及不同密度水泥浆配方进行了详细的论述,并对该水泥浆体系在深水环境下的性能进行了评价。结果表明,低温低密度g级硅酸盐水泥浆体系在低温环境下具有较高早期强度、低失水量以及良好的流变性和稠化性能,其中密度为1.20kg/l的水泥浆在3℃温度下的稠化时间≤560min,稠化过渡时间≤60min,api失水≤70ml,水泥石在5℃温度下养护24h后的抗压强度≥3.5mpa。这表明低密度g级硅酸盐水泥浆体系具有良好的低温性能,能够满足海洋深水表层套管固井作业要求。

盐探2井是为探明东营地区地下矿盐资源而投资部署的一口重点探采井。针对该井完钻钻井液密度高(1.87g/cm3)、平均环容小、水泥环薄、井底静止温度高(143℃)、固井封固段长、环空静压力高、钻遇盐水层等复杂情况,经过大量研究与室内实验,优选出了前置液,完善了水泥浆设计方案,开发出了高密度抗高温低失水缓凝增韧水泥浆体系。该水泥浆具有一定的抗压强度、良好的稳定性和较好的失水控制能力,稠化时间易调,其在盐探2井φ177.8mm尾管固井中进行了成功应用,现场注水泥225t,施工顺利,固井质量为优,实现了开发目的。

针对深水油气井浅层固井存在的逆向温度场,对水泥浆在低温下的稠化时间、抗压强度和流变性能进行了分析,结果显示:在低温下水泥浆的稠化时间明显延长,抗压强度发展缓慢,流变性能变差。因此,针对深水固井试验中温度模拟方法与陆地固井的不同,介绍了深水固井循环温度和静止温度的确定方法,设计了可以用来测试深水固井水泥浆性能的稠化试验装置及静胶凝试验装置。同时设计了不同密度的深水固井水泥浆配方,并对其性能进行了测试,结果表明,所设计的不同密度深水固井水泥浆,在低温条件下早期强度发展快(4mpa/16h),流变性好,防气窜能力强,沉降稳定性能好,能满足深水表层套管固井的需要。

深水油气井浅层固井中会有逆向温度场的存在,本文主要对深水油气井浅层固井水泥浆性能进行分析,主要从稠化时间、抗压的强度以及流变性能等方面进行入手。

伴随科学技术的快速发展,我国钻井工程的发展进程不断加快,在钻井工程运行的过程中,深水油气井浅层固井存在很多问题。长期以来,管理人员也在不断改进和完善管理方式,虽然取得一些成效,但是仍旧存在较多问题,尤其是水泥浆的性能。因此,管理人员应依据水泥浆的性能,做好深水油气井浅层固井的管理。本文主要阐述了深水油气井浅层固井水泥浆性能的测试,进而使钻井工程朝向更好、更快的方向发展。

试论膏盐层固井水泥浆技术的应用

低密度固井水泥浆技术

小井眼单通道井将小井眼钻井技术与单通道井技术相结合,由于环空间隙小以及只有一个油管通道的特点,在固井中对水泥浆的性能及安全性提出了更高的要求。通过室内比较研究,针对小井眼单通道井固井的特点,提出了一套用d级水泥配制的低黏聚合物水泥浆体系,该体系流变性能好,滤失量小,零自由水,稳定性好,密度和稠化时间可调,韧性好,安全性能好,能满足小井眼单通道井固井对水泥浆的各项要求,具有良好的应用前景。

对于小井眼固井来说,由于环空间隙小、水泥环薄,就要求水泥石具有良好的韧性,以承受射孔、油气层改造等工程作业的冲击力。本文研究了5种增韧剂对水泥石力学及水泥浆流变性的影响,优选出改性聚丙烯纤维xw-5增韧材料,当其掺量为1%以上时,能够有效提高水泥石韧性。对由改性聚丙烯纤维xw-5构建的密度为1.50、1.85和2.0g/cm3水泥浆性能进行的研究表明,该水泥浆的流变性、滤失量控制、浆体稳定性等均较好,且早期抗压强度高,稠化过渡时间短,具有很好的防漏效果,能够满足小井眼固井要求。

为满足华北油田牛东潜山深井勘探开发的要求,研制出了抗高温水泥浆体系,该水泥浆体系api失水量可以控制在100ml以内,稠化时间易调,稳定性好,且水泥石抗压强度高;通过引入胶乳及高温稳定剂,解决了水泥浆高温稳定性差的问题;该水泥浆还具有较强的抗窜能力,能够防止油气水窜的发生。该水泥浆体系在牛东101井及牛东102井成功应用,保证了华北油田牛东潜山深井固井施工安全及固井质量,为牛东潜山深井后续开发提供了技术保障。

水平井压裂完井技术在低渗油气田中有着广泛的应用,可以达到增强油气田产能的功效,为油气井的开发工作提供了坚实的基础保障。本文主要对当前低渗油气田固井技术研究现状进行阐述,从低渗油气田固井水泥石评价方法、抗冲击无自由液低滤失水泥浆构建及抗冲击低滤失韧性水泥浆性能研究三个方面对低渗油气田水平井压裂完井固井水泥浆技术进行分析,以期增强水泥浆的胶结性、凝固性及运移控制性,改善水泥浆的柔韧性,更好的指导实际工作的开展。

为解决深井、超深井固井水泥浆与钻井液的相容性问题,在分析钻井液对水泥浆稠化时间的影响以及深井常用钻井液处理剂与深井常用高温水泥浆进行混合流体的流变性能、高温、高压稠化时间试验的基础上,提出将深井常用的聚磺、钾聚磺两种中高温钻井液体系与深井常用的高温水泥浆体系进行体系间混合流体相容性试验的方法。由此筛选出对水泥浆有促凝作用的钻井液处理剂,来指导钻井液处理剂的选择;并对现有水泥浆相容性试验标准和防污染工艺技术措施进行了评价,总结出适合深井井下实际情况的水泥浆相容性试验方法和固井前钻井液性能调整技术、偏心环空隔离液技术、提高套管居中度技术、水泥浆防污染等措施。现场实践结果表明,固井水泥浆防污染技术能确保深井、超深井固井作业的安全。最后建议根据不同地区特点建立一套较为全面的水泥浆防污染体系,以此来提高固井质量。

针对胜利海上埕岛油田水平井钻井以及保护油气层的需要,优选了零自由水、低失水、高分散、短过渡、无缓凝、直角稠化固井水泥浆体系,选用了与该水泥浆体系以及海水钻井液体系相容性好的冲洗隔离液,应用了性能优良的固井工具及附件,采取了相应的固井技术措施,已在海上18口水平井的固井施工中取得了良好的效果。

一种高密度盐膏层固井水泥浆的研究及应用 (2)

一种高密度盐膏层固井水泥浆的研究及应用

昆2加深井是柴达木盆地第一口井深超过7000m的预探井。固井面临井底温度高、封固段顶底部温差大、环空间隙小、施工压力高、地层承压能力低、水泥浆受钻井液污染严重等难点。针对这些难题,通过优选抗高温性能好、对水泥石强度影响较小的外加剂,经大量实验,优选出了适宜的水泥浆体系,形成了稠化时间可调、滤失量低、稳定性好、强度高的高温水泥浆配方,确保了该井技术尾管和生产尾管的固井质量。该体系在昆2加深井固井的成功应用表明,该体系可解决由于井下高温而引起的固井技术难题。

本文从多方面探讨了海洋深水固井过程中水合物分解、浅流层、水化放热以及费用高等多个重要技术问题,对深水注水泥温度的确定、缩短候凝时间、加强水泥石的力学性能等方面提出了要求。