低密度固井水泥漿技術(shù)

鶴煤3井在360~1030m井段共發(fā)生8次漏失,共計漏失鉆井液100m3。通過優(yōu)選水泥漿體系,采用含有特種纖維防漏增韌和助防漏材料的低密度和超低密度兩種水泥漿體系相搭配進行固井,有效地防止了井漏,固井質(zhì)量良好。超低密度水泥漿體系在該井的成功應(yīng)用,為該區(qū)塊大面積開發(fā)煤層氣提供了強有力的技術(shù)保障。

在塔北哈拉哈塘區(qū)塊固井作業(yè)中,由于二開裸眼段長,揭開產(chǎn)層后地層壓力系數(shù)低,存在裂縫型、溶洞型碳酸鹽巖地層,采取常規(guī)密度水泥漿固井,極易誘發(fā)井漏,導(dǎo)致固井失敗。通過分析該區(qū)塊地質(zhì)特點,根據(jù)水泥漿體的顆粒級配理論,優(yōu)化工藝,采用低密度高強度水泥漿封固了長裸眼段。18口探井二開長裸眼段水泥漿返高全部合格,縮短了鉆井周期,提高了固井質(zhì)量。

利用顆粒級配和緊密堆積理論,制備了密度為1.20～1.30g/cm~3的微細水泥/漂珠低密度水泥漿體系。確定了其最佳配方:微細水泥與g級油井水泥質(zhì)量比為1:1,微硅加量6.0%,降失水劑sz1-2加量1.5%,早強劑ck21加量2.0%,分散劑sxy加量1.4%,漂珠加量30%～60%,空心玻璃珠加量10%～20%,水灰比0.58～0.62。在50℃下,考察了該低密度水泥漿的抗壓強度、失水性、流變性等,結(jié)果表明,該體系具有早期強度高、穩(wěn)定性好、稠化時間可調(diào)等優(yōu)點,適用于低壓易漏地層及超長封固段的固井施工。

二連油田阿南老區(qū)阿31-102井由于周圍生產(chǎn)井開發(fā)政策不同,各套目的層壓力系數(shù)差別較大,高低壓儲層共存,壓力系數(shù)為0.8~1.4。鉆井過程中在1459~1670m井段累計發(fā)生7次漏失,共漏失鉆井液150m3,井漏時鉆井液密度1.31g/cm3。井漏同時也存在較嚴重的油水浸現(xiàn)象。為解決此問題,在井溫低、水泥用量小的情況下,采用低密度防漏堵漏水泥漿體系固井。該水泥漿體系在降低水泥漿密度的同時,在水泥中加入彈性防漏堵漏材料,以達到防止漏失及油水浸的雙重目的?，F(xiàn)場應(yīng)用施工順利,未發(fā)生漏失情況,36h后測井,固井質(zhì)量優(yōu)質(zhì),滿足二連油田老區(qū)復(fù)雜儲層的低溫防漏固井要求。

勝利油田對礦渣低密度水泥漿固井技術(shù)通過近兩年的室內(nèi)試驗,研究出適合勝利油田的礦渣低密度水泥漿固井技術(shù),對解決勝利油田低壓易漏井固井和提高固井質(zhì)量有重要的現(xiàn)實意義。文中著重介紹了礦渣膨潤土低密度水泥漿的配比優(yōu)選,漿體性能的優(yōu)化及礦渣水泥漿的應(yīng)用等。

常規(guī)低密度水泥漿固井中存在水泥石抗壓強度低、水泥漿游離液含量大、漿體穩(wěn)定性差等突出問題,滿足不了油層固井需要。為保護油氣層、提高固井質(zhì)量,通過深入研究,從篩選和優(yōu)化水泥、外摻料及配伍外加劑入手,開發(fā)了高強度低密度水泥漿體系;并通過采取新工藝、強化技術(shù)措施,有效解決了油層固井中遇到的一系列問題,在中國科探1井、4000m以上深井、煤層氣井以及淺層稠油井等40余口井進行了油層固井作業(yè),固井一次成功率100%,質(zhì)量優(yōu)良率90.5%,達到了滿意的效果。

因為引起的井漏而出現(xiàn)的固井失敗,常常會出現(xiàn)在壓力系數(shù)低或是特別是裂縫型以及溶洞型碳酸鹽巖地層易漏地層固井中。使用常規(guī)密度1.88g/cm3的水泥漿固井,非常容易引起井漏,造成固井失敗,嚴重影響固井質(zhì)量。根據(jù)dwq易漏地層的固井需求,并結(jié)合實際要求和需求調(diào)和出應(yīng)對這種狀況最佳比例的低密度水泥漿,并保證低密度水泥漿具有應(yīng)該有的強度,從而運用在dwq易漏地層的固井難點上,達到了隔封地層的目的。

為解決玉門青西油田油層封固段長、多套壓力層系共存、泥巖層的應(yīng)力垮塌、封固段上下溫差大、井徑擴大率大等難題,研究開發(fā)了以空心漂珠、增強劑pzw-a、石英砂、tw200s、tw301、tw401、tw501為主處理劑,調(diào)配出密度為1.3～1.6g/cm3,循環(huán)溫度為40℃～90℃的水泥漿體系,其稠化時間可調(diào),抗壓強度高,水泥漿失水量小,游離液為零,流變性能良好且水泥漿漿體穩(wěn)定,水泥石密實,完全可滿足青西油田開發(fā)的需要。

漂珠復(fù)合低密度水泥漿的室內(nèi)研究與應(yīng)用

研制了一種漂珠復(fù)合低密度水泥漿,分析了該體系的作用機理,確定了漂珠復(fù)合低密度水泥漿體系添加劑的最佳配方:早強劑ck21加量2％,分散劑sza-2加量0．8％～1．0％,降濾失劑td-80加量1．2％,微硅加量8％,按施工要求調(diào)節(jié)緩凝劑加量控制稠化時間。室內(nèi)研究結(jié)果表明,該漂珠復(fù)合低密度水泥漿體系具有密度低、抗壓強度高、水泥漿沉降穩(wěn)定性好的特點,克服了目前常用低密度水泥漿體系的缺陷,是提高低壓易漏失井固井質(zhì)量的有效材料。

常用的低密度減輕材料漂珠產(chǎn)量較少、貨源緊缺,單一的漂珠作為減輕劑導(dǎo)致生產(chǎn)成本高,因此優(yōu)選了一種成本低、來源廣的減輕材料-改性膨脹珍珠巖。提出在漂珠低密度水泥漿中復(fù)配部分改性膨脹珍珠巖的方案。室內(nèi)實驗評價結(jié)果表明,該體系密度在1.45g/cm~3～1.60g/cm~3可調(diào),水泥漿具有良好的沉降穩(wěn)定性、流變性,且失水量少、早期強度高等特點。對比同一密度下,采用部分改性膨脹珍珠巖復(fù)合漂珠的低密度水泥漿與單一的漂珠低密度水泥漿相比,在性能差別不大的情況下能有效的降低成本。該體系在現(xiàn)場應(yīng)用6井次,固井電測解釋表明,水泥漿返高能達到設(shè)計要求,而且固井質(zhì)量優(yōu)質(zhì),能夠滿足油氣層段開采需求。

為了滿足鎮(zhèn)涇油田長封段固井質(zhì)量,防止洛河水對生產(chǎn)套管的侵蝕和水泥漿返高達到分公司的固井要求,通過現(xiàn)場應(yīng)用人工漂珠、微硅低密度水泥漿分析對比,優(yōu)選出能封固低壓易漏,具有防腐蝕的低密度水泥漿體系配方,解決了鎮(zhèn)涇油田低壓易漏長封固段的固井質(zhì)量難題。

固井-水泥漿化學(xué)概要 1固井 1.1定義 固井就是在井眼內(nèi)下入套管柱，在套管柱與井壁環(huán)形空間注入水泥漿進行封固。 1.2目的 （1）封隔疏松、易塌、易漏等地層； （2）封隔油、氣、水層，防止互相竄通，形成油氣通道； （3）安裝井口，控制油氣流，以利于鉆進。 1.3流程 （1）下套管 套管類型有： 1）表層套管 封隔地表淺水層及淺部疏松和復(fù)雜地層；安裝井口、懸掛和支撐后續(xù)各層套管。 2）生產(chǎn)套管（油層套管） 用以保護生產(chǎn)層，提供油氣生產(chǎn)通道。 3）中間套管（技術(shù)套管） 用來封隔不同地層壓力層系或易漏、易塌、易卡等井下復(fù)雜地層。 （2）注水泥 下套管后，把水泥漿泵入套管內(nèi)，再用鉆井液把水泥漿頂替到管外環(huán)形空間設(shè)計位置的 作業(yè)稱之為注水泥。 （3）井口安裝和套管試壓 下套管注水泥之后，在水泥凝固期間就要安裝井口。套管試壓是檢查固井質(zhì)量的重要組 成部分。安裝好套管頭和接好防噴器

枯竭油氣藏儲氣庫注采氣井要求運行周期長,運行工況條件苛刻、儲層和蓋層封固質(zhì)量要求高,儲氣庫注采氣井要求全井封固,要求水泥漿返至地面。分析了地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、地層壓力系數(shù)低、水泥漿設(shè)計困難等固井技術(shù)難點,提出了采用雙密雙凝固井水泥漿體系的固井技術(shù),經(jīng)現(xiàn)場施工應(yīng)用,固井質(zhì)量優(yōu)質(zhì),滿足封固質(zhì)量要求。

根據(jù)顆粒級配理論,優(yōu)選中空玻璃微球(hgs)為減輕劑,開發(fā)研制出超低密度水泥漿體系,解決了常規(guī)超低密度水泥漿體系存在的如水泥石強度發(fā)展緩慢、水泥漿穩(wěn)定性差、失水難以控制等問題,填補了國內(nèi)1.00g/cm3以下超低密度水泥漿體系的空白。室內(nèi)實驗和現(xiàn)場應(yīng)用證明:該體系的沉降穩(wěn)定性好、抗壓強度高、失水小、流變性能好,能有效防止氣竄,稠化時間可調(diào)且過渡時間短,一二界面固井質(zhì)量良好。

漂珠低密度水泥漿在解決低壓易漏地層和低壓長封固段固井中得到了廣泛應(yīng)用,為更好的掌握漂珠對低密度水泥漿性能的影響情況,通過室內(nèi)實驗研究,考查了攪拌速度對漂珠低密度水泥漿密度的影響情況,分析了不同壓力條件下對不同細度的漂珠低密度水泥漿密度及其水泥漿流變性能的影響規(guī)律,研究了漂珠對低密度水泥石強度等影響規(guī)律,為漂珠低密度水泥漿的現(xiàn)場應(yīng)用提供了借鑒作用。優(yōu)選出了綜合性能優(yōu)良的漂珠復(fù)合低密度水泥漿體系及配方,在塔河油田進行了推廣應(yīng)用,取得了良好的固井效果。

小井眼井由于井徑小,環(huán)空間隙小,在進行固井時存在許多難點.在所有難點中,最為突出的就是對水泥漿標準的要求.本文重點研究了小井眼固井的技術(shù)難點和關(guān)鍵技術(shù),以及對水泥漿性能體系的要求,并構(gòu)建小井眼固井水泥漿體系,從而使其各項性能均滿足小井眼固井對水泥漿性能的要求.

針對目前低密度水泥漿抗壓強度偏低,無法滿足封固生產(chǎn)套管的不足,在分析低密度水泥漿配制關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上,通過優(yōu)選合適的中空微珠減輕劑、研制高性能促凝劑和選擇合理的dinger-funk方程緊密堆積計算模型,開發(fā)出密度1.30～1.50g/cm3高強低密度水泥漿hplc體系。測試結(jié)果表明,hplc體系無游離液、漿體穩(wěn)定、流變性好、api失水量≤37ml/30min、稠化時間滿足施工要求、低溫早強和水泥石抗壓強度高等優(yōu)異性能,完全能夠滿足封固生產(chǎn)套管的抗壓強度要求,有助于通過低壓固井來實現(xiàn)保護油層目的。

作為西北油田的重要勘探開發(fā)區(qū)塊之一,塔河油田托普臺區(qū)塊大部分井存在二疊系,井深4500~5200m,厚度50~300m,在鉆遇二疊系時漏失嚴重,塔河10區(qū)及12區(qū)部分無二疊系井也漏失嚴重,增加了正常鉆進難度,耽誤鉆井時效,可能誘發(fā)井下復(fù)雜事故,對油井后期固井等作業(yè)影響很大。設(shè)計優(yōu)選粉煤灰低密度水泥漿體系對二疊系進行堵漏。該水泥漿體系密度1.60g/cm~3左右,抗壓強度6~8mpa,漏失嚴重時可在水泥漿中添加5mm、10mm纖維進行復(fù)合堵漏,纖維在裂縫中架橋,形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),提高堵漏效果。該水泥漿體系在現(xiàn)場多口井的堵漏作業(yè)表明,能有效地提高地層承壓能力,大大縮短了鉆井周期,為后期鉆井及固井施工創(chuàng)造了有利條件。

一種高密度鹽膏層固井水泥漿的研究及應(yīng)用 (2)

一種高密度鹽膏層固井水泥漿的研究及應(yīng)用