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律,研究了漂珠對低密度水泥石強度等影響規律,為漂珠低密度水泥漿的現場應用提供了借鑒作用。優選出了綜合性能優良的漂珠復合低密度水泥漿體系及配方,在塔河油田進行了推廣應用,取得了良好的固井效果。

低密度固井水泥漿技術

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

高密度抗鹽水泥漿體系

為了滿足鎮涇油田長封段固井質量,防止洛河水對生產套管的侵蝕和水泥漿返高達到分公司的固井要求,通過現場應用人工漂珠、微硅低密度水泥漿分析對比,優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,解決了鎮涇油田低壓易漏長封固段的固井質量難題。

常規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、提高固井質量,通過深入研究,從篩選和優化水泥、外摻料及配伍外加劑入手,開發了高強度低密度水泥漿體系;并通過采取新工藝、強化技術措施,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,固井一次成功率100%,質量優良率90.5%,達到了滿意的效果。

玉門青西油田屬于裂隙性油藏,由于井深、封固段長、多套壓力體系共存、井眼條件較差、溫度高及封固層段上下溫差大等問題,固井難度較大。前期采用常規加砂水泥漿體系,雖基本解決了完井固井質量問題,但對油層污染較大,后引進低密度水泥漿體系,固井質量優質率達85%以上,油藏采收率得以大幅提高,應用效果良好。

紅032井區是2009年新疆油田公司重點產能建設區塊。文中通過對紅032井區地質情況的簡介,并結合該區塊的固井特點,選用了目前比較成熟的微珠低密度水泥固井工藝,同時較為詳細的闡述了微珠低密度固井工藝中的水泥漿配方及水泥外加劑作用機理,通過優選固井工藝技術措施,確保了固井質量,并由此提出了幾點認識及建議。

lw是中海油服南海八號深水鉆井平臺承鉆的一口水深達561m的深水井。針對lw井深水井表層固井面臨低溫、表層壓力窗口窄、容易漏失等技術難題,采用了中海油服油田化學事業部自主研發的深水表層固井低密度高強度水泥漿體系,該水泥漿體系具有密度低,首漿密度達到1.35g/cm3,良好的低溫早強效果、失水量小、稠化時間易于調整,水泥漿體系穩定等優點。lw的現場應用證明,該深水表層低密度水泥漿體系滿足了深水表層固井現場施工的要求,能很好解決海洋深水、超深水表層壓力窗口窄、容易漏失等難題,可在未來深水、超深水井固井作業中推廣應用,標志著中海油服深水固井順利突破500m作業水深。

題示低溫低密度水泥漿用于海洋油藏深水井固井,填充的惰性氣體氣泡用物理和化學方法共同產生,所用外加劑大部分是專門研制的。對該體系的組成及原理作了一般性的說明。詳細說明了該體系的室內制備方法。報道了水泥和主要外加劑的篩選結果。所選水泥為葛洲壩水泥廠生產的低溫高強水泥t5,水泥石7℃抗壓、抗折強度為28.7、4.8mpa。化學發泡劑ins和inl反應產生氮氣使水泥漿發泡。促凝劑acl使水泥漿在-5℃凝固,緩凝劑rd可調節5℃稠化時間為4~8小時,35℃時也可調。加入6%~8%降濾失劑jpo使水泥漿濾失量<20ml。加入5%增強劑gco使密度1.35g/cm3的泡沫水泥抗壓強度由8.14mpa增至10.41mpa。密度可調范圍為0.8~1.5g/cm3,在8mpa下仍可達1.48g/cm3。給出了水泥漿的配方:t5+90%海水+7%jpo+1%fly(分散劑)+0.8%acl+1.5%rd+35%lgt(減輕劑)+5%gco+1%sb(泡沫分散劑)+2%ins+1%inl。圖3表3參8。

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

漂珠低密度水泥漿由于密度低、強度高、體系穩定而在油田低壓易漏層及低壓油氣層長封固段固井作業中獲得了廣泛的應用。但近年來,由于漂珠的產量越來越少,油田低成本要求急需開發代替漂珠的新型減輕材料,以滿足配制低密度水泥漿的需求。開發了bcl-10s低密度混合減輕材料,其物化性能與漂珠相當,用它作減輕劑配制的低密度水泥漿性能與用漂珠作減輕劑配制的低密度水泥漿性能相媲美,并已經在長慶油田獲得了應用。

高密度抗鹽水泥漿體系 (2)

哈薩克斯坦mynteke油田屬典型的窄壓力窗口固井地區,其上部有活躍的淺層氣,下部地層破裂壓力低,鉆井液密度在1.05～1.10g/cm3范圍內時仍有井漏發生。用常規低密度水泥漿固井后,水泥膠結較差,部分井口有冒氣現象。為有效防止氣竄,提高固井質量,研究出一種適合該區塊的非滲透抗竄低密度水泥漿體系。該水泥漿體系具有低密度可調、流動性好、抗壓強度高,失水低、稠化過渡時間短等良好的工程性能。通過室內實驗和5口井的現場成功應用表明,非滲透抗竄低密度水泥漿體系能滿足該地區淺層氣竄和低壓漏失的固井施工作業的需求。

在塔北哈拉哈塘區塊固井作業中,由于二開裸眼段長,揭開產層后地層壓力系數低,存在裂縫型、溶洞型碳酸鹽巖地層,采取常規密度水泥漿固井,極易誘發井漏,導致固井失敗。通過分析該區塊地質特點,根據水泥漿體的顆粒級配理論,優化工藝,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,提高了固井質量。

文章以一種廣泛應用的天然類火山灰為主要減輕材料,輔以其它硅質材料,根據粒度級配和優化原理,配合新開發的早強劑,設計出密度可在1.35～1.60g/cm3范圍內變化,適合低壓易漏地層固井作業的新型低密度水泥漿體系。室內實驗表明:該體系具有懸浮穩定性強、濾失量低、水泥石早期抗壓強度較高、成本低廉、且漿體密度受壓力影響較小等特點。克服了常規低密度水泥漿早期強度低和漂珠低密度水泥漿體系受壓力影響較大的缺點,具有良好的工程應用前景。

二連油田阿南老區阿31-102井由于周圍生產井開發政策不同,各套目的層壓力系數差別較大,高低壓儲層共存,壓力系數為0.8~1.4。鉆井過程中在1459~1670m井段累計發生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。現場應用施工順利,未發生漏失情況,36h后測井,固井質量優質,滿足二連油田老區復雜儲層的低溫防漏固井要求。

為了滿足長封固段的固井要求,一般采用低密度+常規密度的水泥漿實施固井,從而較好的保證了深井的一次性封固。常用的低密度水泥漿體系有泡沫體系和漂珠體系。各有一定的應用局限。擬研制一種稠化時間可調,流動性好,強度高的新型實心低密度水泥漿體系,本文通過對該體系配方合成的影響因素進行分析與探究,為下一步實心低密度水泥漿體系的研發工作提供理論基礎。

常用的低密度減輕材料漂珠產量較少、貨源緊缺,單一的漂珠作為減輕劑導致生產成本高,因此優選了一種成本低、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配部分改性膨脹珍珠巖的方案。室內實驗評價結果表明,該體系密度在1.45g/cm~3～1.60g/cm~3可調,水泥漿具有良好的沉降穩定性、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。該體系在現場應用6井次,固井電測解釋表明,水泥漿返高能達到設計要求,而且固井質量優質,能夠滿足油氣層段開采需求。

針對新疆陸東五彩灣區塊地層壓力系數低,井漏氣竄嚴重等特點,研制出了一種適合于該區塊的低密度非滲透膠乳水泥漿體系。通過對水泥漿的抗氣竄性能評價表明,該水泥漿失水低,稠化過渡時間短,在形成水泥石后,相比常規水泥石,具有膠結強度大,脆性系數小,沖擊能力高,體積微膨脹,水泥漿防竄系數spn低等優點。綜合評價該水泥漿具備很好的抗竄能力。

作為西北油田的重要勘探開發區塊之一,塔河油田托普臺區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區及12區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,可能誘發井下復雜事故,對油井后期固井等作業影響很大。設計優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纖維進行復合堵漏,纖維在裂縫中架橋,形成空間網狀結構,提高堵漏效果。該水泥漿體系在現場多口井的堵漏作業表明,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造了有利條件。

水泥漿體系介紹