高温高压气井复合型水泥浆体系研究与应用

针对超深高温高压气井固井难点,通过优选DC200型胶乳增强水泥浆防气窜性能,降低水泥石渗透率;优选改性弹性粒子、有机聚合物纤维和无机矿物纤维为复合增韧材料,有效增强水泥石弹韧性,研制出了高温防气窜性能和弹韧性能优良的复合型水泥浆体系。评价显示:体系耐温达160℃以上,SPN值1,静胶凝强度过渡时间仅为12 min,防气窜效果好;与常规水泥石相比,渗透率可降低80%左右,弹性模量可降低60%左右,抗折强度可增加84%左右,水泥石抗冲击载荷可增加86.69%左右,显示出优异的力学性能;该体系在塔中顺南401井和顺南4-1井成功应用,整体固井质量良好。说明该体系可满足超深高温、高压气井固井技术要求,应用前景良好。     

多功能防窜水泥浆体系研究与应用

为解决固井后初次气窜问题,从阻止气体发生界面窜流和基体内窜流入手,提出了短静胶凝强度过渡时间、高气侵阻力、低体积收缩率防窜水泥浆体系设计思想。以此作为指导思想开展室内实验,通过添加防窜剂A1和A2优化水泥浆性能,对比2#成熟防窜水泥浆体系和3#普通水泥浆体系的3个防窜关键性能参数,结果表明:设计出的1#多功能防窜水泥浆体系防窜性能更为优良。1#水泥浆在高压气井D2–7获得成功应用,固井合格率达到了88%,后期生产作业也未发现环空带压现象。     

多功能防气窜水泥体系研究及其应用

针对常规水泥浆体系胶凝强度从48～240Pa过渡时间长,水泥石体积收缩形成微孔隙形成气窜通道的难点,利用紧密堆积理论于颗粒大小分布技术,经过大量的室内实验研究出多功能防气窜水泥浆体系,分别在松南地区和塔里木盆地等地区的浅层气井、深井高温高压气井中得到大量应用,固井质量优良,合格率达到100%.结果表明该水泥浆体系具有良好的防气窜性能,对天然气井的固井具有借鉴和指导作用.     

纤维水泥浆体系防窜性能研究

针对固井过程中的气窜问题,对纤维水泥浆的防窜性能进行了实验研究.结果表明,纤维水泥浆的静胶凝强度提高速率比无纤维水泥的快,而且静胶凝强度达到一定值之后其抗压强度会迅速增大,有利于固井作业完成后水泥浆的快速凝结,防止气窜的发生;纤维水泥浆与无纤维水泥浆的稠化时间相差较小,且直角化性能理想;纤维长度为350～1 400 μm、掺量为0.12%～0.3%的纤维水泥浆体系具有较低的水泥浆防窜性能系数,可以有效地提高水泥浆的防窜性能.     

纤维水泥浆体系防窜性能研究

针对固井过程中的气窜问题，对纤维水泥浆的防窜性能进行了实验研究。结果表明，纤维水泥浆的静胶凝强度提高速率比无纤维水泥的快，而且静胶凝强度达到一定值之后其抗压强度会迅速增大，有利于固井作业完成后水泥浆的快速凝结，防止气窜的发生；纤维水泥浆与无纤维水泥浆的稠化时间相差较小，且直角化性能理想；纤维长度为350-1400μm、掺量为0．12％～0．3％的纤维水泥浆体系具有较低的水泥浆防窜性能系数，可以有效地提高水泥浆的防窜性能。     

苏南项目SNX井88.9,mm生产套管固井水泥浆技术

SNX井本层生产套管固井封固段长,且含有低压易漏层,存在漏失风险。由于本井为气井,目的层内的流体为致密砂岩气,故存在气窜的风险。为解决上述固井难题,选用了高强度低密度水泥浆与胶乳水泥浆双凝体系。高强度低密度水泥浆可以减少静液柱压力,降低了漏失的风险,且具有较高的强度;胶乳水泥浆可以有效防止气窜,改善了水泥石的性能,为后期开采提供了强有力的保障。双凝体系优化了固井工艺方案,保证压稳和防漏,现场施工顺利,取得了良好的固井效果。     

普光气田海相地层低压漏失井固井工艺技术

在普光气田的勘探开发中,面临海相主力产层地层承压能力低、漏失频繁、高温高压,防气窜等世界级固井难题。本文从固井工艺,水泥浆体系等方面入手进行了针对性研究与应用,对问题进行了有效的解决,提高了普光气田海相低压漏失井的固井质量。     

动态压力下固井防窜增韧剂研究与性能评价

调整井固井过程中地层压力时刻处于波动状态，这导致了严重的水窜；此外，储层改造时水泥环破裂将造成环空窜流。针对调整井固井存在的上述问题，首先，通过优选防窜增韧材料进行复配研究，制备出了一种动态压力下固井防窜增韧剂。然后，针对动态压力下水窜的特点，采用自主研制的新型水窜评价装置对防窜增韧改性水泥浆的防水窜性能进行评价。此外，还评价了防窜增韧改性水泥石的膨胀性能、力学性能和防窜增韧改性水泥浆的工程性能。最后，在渤海油田进行了现场试验。结果表明，防窜增韧剂增强了水泥浆的抗动态水分散性能和水泥石胶结界面的防水窜性能，减少了失水量和体积收缩；同时，该材料显著提升了水泥石的韧性，并且对水泥浆的各项工程性能没有负面影响；现场试验结果显示固井质量优于邻井。说明该防窜增韧剂可满足动态压力下固井防窜和增韧的要求。     

川东北复杂压力体系气井固井技术

川东北地区普光、河坝、元坝等区块的海相天然气藏勘探取得了重大突破,该地区目的层埋藏深,地层压力和温度高,H2S和CO2含量高,属“三高”气田。陆相和海相地层有多套压力系统,长封固段和小间隙是固井工艺面临的主要挑战,H2S和CO2对气井长期安全造成威胁。2006年以前川东北探井的技术套管和生产套管固井的一次合格率仅为80 %和72 %。通过研究应用胶乳防腐防气窜水泥浆体系,紧密堆积高密度防气窜水泥浆体系,正注反挤工艺和分段压稳模型设计环空液柱结构等体系和工艺技术,固井质量较2006年前有大幅度提高。普光气田     

埕海地区防气窜固井技术

水泥浆在凝结过程因失重而造成的气窜问题是影响固井质量的重要因素之一。油井一旦发生气窜,会造成巨大的经济损失,甚至造成重大井控事故。大港油田埕海区块地质情况复杂,温度高,压力大,油、气活跃,固井防气窜难度大。从埕海区块地质特点出发,分析了该区块油层套管气窜的原因,研究总结出一套适合埕海地区的油层套管防气窜综合固井技术,从而提高固井质量。     

高渗透水泥浆高温高压流变性研究

随着油气开采难度的增大,对固井质量和固井水泥浆添加剂的要求越来越高,需要研制开发出新型高渗透水泥浆体系。借助美国产Fann50流变仪,研究了温度和压力对高渗透水泥浆流变性的影响,并与常规水泥浆进行了对比。分析结果表明,一定压力下,高渗透水泥浆的动切力、表观粘度随温度的升高而逐渐降低,流性指数减小;一定温度下,压力对高渗透水泥浆体系流变参数的影响不如温度明显。高渗透水泥浆比常规水泥浆体系具有更好的热稳定性。运用宾汉、幂律、卡森、赫切尔巴尔克莱(H B)、带剪切稀释系数等5种模式对实验数据进行了拟合分析,结果表明,H B模式是描述高渗透水泥浆高温高压流变性的最佳模式。     

莺歌海盆地高温高压气井水泥浆研究与应用

南海西部海域的莺歌海盆地蕴含丰富的天然气,但由于层位存在高温高压以及压力窗口狭窄,导致固井质量一直不理想。本文分析了莺歌海盆地固井质量差的原因;并介绍了在应对高温高压固井难点时采取的技术思路;结合这些技术思路和莺歌海盆地的高温高压地层特征而研发的一种新型水泥浆体系。该体系应用于莺歌海盆地的多口高温高压井,发现固井质量有较大程度的提高。这表明该体系适应莺歌海盆地高温高压固井,并为以后该地区超高温高压井的固井技术研究奠定基础。     

镇—泾油田防水窜固井工艺技术难点及对策

镇—泾油田存在油水同层、水层分布丰富、底水活跃、原油伴生气等特点,水泥浆在凝固期间容易受地层流体的侵蚀、冲刷、污染,从而影响水泥浆的水化反应和强度发展,导致水泥浆容易发生油气水窜,影响水泥环的胶结质量。通过分析,研究出适合本工区的水泥浆体系和固井工艺技术措施,解决了镇—泾油田油气水窜的问题。优质率由28%提高到88.23%,提高60.23%。合格率由76%提高到100%,提高24%。     

CX—18防气窜剂的研制及应用

介绍了CX—18防气窜剂的作用原理,制备方法,性能评价以及在长庆油田的应用效果.它的主要成分是磷化处理后的铝银粉(铝粉〕,它在水泥浆中不仅发气量较大,加量为水泥的0.3%时,水泥浆的最大膨胀率为8%,且发气时间较长,在50～70℃时,初发气时间为45～27min,持发气时间为115～69min,可满足中深井固井施工要求.室内试验和现场应用表明,将CX—18加到水泥浆中不仅能有效地防止油气井的油、气、水窜槽,而且它对水泥浆的物理性能影响小,并能与其它水泥添加剂相配伍.并且已在长庆油田应用了15井次,取得了良好的效果,固井合格率由原来的62.5%提高到100%,固井优质率由原来的40%提高到73.3%.     

钻井液润湿性对固井Ⅰ、Ⅱ界面胶结质量的影响

利用自行设计的HmP岩心滤失简易装置,近似模拟井下条件形成泥拼,并考察不清洗、清洗、清除并清洗3种情况下岩心与水泥装的剪切胶结强度;同时,用金属棒模拟套管进行相应实验。研究表明:钻井液润湿性对固井I、Ⅱ界面胶结强度的影响非常大,与水基钻井液相比,油基钻井液形成的界面胶结强度降低了近15%。因此,在设计前里液时合理使用润湿反转别很有必要。     

防腐蚀的非渗透性胶乳聚合物水泥浆研究

为了研究CO2腐蚀水泥石的机理,并开发出适合某气田群固井水泥石的缓蚀剂,室内合成并筛选了符合防CO2腐蚀水泥石原理的缓蚀剂PC-CB86L。实验从水泥石孔隙结构影响因素、养护温度、养护压力以及养护时间都对水泥石的腐蚀产生影响及对比PVA水泥石、胶乳水泥石和非渗透性聚合物胶乳水泥石的渗透性,研究发现该非渗透缓蚀剂与胶乳水泥浆体系具有良好的相容性,加有PC-CB86L非渗透剂的水泥浆体系渗透率降低率达到98.94%,水泥石与PVA聚乙烯醇水泥浆制备的水泥石比较,开始产生渗透现象的初始压力达到6倍,体现出非渗透胶乳聚合物水泥石具有较强的抗CO2和H2S等腐蚀能力,具有防气窜和抗腐蚀的功能,满足某气田群开发的固井作业要求。     

热交变压力下水泥环界面微间隙产生机理研究

目前中国四川地区页岩气开发均采用大排量分段压裂工艺技术,压裂改造过程中套管内温度以及压力的变化可能会导致油气井水泥环界面微间隙的产生。为此利用ABAQUS软件建立了热力耦合下的套管-水泥环-地层组合体有限元瞬态分析模型。基于前人实验的基础上,对温压耦合下的固井界面力学响应进行了模拟;同时分析了交变压力下微间隙的产生对组合体温度场分布的影响。研究结果表明:1微间隙的产生改变了组合体温度变化的连续性,后续施工过程中,套管温度基本接近注液温度;2井筒内的温度变化、套管内压作用下的水泥环塑性变形以及泄压后的井筒内压是导致微间隙产生的主要原因;3不同注液温度下,微间隙尺寸随着水泥环弹性模量的增大而增大。上述研究成果为压裂施工作业中油气井发生气窜以及环空带压的产生机理提供了理论依据。     

水泥浆胶凝引起的“失重”和气侵的研究

本文是在摸拟井身温度和压力变化的情况下,对水泥浆柱由于水泥胶凝引起的“失重”和气侵的研究。从实验研究的结果证实了水泥胶凝引起的“失重”和气侵是严重的,而水泥浆胶凝引起的“失重”,通过实验和数学分析后是可以作到定量计算的,这就可能给固井施工中,为防止油、气、水窜工艺技术措施,提供可靠的基本依据。     

充气水泥浆防止失重的实验研究

本文对充气水泥浆防止失重的机理进行了分析,并作了一般水泥浆及充气水泥浆在摸拟井筒中的对比实验。结果表明充气水泥浆的性能符合固井施工和固井质量的要求。