低密度水泥浆在深井油层固井中的应用

低密度固井水泥浆技术

红032井区是2009年新疆油田公司重点产能建设区块。文中通过对红032井区地质情况的简介,并结合该区块的固井特点,选用了目前比较成熟的微珠低密度水泥固井工艺,同时较为详细的阐述了微珠低密度固井工艺中的水泥浆配方及水泥外加剂作用机理,通过优选固井工艺技术措施,确保了固井质量,并由此提出了几点认识及建议。

在塔北哈拉哈塘区块固井作业中,由于二开裸眼段长,揭开产层后地层压力系数低,存在裂缝型、溶洞型碳酸盐岩地层,采取常规密度水泥浆固井,极易诱发井漏,导致固井失败。通过分析该区块地质特点,根据水泥浆体的颗粒级配理论,优化工艺,采用低密度高强度水泥浆封固了长裸眼段。18口探井二开长裸眼段水泥浆返高全部合格,缩短了钻井周期,提高了固井质量。

胜利油田对矿渣低密度水泥浆固井技术通过近两年的室内试验,研究出适合胜利油田的矿渣低密度水泥浆固井技术,对解决胜利油田低压易漏井固井和提高固井质量有重要的现实意义。文中着重介绍了矿渣膨润土低密度水泥浆的配比优选,浆体性能的优化及矿渣水泥浆的应用等。

二连油田阿南老区阿31-102井由于周围生产井开发政策不同,各套目的层压力系数差别较大,高低压储层共存,压力系数为0.8~1.4。钻井过程中在1459~1670m井段累计发生7次漏失,共漏失钻井液150m3,井漏时钻井液密度1.31g/cm3。井漏同时也存在较严重的油水浸现象。为解决此问题,在井温低、水泥用量小的情况下,采用低密度防漏堵漏水泥浆体系固井。该水泥浆体系在降低水泥浆密度的同时,在水泥中加入弹性防漏堵漏材料,以达到防止漏失及油水浸的双重目的。现场应用施工顺利,未发生漏失情况,36h后测井,固井质量优质,满足二连油田老区复杂储层的低温防漏固井要求。

利用颗粒级配和紧密堆积理论,制备了密度为1.20～1.30g/cm~3的微细水泥/漂珠低密度水泥浆体系。确定了其最佳配方:微细水泥与g级油井水泥质量比为1:1,微硅加量6.0%,降失水剂sz1-2加量1.5%,早强剂ck21加量2.0%,分散剂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,考察了该低密度水泥浆的抗压强度、失水性、流变性等,结果表明,该体系具有早期强度高、稳定性好、稠化时间可调等优点,适用于低压易漏地层及超长封固段的固井施工。

为了满足镇泾油田长封段固井质量,防止洛河水对生产套管的侵蚀和水泥浆返高达到分公司的固井要求,通过现场应用人工漂珠、微硅低密度水泥浆分析对比,优选出能封固低压易漏,具有防腐蚀的低密度水泥浆体系配方,解决了镇泾油田低压易漏长封固段的固井质量难题。

哈萨克斯坦mynteke油田属典型的窄压力窗口固井地区,其上部有活跃的浅层气,下部地层破裂压力低,钻井液密度在1.05～1.10g/cm3范围内时仍有井漏发生。用常规低密度水泥浆固井后,水泥胶结较差,部分井口有冒气现象。为有效防止气窜,提高固井质量,研究出一种适合该区块的非渗透抗窜低密度水泥浆体系。该水泥浆体系具有低密度可调、流动性好、抗压强度高,失水低、稠化过渡时间短等良好的工程性能。通过室内实验和5口井的现场成功应用表明,非渗透抗窜低密度水泥浆体系能满足该地区浅层气窜和低压漏失的固井施工作业的需求。

固井-水泥浆化学概要 1固井 1.1定义 固井就是在井眼内下入套管柱，在套管柱与井壁环形空间注入水泥浆进行封固。 1.2目的 （1）封隔疏松、易塌、易漏等地层； （2）封隔油、气、水层，防止互相窜通，形成油气通道； （3）安装井口，控制油气流，以利于钻进。 1.3流程 （1）下套管 套管类型有： 1）表层套管 封隔地表浅水层及浅部疏松和复杂地层；安装井口、悬挂和支撑后续各层套管。 2）生产套管（油层套管） 用以保护生产层，提供油气生产通道。 3）中间套管（技术套管） 用来封隔不同地层压力层系或易漏、易塌、易卡等井下复杂地层。 （2）注水泥 下套管后，把水泥浆泵入套管内，再用钻井液把水泥浆顶替到管外环形空间设计位置的 作业称之为注水泥。 （3）井口安装和套管试压 下套管注水泥之后，在水泥凝固期间就要安装井口。套管试压是检查固井质量的重要组 成部分。安装好套管头和接好防喷器

气窜严重是吉林油田浅层气井固井存在的一大技术难题,为此开发了浅层气井固井防窜水泥浆,该水泥浆具有流动性好、失水量低、稠化时间合适、过渡时间短和早期强度高等优点。开发的固井水泥浆,领浆中加入1.4%降失水剂jls和3%晶体膨胀剂kw-2,水泥浆失水量为16ml,稠化时间为130min,浆体spn值为1.07,24h水泥石的抗压强度和线膨胀率分别为20.5mpa和0.011%;尾浆中加入1.4%jls、3%kw-2和2%速凝早强剂zqj,水泥浆失水量为14ml,稠化时间为108min,浆体spn值为0.90,24h水泥石的抗压强度和线膨胀率分别为23.7mpa和0.003%。现场34口气井的应用实践证明,该防气窜水泥浆适合浅层气井的固井开发,固井合格率为100%,优质率为88.2%。

长庆油田陇东地区是鄂尔多斯盆地致密砂岩油藏开发的主战场。先注后采、水平井规模开发和多级分段体积压裂是该地区增储上产的主要技术措施。同时也为配套固井技术提出了新的挑战。大型分段压裂会对常规水泥环造成很大的破坏作用,进一步加剧了油、水窜现象,直接影响油井后续的投产效果,因此防止环空窜流,不仅要考虑到水泥浆的防窜性能,还要考虑到改善水泥石力学性能的问题。针对上述难题,开发了增韧防窜水泥浆体系,该体系可有效改善水泥石力学性能,提高水泥浆的防窜能力,优化了固井工艺,形成了适用于该地区致密砂岩油藏的配套固井技术,取得了很好的应用效果。

储气库在注、采气过程中压力、温度变化对水泥环产生收缩变形影响,导致水泥石受到交变应力作用而产生破坏,形成微裂缝。开展了弹性膨胀水泥浆的研究,采用水泥与多组分活性矿物掺料(弹性材料、石英砂、粗硅粉、细硅粉)级配,得到了堆积体积分数大于0.8的干混合物,提高了水泥石的致密度、抗渗性、抗腐蚀性和抗射孔冲击能力,降低了渗透率;加入5%的膨胀剂,使水泥石具有膨胀性(膨胀量达0.677%),同时增大了水泥环与界面的胶结强度和壁面抗水压渗透能力;由于弹性颗粒的加入,水泥石的杨氏模量低于地层的杨氏模量,有利于改善水泥环与套管的界面胶结状况,保证水泥环的完整性。该体系在交变应力作用下密闭良好,解决了储气库不断注气采气对水泥环的破坏难题,在huk23井的应用取得了固井质量优质的效果,2012年在呼图壁储气库推广应用20余井次,声幅合格率为100%,优质率为73.3%。

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

研制了一种漂珠复合低密度水泥浆,分析了该体系的作用机理,确定了漂珠复合低密度水泥浆体系添加剂的最佳配方:早强剂ck21加量2％,分散剂sza-2加量0．8％～1．0％,降滤失剂td-80加量1．2％,微硅加量8％,按施工要求调节缓凝剂加量控制稠化时间。室内研究结果表明,该漂珠复合低密度水泥浆体系具有密度低、抗压强度高、水泥浆沉降稳定性好的特点,克服了目前常用低密度水泥浆体系的缺陷,是提高低压易漏失井固井质量的有效材料。

漂珠复合低密度水泥浆的室内研究与应用

根据颗粒级配理论,优选中空玻璃微球(hgs)为减轻剂,开发研制出超低密度水泥浆体系,解决了常规超低密度水泥浆体系存在的如水泥石强度发展缓慢、水泥浆稳定性差、失水难以控制等问题,填补了国内1.00g/cm3以下超低密度水泥浆体系的空白。室内实验和现场应用证明:该体系的沉降稳定性好、抗压强度高、失水小、流变性能好,能有效防止气窜,稠化时间可调且过渡时间短,一二界面固井质量良好。

枯竭油气藏储气库注采气井要求运行周期长,运行工况条件苛刻、储层和盖层封固质量要求高,储气库注采气井要求全井封固,要求水泥浆返至地面。分析了地质构造复杂、地层压力系数低、水泥浆设计困难等固井技术难点,提出了采用双密双凝固井水泥浆体系的固井技术,经现场施工应用,固井质量优质,满足封固质量要求。

作为西北油田的重要勘探开发区块之一,塔河油田托普台区块大部分井存在二叠系,井深4500~5200m,厚度50~300m,在钻遇二叠系时漏失严重,塔河10区及12区部分无二叠系井也漏失严重,增加了正常钻进难度,耽误钻井时效,可能诱发井下复杂事故,对油井后期固井等作业影响很大。设计优选粉煤灰低密度水泥浆体系对二叠系进行堵漏。该水泥浆体系密度1.60g/cm~3左右,抗压强度6~8mpa,漏失严重时可在水泥浆中添加5mm、10mm纤维进行复合堵漏,纤维在裂缝中架桥,形成空间网状结构,提高堵漏效果。该水泥浆体系在现场多口井的堵漏作业表明,能有效地提高地层承压能力,大大缩短了钻井周期,为后期钻井及固井施工创造了有利条件。

小井眼井由于井径小,环空间隙小,在进行固井时存在许多难点.在所有难点中,最为突出的就是对水泥浆标准的要求.本文重点研究了小井眼固井的技术难点和关键技术,以及对水泥浆性能体系的要求,并构建小井眼固井水泥浆体系,从而使其各项性能均满足小井眼固井对水泥浆性能的要求.

高密度抗盐水泥浆体系

在固井过程中，为了防止环空二界面微问隙的产生，尤其是为了开发不收缩水泥浆体系以保证层阃封隔质量，在室内进行了环空水泥封隔实验，并且对所开发的膨胀水泥浆体系的性能进行了室内实验评价。实验结果表明，根据地层实际情况而设计的膨胀水泥浆体系能够有效地封隔地层，现场应用表明，该膨胀水泥浆体系能够有效地封隔储气层。本文介绍了该膨胀水泥浆体系在2个地区现场固井中的应用情况。