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注入水泥发展现状

2022/07/15186 作者:佚名
导读:注入水泥国外注水泥固井技术 (1)CemCRETE固井技术 为解决异常压力固井问题,道威尔一斯伦贝谢公司研究开发了CemCRETE固井技术。该技术是基于混凝土水泥浆技术,根据颗粒级配原理,通过优化水泥及外缠料的颗粒,使单位体积内固相颗粒增加,尽量降低水泥浆水灰比,提高水泥石的抗压强度和降低水泥石的孔隙度和渗透率。在墨西哥Vi11ahermosa油田,道威尔一斯伦贝谢公司用密度为1.309/cm³的

注入水泥国外注水泥固井技术

(1)CemCRETE固井技术

为解决异常压力固井问题,道威尔一斯伦贝谢公司研究开发了CemCRETE固井技术。该技术是基于混凝土水泥浆技术,根据颗粒级配原理,通过优化水泥及外缠料的颗粒,使单位体积内固相颗粒增加,尽量降低水泥浆水灰比,提高水泥石的抗压强度和降低水泥石的孔隙度和渗透率。在墨西哥Vi11ahermosa油田,道威尔一斯伦贝谢公司用密度为1.309/cm³的CemCRETE低密度水泥浆成功完成了4600m的127mm尾管固井作业,固井质量良好。阿曼石油开发公司采用密度为2.40/cm³的CemCRETE水泥浆技术成功解决了Sarmad油田井深为4800mm的深井膏盐层的高压固井问题。1998年以来,CemCRETE固井技术在全球20国家600多口井进行了成功应用。

(2)泡沫固井技术

近几年来,美国哈利伯顿公司一直致力于机械注氮气泡沫水泥浆固井技术研究与完善工作,研制开发了相应的外加剂及配套现场施工工艺技术。泡沫水泥浆由净浆、氮气、稳泡剂及水泥浆处理剂组成,密度可低达0.72 g/cm³,美国在西德克萨斯的Spraberry油田,使用泡沫水泥浆(密度0.82~1.149/ccm³,失水<200m1),解决了该地区丙烷气层和多层漏失层并混有硫化氢腐蚀水层的水泥返高问题。

(3)防窜固井技术

如何防止固井后环空里发生气(水)窜一直是国内外固井技术研究的重点之一。30年来,对环空气(水)窜的形成原因、影响因素、气窜的物理过程及防气窜水泥浆体系做了大量的研究工作,先后研究开发了膨胀水泥、延缓胶凝水泥、触变水泥、可压缩水泥和非渗透乳胶水泥等多种防窜水泥浆体系,这些水泥浆体系均取得了一定的应用效果。

美国Ta1abani S等人提出,通过合理设计含有塑性材料的水泥,有助于防止气窜的发生。室内实验证明,通过设计合理的水泥混合物可防止3种类型的气窜发生。第一种通过磁铁矿可消除发生在套管和水泥之间的气窜;第二种是通过添加一种特殊材料能在一定程度上消除井壁上的滤饼对水泥胶结的不利影响,改善胶结质量,防止井壁与水泥之间发生气窜;第三种是添加合适的弹性材料。Haberman等人提出了在替浆以后用环空压力脉冲使水泥浆产生往复运动来防气窜的新方法。该项新技术在得克萨斯州的Queen油田实验7口井,较好的解决了环空气窜问题。

(4)MTC固井技术

MTC固井技术是指在泥浆中加入一些可水化的材料,使钻井液可在一定条件下转变成具有一定强度的固井液的技术。美国Rona1d E.Sweatman等人在南得克萨斯气田应用MTC固井技术取得了较好的效果。其中在南得克萨斯Rosita油田6口长裸眼井中固井,在Mca11en Ranch进行1口尾管固井,应用最大井深3744m,最高井底静止温度为171℃。9口井的现场应用结果表明,没有发生气窜,并经受了水力压裂的考验。

注入水泥国内注水泥固井技术发展现状

从1990年开始,中国颁布了“油井水泥”新标准,已完成了油井水泥向API标准过渡,提高了油井水泥的质量。在油井水泥外加剂研究方面,中国经历了引进、仿制、自行研制和配套的过程,截至目前,已形成了11大类100多个品种的水泥外加剂,基本满足了国内油田开发的需要。经多“七五”、“八五”、“九五”技术攻关,我国已经完善了8种油藏14种固井技术。

(1)漂珠低密度水泥浆固井技术

漂珠颗粒具有密闭、粒细、质轻、壁薄和活性高等基本性能。低密高强漂珠水泥浆体系是基于紧密堆积理论和颗粒级配理论设计的,复合超活性材料(即增强剂)后更具有了良好的性能。浆体超低密度、高强、低渗透(水泥浆密度范围达到1.08—1.60g/cm³,48h抗压强度大于13.5MPa)、适用井深范围大(漂珠水泥浆适用井深可达到4000m)。此外水泥石具有一定的微膨胀性,具有良好的界面胶结能力,可有效防止收缩和气窜的发生,有利于防止酸性气体对水泥环柱及套管的腐蚀。采用低密度漂珠水泥固井工艺技术解决低压易漏失地层和超长封固段的固井问题。水泥浆密度可以控制在1.309/cm3³(而国外已经达0.979/cm³),而承压强度可达到15MPa以上,是其他低密度水泥浆无法比拟的。另外,不同于泡沫水泥的地方还在其密度可以精确控制,有利于实现近平衡固井。

(2)低密度泡沫水泥浆固井工艺技术

泡沫水泥浆与其他低密度水泥相比,具有本质上的区别,其技术指标与特点如下:密度低(发泡后密度1.40~1.509/cm³)、正常地层压力下适用井深在3000m以内、强度高、导热率低、浆体具有可压缩性、水泥石具有可膨胀性,能够补偿水泥浆在凝固过程中的液柱压力和体积损失,因而具有防油、气、水窜能力。

在低压易漏、长封固段以及热采井进行了低密度泡沫水泥浆现场施工,截止目前,已经在胜利油田进行了200多口井的现场施工,解决了长封固段封固、低压地层固井、原油保温等问题,并取得了100%合格率、77%优质率的良好的固井质量。

(3)塑性水泥固井技术

固井质量的评价不仅仅局限在电测解释结果上,还应重视在射孔等后续作业中因碰撞和震裂对水泥环所造成的破坏。目前我们已研制成功一种性能优异的水泥增韧添加剂,这种添加剂可较好地解决水泥石脆性问题和提高水泥石的塑性,从而极大地改善了水泥石的综合性能,这对于提高低渗透油藏固井质量以满足后期作业要求具有十分重要的意义。

已推广使用塑性水泥固井70余井次,固井质量合格率100%,优质率87%。另外,还成功应用在胜利油田第一口分支水平井桩1一支平1井,取得了良好的施工效果。

(4)不渗透水泥技术

通过实验攻关,研制出不渗透剂SWC100,该外加剂能在水泥浆滤饼表面形成致密的弹性膜,降低滤饼渗透率,降低水泥浆失水量,减小固井对储层的污染,提高油井采收率,同时该外加剂利用高分子化合物的可控聚合反应,增大水泥浆对地层流体的侵入和运移阻力,提高水泥浆防窜性能。

西指准噶尔地区永6井的177.8mm尾管固井段(4350~6250m),钻遇层位有上第三系、白垩系和西山窑地层,主要岩性为泥岩、泥质粉砂岩及砂岩,5850m以下为主要油气层段,油气层较为活跃,存在着水层,5920~5928m发现煤层,钻井液密度达1.60g/cm³,井底高压地层水以0.6m³/h的速度外溢十分严重,压稳、防漏问题较突出。油井完井要求分层测试,固井时第二界面固井质量难以保障,因此,在该段(4350~6250m)固井设计中加人了候凝防气窜措施,在水泥浆体系中加入了SWC100不渗透剂。该井固井质量良好,油层段固井质量优质,其封固质量完全满足分层测试的要求。

(5)MTC固井技术

工程技术研究院、德州石油钻井研究所、滇黔桂石油勘探局自1992年开始对MTC固井技术进行了大量的研究与应用工作,已全面掌握了钻井液转化为水泥浆的激活、性能控制和现场施工技术。对MTC固井液的高温强度特性、水化产物的化学成分、微观特性、耐腐蚀性能、抗冲击性能和模拟射孔实验等进行了深入的研究,结果表明,MTC固井液水化产物的化学成分与波特兰水泥相似,耐腐蚀能力与普通水泥石相当或好于普通水泥石,动态力学性能与普通水泥石相当或稍低于普通水泥石,但可满足油田开发要求。到目前为止,MTC固井技术已在现场应用数百VI井,固井质量明显优于常规水泥浆固井,最大井深达到4500m,并有许多井承受住了酸化压裂作业,有的井已连续生产8年未发生任何问题。

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