微珠低密度水泥浆固井工艺在红井区的应用

低密度固井水泥浆技术

鹤煤3井在360~1030m井段共发生8次漏失,共计漏失钻井液100m3。通过优选水泥浆体系,采用含有特种纤维防漏增韧和助防漏材料的低密度和超低密度两种水泥浆体系相搭配进行固井,有效地防止了井漏,固井质量良好。超低密度水泥浆体系在该井的成功应用,为该区块大面积开发煤层气提供了强有力的技术保障。

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。

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。

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。

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。

常规低密度水泥浆固井中存在水泥石抗压强度低、水泥浆游离液含量大、浆体稳定性差等突出问题,满足不了油层固井需要。为保护油气层、提高固井质量,通过深入研究,从筛选和优化水泥、外掺料及配伍外加剂入手,开发了高强度低密度水泥浆体系;并通过采取新工艺、强化技术措施,有效解决了油层固井中遇到的一系列问题,在中国科探1井、4000m以上深井、煤层气井以及浅层稠油井等40余口井进行了油层固井作业,固井一次成功率100%,质量优良率90.5%,达到了满意的效果。

因为引起的井漏而出现的固井失败,常常会出现在压力系数低或是特别是裂缝型以及溶洞型碳酸盐岩地层易漏地层固井中。使用常规密度1.88g/cm3的水泥浆固井,非常容易引起井漏,造成固井失败,严重影响固井质量。根据dwq易漏地层的固井需求,并结合实际要求和需求调和出应对这种状况最佳比例的低密度水泥浆,并保证低密度水泥浆具有应该有的强度,从而运用在dwq易漏地层的固井难点上,达到了隔封地层的目的。

为解决玉门青西油田油层封固段长、多套压力层系共存、泥岩层的应力垮塌、封固段上下温差大、井径扩大率大等难题,研究开发了以空心漂珠、增强剂pzw-a、石英砂、tw200s、tw301、tw401、tw501为主处理剂,调配出密度为1.3～1.6g/cm3,循环温度为40℃～90℃的水泥浆体系,其稠化时间可调,抗压强度高,水泥浆失水量小,游离液为零,流变性能良好且水泥浆浆体稳定,水泥石密实,完全可满足青西油田开发的需要。

漂珠复合低密度水泥浆的室内研究与应用

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。

常用的低密度减轻材料漂珠产量较少、货源紧缺,单一的漂珠作为减轻剂导致生产成本高,因此优选了一种成本低、来源广的减轻材料-改性膨胀珍珠岩。提出在漂珠低密度水泥浆中复配部分改性膨胀珍珠岩的方案。室内实验评价结果表明,该体系密度在1.45g/cm~3～1.60g/cm~3可调,水泥浆具有良好的沉降稳定性、流变性,且失水量少、早期强度高等特点。对比同一密度下,采用部分改性膨胀珍珠岩复合漂珠的低密度水泥浆与单一的漂珠低密度水泥浆相比,在性能差别不大的情况下能有效的降低成本。该体系在现场应用6井次,固井电测解释表明,水泥浆返高能达到设计要求,而且固井质量优质,能够满足油气层段开采需求。

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。

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

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。

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。

漂珠低密度水泥浆在解决低压易漏地层和低压长封固段固井中得到了广泛应用,为更好的掌握漂珠对低密度水泥浆性能的影响情况,通过室内实验研究,考查了搅拌速度对漂珠低密度水泥浆密度的影响情况,分析了不同压力条件下对不同细度的漂珠低密度水泥浆密度及其水泥浆流变性能的影响规律,研究了漂珠对低密度水泥石强度等影响规律,为漂珠低密度水泥浆的现场应用提供了借鉴作用。优选出了综合性能优良的漂珠复合低密度水泥浆体系及配方,在塔河油田进行了推广应用,取得了良好的固井效果。

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.

针对目前低密度水泥浆抗压强度偏低,无法满足封固生产套管的不足,在分析低密度水泥浆配制关键技术的基础上,通过优选合适的中空微珠减轻剂、研制高性能促凝剂和选择合理的dinger-funk方程紧密堆积计算模型,开发出密度1.30～1.50g/cm3高强低密度水泥浆hplc体系。测试结果表明,hplc体系无游离液、浆体稳定、流变性好、api失水量≤37ml/30min、稠化时间满足施工要求、低温早强和水泥石抗压强度高等优异性能,完全能够满足封固生产套管的抗压强度要求,有助于通过低压固井来实现保护油层目的。

为了克服常规低密度水泥浆强度低和漂珠低密度水泥浆在高压下密度上升的缺点,通过室内实验研究,根据粒度级配原理,以蛭石为主要减轻材料、辅以其它硅质材料,开发出密度1.35～1.50g/cm3的低密度水泥浆体系。室内实验研究表明:该水泥浆体系流变性能、滤失性能良好,且有一定的膨胀性能,适于低压易漏地层固井。通过扫描电镜和x衍射等方法,研究了蛭石对水泥水化结晶的影响,分析了其作用机理。

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。

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。