泡沫水泥漿體系在勝利油田萊州灣區(qū)塊的應用

固井作業(yè)過程中水泥石體積的收縮是影響固井質量的主要因素之一,而對固井工程而言,體積收縮常常引起界面膠結不良、層間封隔較差、地層流體外竄;由于水泥石內微裂縫的存在引起水泥石整體性能下降;抗?jié)B透能力、抗腐蝕能力及抗壓強度下降等。為在勝利油田油氣井固井施工中達到提高第一、二界面,特別是提高第二界面固井質量的要求,基于膨脹水泥漿體系的研究基礎上進行了晶格膨脹劑在油井固井施工中的研究及40口井的現場應用,取得了良好的經濟和技術效益。

由于泡沫水泥漿具有密度低、強度高、防竄性能好等特點，它不僅適用于一般低壓易漏地層，還適用于氣層封固。新型泡沫水泥漿的研制，旨在研究出一種氮氣發(fā)氣劑和穩(wěn)泡劑以及與其相配套的水泥外加劑，使其均勻地分散于水泥漿中而形成泡沫水泥漿。通過對泡沫水泥漿的制備方法和性能進行室內研究，優(yōu)化了針對泡沫水泥漿的固井工藝技術。

為解決勝利油田開發(fā)中后期小間隙固井中存在的諸多問題,從水泥石的彈性和韌性等方面開發(fā)出了增韌纖維水泥漿。優(yōu)選出了增韌纖維,評價了增韌纖維對水泥漿流變性、稠化性能、降濾失性能以及與其他添加劑配伍性能的影響。同時研究了纖維對水泥石的力學性能、滲透率、泊松比和彈性模量以及膠結強度的影響。結果表明,增韌纖維在適宜的加量和長度范圍內對水泥漿流變性、稠化性能、失水性能的影響不大,但對水泥石的力學性能影響顯著;在小間隙固井中,使用增韌纖維可以改善水泥環(huán)的韌性和彈性,防止竄流發(fā)生;增韌纖維水泥石的韌性(抗折強度)較原漿水泥石明顯提高。該水泥漿體系在23口小間隙井或漏失井進行了應用,解決了現場固井技術難題。

結合冀東油田水泥外加劑使用現狀,并根據冀東油田地質、固井特征,研發(fā)了有針對性的水泥漿體系。對該體系的主要外加劑一降失水劑、緩凝劑、減阻劑等進行了室內性能評價和配方優(yōu)化。實驗表明,該體系是水量低,稠化時間可調節(jié),稠化曲線基本呈"直角",抗壓強度較高,游離液含量小于1.4%。目前,該體系已經在冀東油田的不同區(qū)塊的3口井得到應用,固井質量較好。

針對青海花土溝油田、油砂山油田低壓油氣井地層承壓能力低,固井時易發(fā)生漏失的特點,固井時采用在漂珠水泥漿中加入fc系列發(fā)氣劑配制成的化學泡沫超低密度水泥漿。試驗結果表明,化學泡沫超低密度水泥漿強度高、稠化時間易于控制,并具有低污染和一定的堵漏性能,能使水泥漿井下密度降低至1.30～1.35g/cm3,井口密度降低至o.90～o.95g/cm3,提高低壓易漏地層的封固質量,降低對產層的污染。在青海油田6口中、淺層低壓易漏失油氣井進行了應用,這6口井的漏失非常嚴重,但是固井質量為3口優(yōu)質、3口合格,固井質量達到了原先的預想,表明該泡沫水泥漿較好地解決了青海油田淺、中層低壓易漏失井的固井問題。化學泡沫超低密度水泥漿避免了固井補救措施造成的費用,而且節(jié)約了大量的機械設備購置資金和維修費用,具有較好的經濟效益。

為解決玉門青西油田油層封固段長、多套壓力層系共存、泥巖層的應力垮塌、封固段上下溫差大、井徑擴大率大等難題,研究開發(fā)了以空心漂珠、增強劑pzw-a、石英砂、tw200s、tw301、tw401、tw501為主處理劑,調配出密度為1.3～1.6g/cm3,循環(huán)溫度為40℃～90℃的水泥漿體系,其稠化時間可調,抗壓強度高,水泥漿失水量小,游離液為零,流變性能良好且水泥漿漿體穩(wěn)定,水泥石密實,完全可滿足青西油田開發(fā)的需要。

針對ksk油田固井中的油氣水竄問題,開展了lx600膠乳防竄水泥漿體系研究工作,并進行了室內實驗評價,認為水泥漿體系具有抗高溫、低失水、沉降穩(wěn)定性好、過渡時間短、直角稠化和防氣竄等綜合性能。lx600膠乳水泥漿體系在ksk油田應用了55口井,應用效果進一步表明,該水泥漿體系能夠有效提高雙界面膠結質量,解決固井中的油氣水竄問題。

勝利油田水基廢泥漿對生物影響的評價

早強防竄水泥漿在吉林油田的研究與應用

水泥漿封堵工藝廣的泛應用與油田中后期開發(fā)過程中的套損井治理和產液結構的調整及層系的細分,是油田穩(wěn)油控水的有力工具。本文根據該工藝在臨盤油田的應用情況總結推薦的套擠控壓法和預堵分段擠入法,對提高施工成功率具有一定的借鑒意義。

為了滿足鎮(zhèn)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(yōu)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(zhèn)涇油田低壓易漏長封固段的固井質量難題。

氣竄嚴重是吉林油田淺層氣井固井存在的一大技術難題,為此開發(fā)了淺層氣井固井防竄水泥漿,該水泥漿具有流動性好、失水量低、稠化時間合適、過渡時間短和早期強度高等優(yōu)點。開發(fā)的固井水泥漿,領漿中加入1.4%降失水劑jls和3%晶體膨脹劑kw-2,水泥漿失水量為16ml,稠化時間為130min,漿體spn值為1.07,24h水泥石的抗壓強度和線膨脹率分別為20.5mpa和0.011%;尾漿中加入1.4%jls、3%kw-2和2%速凝早強劑zqj,水泥漿失水量為14ml,稠化時間為108min,漿體spn值為0.90,24h水泥石的抗壓強度和線膨脹率分別為23.7mpa和0.003%。現場34口氣井的應用實踐證明,該防氣竄水泥漿適合淺層氣井的固井開發(fā),固井合格率為100%,優(yōu)質率為88.2%。

塔河油田十區(qū)、十二區(qū)及艾丁區(qū)塊是中石化西北油田分公司的主力上產區(qū)塊,該區(qū)塊井深且多含有二疊系易漏地層,固井不同階段發(fā)生漏失嚴重影響了固井質量。針對這一問題,從提高水泥漿的堵漏能力方面入手進行了研究,使用了一種高強有機聚合物單絲短纖維,將其加至水泥漿中可以提高水泥漿的堵漏效果。室內研究表明,堵漏纖維性能穩(wěn)定,與水泥、外加劑以及水泥漿中各種外摻料有很好的相容性,將不同尺寸的堵漏纖維合理搭配加至水泥漿后有較高的承壓能力,固井時能有效的起到堵漏作用。將研究成果進行了多井次的現場應用,水泥漿中加入堵漏纖維后有效防止或降低了固井時發(fā)生漏失,提高了固井質量。

gk13h井為塔河油田的一口開發(fā)水平井,采用套管射孔完井,目的層為凝析油氣藏。分析了水平井套管安全下入問題,水泥漿頂替效率低問題,以及水平井固井對水泥漿綜合性能的嚴格要求。通過采用剛性樹脂旋流扶正器,owc-1l化學沖洗液及高粘高切加重隔離液,調整水泥漿的流變至平板流型等綜合措施提高水泥漿的頂替效率,采用膠乳、非滲透復合水泥漿體系,嚴格控制水泥漿的自由液為0ml、api失水小于50ml、稠化過渡時間小于10min、沉降穩(wěn)定性好等優(yōu)異性能來提高水泥漿的防氣竄能力,保證了水平井的固井質量。

為了預防洛河層水對油氣井套管的腐蝕、提高油井使用壽命、解決易漏失和封固段長等技術難題,滿足低成本開發(fā)的需要,提出使用加量少、價格相對便宜的外摻料膨脹珍珠巖來配制低密度水泥漿體系。對膨脹珍珠巖物理性能、化學成分進行了分析,并做了大量室內試驗,確定了膨脹珍珠巖低密度水泥漿體系配方及性能參數,并在順寧區(qū)塊進行了5口井的現場試驗?，F場應用表明,該水泥漿體系性能穩(wěn)定,水泥石抗壓強度可滿足現場施工要求,水泥漿體系成本明顯低于其它體系成本,有較好的推廣應用前景。

通過實驗和分析表明,丁苯膠乳水泥漿體系優(yōu)化的膠乳水泥漿配方彈性模量相比素漿降低42%,抗折強度提高28.2%,沖擊韌性提高27.5%。較常規(guī)水泥漿在防竄性能、力學性能上均有大幅度提高。在塔河油田的應用取得良好效果。

綏中36-1油田屬于衰竭油藏,長期的開采使地層壓力系數降低,井下漏失問題一直是鉆井和固井過程中的最大難題,為解決低壓易漏井固井的難題,采用低密度高強度水泥漿體系固井。經現場應用表明,低密度高強度水泥漿通過合理調整外加劑的加量,水泥漿的稠化時間和其它性能可任意調節(jié),在溫度為40～90℃之間,密度為1.3～1.6g/cm3時,該水泥漿體系穩(wěn)定,流變性能良好,抗壓強度高,失水量低,游離液低,凝結成水泥石后體積不收縮,結構致密,滲透率低并有一定的防竄能力。該水泥漿有效地解決了低壓易漏層油氣井固井過程中的難點[1],保證了固井施工質量,固井合格率為100%。

丁苯膠乳水泥漿體系有利于提高油井水泥環(huán)的彈性和韌性。研究分析了丁苯膠乳水泥漿體系的特點,進行了設計和相關的配伍相容性試驗。分別在沙30-7井、側周15井等多個區(qū)塊10口井應用于現場固井施工,取得了良好效果。

泡沫水泥固井是欠平衡鉆井配套應用的主要技術之一。要想保證全過程的欠平衡狀態(tài),在固井時推薦使用泡沫水泥,而且,泡沫水泥漿在氣體鉆井、易漏地層鉆井中得到了廣泛的運用。泡沫水泥的靜液柱壓力是使用該水泥的關鍵參數,文章討論了泡沫質量以及溫度、壓力對泡沫水泥漿密度的影響,推導出了泡沫水泥漿靜液柱壓力計算公式,利用該式可以方便地估算泡沫水泥固井時的靜液柱壓力,最后對計算結果進行了簡要的分析。

針對大慶杏樹崗油田目前出現高水淹問題,研究出一種長效復合泡沫體系.該泡沫體系半衰期達到54h,發(fā)泡體積在475ml以上,適合溫度低于50℃、礦化度小于10g/l的油藏.均質巖心實驗表明,水驅后注入泡沫段塞,采收率可增加17％.杏7-1-33井現場試驗表明,措施后連通油井受效情況發(fā)生改變,增油降水效果明顯,并組累計增油3168t,投入產出比達到1∶3.68.該泡沫體系能有效地抑制注入水沿高滲透部位突進,提高了驅油效率,可以滿足杏樹崗油田高滲透儲層注水開發(fā)的要求.

作為西北油田的重要勘探開發(fā)區(qū)塊之一,塔河油田托普臺區(qū)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(qū)及12區(qū)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(fā)井下復雜事故,對油井后期固井等作業(yè)影響很大。設計優(yōu)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(yè)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(chuàng)造了有利條件。

分析了泡沫水泥在固井工程方面應用的特點及傳統(tǒng)水泥膠結測井(cbl)方法檢測泡沫水泥固井質量的局限性。介紹了基于超聲脈沖聲阻抗測井的聲阻抗差分技術的原理及應用的關鍵點。與常規(guī)水泥相比,泡沫水泥聲阻抗值較低,用cbl中的常規(guī)聲幅曲線評價泡沫水泥與套管的膠結質量,可能會得出錯誤的解釋結果。利用超聲脈沖聲阻抗差分邏輯可以有效地區(qū)分泡沫水泥與流體,對第1界面作出準確評價。同時使用超聲脈沖和cbl測井儀可以精確地確定水泥殼的膠結情況及水泥與套管、水泥與地層的膠結質量。用實例說明了基于超聲脈沖聲阻抗測井的聲阻抗差分技術在檢測泡沫水泥固井質量的應用效果。