易漏地层防漏增韧水泥浆体系的研究

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。

在渗漏型地层和诱导裂缝性地层固井时,水泥浆低返是各油气田急需解决的一项难题。从材料学角度出发,开发出了一种可承压延时吸水膨胀材料drf,其核心组分为经过表面改性和化学接枝处理的棒状及球状高分子吸水膨胀树脂。评价了drf承压堵漏水泥浆的常规固井施工性能和堵漏能力,分析了其作用机理。实验结果表明,drf具有一定的降失水功能,使浆体游离液为0,水泥石渗透率降低72%,通过配合使用稳定剂,可提高水泥浆的沉降稳定性;drf承压堵漏水泥浆能在0.7～6.9mpa的压差下封堵不同粒径石英砂模拟的微渗漏和大孔洞型渗漏性漏失,对2mm以下的裂缝性漏失也具有较好的堵漏能力。

对于小井眼固井来说,由于环空间隙小、水泥环薄,就要求水泥石具有良好的韧性,以承受射孔、油气层改造等工程作业的冲击力。本文研究了5种增韧剂对水泥石力学及水泥浆流变性的影响,优选出改性聚丙烯纤维xw-5增韧材料,当其掺量为1%以上时,能够有效提高水泥石韧性。对由改性聚丙烯纤维xw-5构建的密度为1.50、1.85和2.0g/cm3水泥浆性能进行的研究表明,该水泥浆的流变性、滤失量控制、浆体稳定性等均较好,且早期抗压强度高,稠化过渡时间短,具有很好的防漏效果,能够满足小井眼固井要求。

由于小井眼环空间隙小的特点,小井眼固井较常规井眼固井有更大的难度,对水泥浆提出了更高要求。文中研究了由改性纤维xw-5构建的密度为1.50,1.85,2.00g·cm-3的水泥浆的性能。结果表明,该水泥浆流变性好,滤失量控制良好,浆体稳定性好,稠化过渡时间短,早期抗压强度高,抗冲击功和抗折强度高,且具有很好的防漏效果,能够满足小井眼固井要求。

在钻孔作业过程中经常会遇到各种复杂地层,如果造成钻孔事故,会给施工带来重大的经济损失而且拖延工期,本文通过工程实例详细阐述了如何应用水泥浆灌注工艺解决复杂地层的钻进难题,并介绍了水泥浆的灌注方法及操作流程,总结出了灌注水泥浆的技术要求,对钻孔护壁堵漏工作有一定的借鉴意义。

文章针对吐哈油田三塘湖区块水平井的固井质量差、水泥石硬脆性造成压裂过程中出现的环空窜流等难题进行技术攻关，在水泥浆中加入热塑性高分子聚合物材料，设计出新型增韧防窜水泥浆体系，可有效降低水泥石的弹性模量，提高水泥石抗冲击功和防窜能力。与常规水泥石相比，其力学形变完整性的保持能力有较大提升，提高了三塘湖区块的水平井固井质量，满足了后期射孔、压裂工艺的要求。

文章针对吐哈油田三塘湖区块水平井的固井质量差、水泥石硬脆性造成压裂过程中出现的环空窜流等难题进行技术攻关,在水泥浆中加入热塑性高分子聚合物材料,设计出新型增韧防窜水泥浆体系,可有效降低水泥石的弹性模量,提高水泥石抗冲击功和防窜能力。与常规水泥石相比,其力学形变完整性的保持能力有较大提升,提高了三塘湖区块的水平井固井质量,满足了后期射孔、压裂工艺的要求。

水泥浆体系介绍

目前水窜是影响胜利油田老区固井质量和石油开采的主要因素之一。为解决该问题,研制出一种遇水膨胀水泥浆体系,其主剂为遇水膨胀剂sdsp-1,主要由耐高温、高压的高吸水膨胀树脂和具有缓水溶性能的包衣材料,经特殊工艺加工而成,通过控制包衣材料有适当的溶解速度,使sdsp-1能在水泥硬化期或形成水泥石以后吸水膨胀。对该性能进行了室内评价,实验测得,加有1.5%sdsp-1的遇水膨胀水泥浆的24h水泥石膨胀率为0.09%,将该水泥石在淡水中继续养护72h,水泥石的再度膨胀率为0.56%。该体系在孤东油区的7口高含水调整井进行了应用,与同区块、同类型井相比,二界面合格率提高了30%,证明该遇水膨胀水泥浆能有效提高含水层位的封固质量,起到较好的防水窜作用。同时指出,该体系存在初期稠度发展较快的现象,影响水泥浆的流动性,需进一步完善。

新型复合纤维堵漏水泥浆体系的研究与应用 摘要：针对胜利油田河50区块的固井漏失问题，研究开发了出了一种新型 复合纤维堵漏水泥浆体系，该体系优选了一种以有机聚合物为原料、对表面进行 特殊工艺处理的高强有机聚合物单丝短纤维作为堵漏材料，在水泥浆中有很好的 分散。当堵漏纤维水泥浆进入漏层时可形成“滤网结构”，增加水泥浆体的流动阻 力，借助于水泥浆的水化胶凝作用和未水化固相颗粒的填充作用，达到堵漏和提 高地层承压能力目的。 关键词：河50区块井漏复合纤维水泥浆性能现场应用 胜利油田河50区块位于东营凹陷中央隆起带西段，属于典型的低压渗漏地 层。该区块整体开发了20多年，现已进入高含水开发期，导致地层压力波动、 敏感，钻井、固井过程易漏失，钻井和固井技术都存在着诸多技术难题。由于该 区块地质结构比较复杂，二开的裸眼段存在两套压力系统（上部1800～2000m 压力系数

塔河油田十区、十二区及艾丁区块是中石化西北油田分公司的主力上产区块,该区块井深且多含有二叠系易漏地层,固井不同阶段发生漏失严重影响了固井质量。针对这一问题,从提高水泥浆的堵漏能力方面入手进行了研究,使用了一种高强有机聚合物单丝短纤维,将其加至水泥浆中可以提高水泥浆的堵漏效果。室内研究表明,堵漏纤维性能稳定,与水泥、外加剂以及水泥浆中各种外掺料有很好的相容性,将不同尺寸的堵漏纤维合理搭配加至水泥浆后有较高的承压能力,固井时能有效的起到堵漏作用。将研究成果进行了多井次的现场应用,水泥浆中加入堵漏纤维后有效防止或降低了固井时发生漏失,提高了固井质量。

胶乳水泥浆体系已广泛应用于大位移井、分支井、大斜度井、调整井和小井眼井等疑难井的固井,用以提高水泥浆的防气窜和控制失水能力,同时改善水泥石的胶结性能、韧性和防腐蚀能力。但是,由于盐的存在会使胶乳双电层的zeta电位降低,从而破坏胶乳的稳定性,导致胶乳在盐水中发生絮凝,因而限制了其在含盐岩层(盐层、盐膏层、盐水层)和水敏地层等复杂井的使用。针对这一难题,实验室研发并在国内首报了一种耐盐胶乳水泥浆体系,采用动态光散射、zeta电位仪、差示扫描热分析仪以及热重分析仪对其粒径、稳定性、玻璃化温度以及热稳定性进行了分析描述;还开发了配套的耐盐缓凝剂以及降失水剂,并研究了盐含量为15%bwow时耐盐胶乳水泥浆体系的性能。对该耐盐胶乳水泥浆体系性能的研究结果表明:①能耐饱和氯化钙溶液、饱和盐水以及耐250℃高温;②具有流变性好、失水量小、防气窜等优点;③可满足含盐岩层井和含水敏地层井固井要求。

结合冀东油田水泥外加剂使用现状,并根据冀东油田地质、固井特征,研发了有针对性的水泥浆体系。对该体系的主要外加剂一降失水剂、缓凝剂、减阻剂等进行了室内性能评价和配方优化。实验表明,该体系是水量低,稠化时间可调节,稠化曲线基本呈"直角",抗压强度较高,游离液含量小于1.4%。目前,该体系已经在冀东油田的不同区块的3口井得到应用,固井质量较好。

文章对低压易漏地层钻井液漏失机理及堵漏机理进行了探讨。对于低压易漏地层,安全钻井的关键是建造高质量的人工井壁,提高井壁的承压能力。根据地层物性规律,要求堵漏材料的尺寸范围较宽,有利于不同的颗粒尺寸的堵漏材料进行有机组合,封堵不同喉径的孔隙和各种尺寸大小的裂缝,形成稳定的人工井壁。结合现场的实际应用,提出了低压易漏地层安全钻井的技术措施。

为解决胜利油田开发中后期小间隙固井中存在的诸多问题,从水泥石的弹性和韧性等方面开发出了增韧纤维水泥浆。优选出了增韧纤维,评价了增韧纤维对水泥浆流变性、稠化性能、降滤失性能以及与其他添加剂配伍性能的影响。同时研究了纤维对水泥石的力学性能、渗透率、泊松比和弹性模量以及胶结强度的影响。结果表明,增韧纤维在适宜的加量和长度范围内对水泥浆流变性、稠化性能、失水性能的影响不大,但对水泥石的力学性能影响显著;在小间隙固井中,使用增韧纤维可以改善水泥环的韧性和弹性,防止窜流发生;增韧纤维水泥石的韧性(抗折强度)较原浆水泥石明显提高。该水泥浆体系在23口小间隙井或漏失井进行了应用,解决了现场固井技术难题。

套漏井不留塞封堵工艺要求封堵剂在地层里能驻留、井筒里能冲洗出来,油田常用的g级油井水泥性能难以满足要求。针对水泥浆封堵剂不留塞封堵工艺的要求,开展触变水泥浆配制和性能评价。在室内不同温度下对触变水泥浆的流变性、静切力、静置增稠和剪切稀释特性、稠化性能和水泥石的抗压强度等进行了测试,分析了触变水泥浆作为不留塞封堵剂比g级油井水泥的优势。根据不留塞封堵施工过程封堵剂的状态,采用常压稠化仪模拟了封堵套漏井的施工过程；了解触变水泥浆在施工过程稠度变化规律,为优化封堵施工各道工序完成时间提供依据,尤其是确定反冲洗时间这一关键参数,为不留塞封堵施工成功和确保施工安全提供了参考。现场采用触变水泥浆实施不留塞封堵施工获得成功。

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。

针对ksk油田固井中的油气水窜问题,开展了lx600胶乳防窜水泥浆体系研究工作,并进行了室内实验评价,认为水泥浆体系具有抗高温、低失水、沉降稳定性好、过渡时间短、直角稠化和防气窜等综合性能。lx600胶乳水泥浆体系在ksk油田应用了55口井,应用效果进一步表明,该水泥浆体系能够有效提高双界面胶结质量,解决固井中的油气水窜问题。

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。

川西高压低渗水平井需压裂完井后投产,对固井水泥浆性能提出了更高的要求。结合川西水平井固井技术需求,通过室内实验优选了膨胀剂、防气窜剂、稳定剂和增塑剂,确定了塑性膨胀防气窜水泥浆体系配方。室内评价结果表明,该体系具有api失水小于30ml、自由液0ml、spn值小于3等性能。xs21-3h等多口水平井油层固井中的成功应用表明,该体系可以满足后期分段压裂投产施工要求。

固井工程是钻井完井工程中最后一道工序,其质量好坏直接关系到油气井寿命长短及产能高低,保证并提高固井质量对于油田勘探开发具有非常重要和深远的意义。而随着油田勘探开发进入中、后期,部分油区由于长期且数量巨大的注水及采液,改变了地层的原始压力,区块异常高压和多压力层系大面积出现,如孤东、孤岛、油区,固井后水泥环胶结强度衰减引发地层高压流体外窜问题十分突出,严重影响了固井质量。从改善水泥浆体系入手,进行了大量室内模拟试验,调配出了科学合理的复合型早强剂水泥浆体系,经室内试验和现场应用证明,该研究取得了预期的目标,提高了此类井的固井质量,为今后油田的勘探开发提供了可靠的技术保障。

塔河油田推广应用堵漏前置液及堵漏水泥浆技术