增韌纖維水泥漿勝利油田小間隙井應(yīng)用

以往勝利油田以東營凹陷沙三中下地層的油藏勘探開發(fā)為主,而孔店組、古潛山勘探程度極低,是目前及今后進一步勘探開發(fā)的重點對象,而沙四段以下都存在鹽膏層,完鉆井深都大干4000m,隨著井深增加地溫越來越高,對水泥漿提出了更高的要求。為保證順利施工,提高固井質(zhì)量,必須優(yōu)選水泥外加劑和調(diào)整相適應(yīng)的高溫抗鹽體系。經(jīng)過對外加劑進行篩選,最后選擇了河南省衛(wèi)輝市化工有限公司的系列外加劑,并調(diào)配成高溫抗鹽水泥漿體系以適應(yīng)150-180℃的井溫。該體系在高溫下具有良好的稠化性能,稠化曲線呈直角;抗鹽性能好,隨著鹽加量的增大,稠化性能變化不大;抗壓強度高。該水泥漿體系成功地完成了勝利油田重點探井郝科1井、豐8井、王古1井和王46井的固井任務(wù)。在孔杏組二段的深層發(fā)現(xiàn)了含油烴源巖,拓展了東營凹陷的油氣勘探空間。

為修補破損的水泥環(huán)和套管,研制了以纖維材料和顆粒劑為主要材料的兩種復(fù)合增韌劑csdl-1和csdl-2,給出了配方。將增韌劑摻入g級油井水泥,按水灰比0.44配制成兩種增韌水泥漿,在80℃下其初凝時間分別為11~12小時和8~9小時,終凝時間分別為18小時和14小時,均可適當(dāng)調(diào)整,在淡水和鹽水中,在室溫自由養(yǎng)護、60℃高壓養(yǎng)護,三軸應(yīng)力養(yǎng)護后的抗壓強度均大于24mpa,其膠結(jié)強度高,隨溫度升高(20~100℃)邊疆增大。斷裂面電鏡照片表明纖維材料減緩了裂紋的擴展。介紹了用該增韌水泥漿成功修補兩口套損井的情況。

固井作業(yè)過程中水泥石體積的收縮是影響固井質(zhì)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(jié)不良、層間封隔較差、地層流體外竄;由于水泥石內(nèi)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(zhì)量的要求,基于膨脹水泥漿體系的研究基礎(chǔ)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(xiàn)場應(yīng)用,取得了良好的經(jīng)濟和技術(shù)效益。

勝利油田萊州灣區(qū)塊地層承壓能力低,易發(fā)生井漏,井底溫度低,儲水源豐富,且水中含有大量腐蝕性離子,嚴重影響水泥漿的穩(wěn)定性,固井質(zhì)量難以控制。闡述了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。制備方法是先將一定量的發(fā)氣劑swpm-1干混于水泥中,用清水配制非泡沫水泥漿(密度控制在1.85～1.90g/cm3),方法同api標(biāo)準(zhǔn),然后將制好的非泡沫水泥漿在低速下(4000r/min)再攪拌10s,同時加入一定量的發(fā)氣劑swpm-2和穩(wěn)泡劑swpm-3,則可制成泡沫水泥漿。同時,泡沫水泥漿具有密度低、強度高、防竄性能好、水泥漿造價低等特點,在勝利油田萊州灣區(qū)塊的應(yīng)用情況證明,通過采用新型泡沫水泥漿體系,解決了該地區(qū)固井技術(shù)難題,現(xiàn)場固井68口,固井質(zhì)量均達到優(yōu)質(zhì)。

由于小井眼環(huán)空間隙小的特點,小井眼固井較常規(guī)井眼固井有更大的難度,對水泥漿提出了更高要求。文中研究了由改性纖維xw-5構(gòu)建的密度為1.50,1.85,2.00g·cm-3的水泥漿的性能。結(jié)果表明,該水泥漿流變性好,濾失量控制良好,漿體穩(wěn)定性好,稠化過渡時間短,早期抗壓強度高,抗沖擊功和抗折強度高,且具有很好的防漏效果,能夠滿足小井眼固井要求。

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(chǎn)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(zhì)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(nèi)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(xiàn)場應(yīng)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(zhì)量。

結(jié)合冀東油田水泥外加劑使用現(xiàn)狀,并根據(jù)冀東油田地質(zhì)、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(nèi)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(diào)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(jīng)在冀東油田的不同區(qū)塊的3口井得到應(yīng)用,固井質(zhì)量較好。

為了滿足鎮(zhèn)涇油田長封段固井質(zhì)量,防止洛河水對生產(chǎn)套管的侵蝕和水泥漿返高達到分公司的固井要求,通過現(xiàn)場應(yīng)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(zhì)量難題。

對于小井眼固井來說,由于環(huán)空間隙小、水泥環(huán)薄,就要求水泥石具有良好的韌性,以承受射孔、油氣層改造等工程作業(yè)的沖擊力。本文研究了5種增韌劑對水泥石力學(xué)及水泥漿流變性的影響,優(yōu)選出改性聚丙烯纖維xw-5增韌材料,當(dāng)其摻量為1%以上時,能夠有效提高水泥石韌性。對由改性聚丙烯纖維xw-5構(gòu)建的密度為1.50、1.85和2.0g/cm3水泥漿性能進行的研究表明,該水泥漿的流變性、濾失量控制、漿體穩(wěn)定性等均較好,且早期抗壓強度高,稠化過渡時間短,具有很好的防漏效果,能夠滿足小井眼固井要求。

氣竄嚴重是吉林油田淺層氣井固井存在的一大技術(shù)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(lǐng)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%?，F(xiàn)場34口氣井的應(yīng)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(zhì)率為88.2%。

勝利油田水基廢泥漿對生物影響的評價

長慶油田隴東地區(qū)是鄂爾多斯盆地致密砂巖油藏開發(fā)的主戰(zhàn)場。先注后采、水平井規(guī)模開發(fā)和多級分段體積壓裂是該地區(qū)增儲上產(chǎn)的主要技術(shù)措施。同時也為配套固井技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)。大型分段壓裂會對常規(guī)水泥環(huán)造成很大的破壞作用,進一步加劇了油、水竄現(xiàn)象,直接影響油井后續(xù)的投產(chǎn)效果,因此防止環(huán)空竄流,不僅要考慮到水泥漿的防竄性能,還要考慮到改善水泥石力學(xué)性能的問題。針對上述難題,開發(fā)了增韌防竄水泥漿體系,該體系可有效改善水泥石力學(xué)性能,提高水泥漿的防竄能力,優(yōu)化了固井工藝,形成了適用于該地區(qū)致密砂巖油藏的配套固井技術(shù),取得了很好的應(yīng)用效果。

早強防竄水泥漿在吉林油田的研究與應(yīng)用

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(yīng)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(diào)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(diào),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(nèi)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(yīng)用了55口井,應(yīng)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(jié)質(zhì)量,解決固井中的油氣水竄問題。

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

地質(zhì)概況哈薩克斯坦濱里海盆地為東歐地臺東南邊緣的古生代盆地,是前蘇聯(lián)陸上油氣資源潛力最大的深層含油氣盆地。該盆地位于哈薩克斯坦西部,位于里海北部,東西長1000km,南北寬500km,總面積約50×104km2。

水平２井是勝利石油管理局繼埕科１井及水平１井之后設(shè)計的一口“一井雙探”水平井，對設(shè)計和施工提出了更高的要求，在國內(nèi)尚無先例。該井實際完鉆井深２９４７ｍ，井底水平位移１１６４．２８ｍ，水平段長達９０１．４３ｍ（創(chuàng)全國紀錄）。本文簡要介紹了該井的設(shè)計與施工概況，建立了水平井雙增軌道設(shè)計模式，給出了求解軌道基本參數(shù)的計算公式，總結(jié)分析了該井井眼軌跡控制技術(shù)和主要鉆探成果。

水平２井是勝利石油管理局繼埕科１井及水平１井之后設(shè)計的一口“一井雙探”水平井，對設(shè)計和施工提出了更高的要求，在國內(nèi)尚無先例。該井實際完鉆井深２９４７ｍ，井底水平位移１１６４．２８ｍ，水平段長達９０１．４３ｍ（創(chuàng)全國紀錄）。本文簡要介紹了該井的設(shè)計與施工概況，建立了水平井雙增軌道設(shè)計模式，給出了求解軌道基本參數(shù)的計算公式，總結(jié)分析了該井井眼軌跡控制技術(shù)和主要鉆探成果。

馬2井為四川盆地川東北通南巴構(gòu)造帶馬路背構(gòu)造上的第一口預(yù)探井,不可預(yù)見的因素較多,存在鉆遇超高壓油氣層的可能性。要求每鉆開一個產(chǎn)層前,必須對上部裸眼進行承壓堵漏試驗,在使用核桃殼、鋸末、聚合物堵漏劑、非滲透封堵劑、凝膠等材料堵漏后,地層承壓仍然不能滿足設(shè)計要求。選擇復(fù)合纖維水泥漿體系,優(yōu)選復(fù)合纖維的長度、分布、比例,通過不同長度、不同性能的纖維結(jié)網(wǎng)架橋,水泥顆粒充填固化并形成一定強度,取得較好的封堵效果,地層承壓當(dāng)量密度由1.76g/cm3提高到2.11g/cm3。保證了繼續(xù)安全鉆進。實踐證明,復(fù)合纖維水泥漿體系可以有效堵漏并較大地提高地層的承壓能力。

針對勝利海上油田墾東區(qū)塊墾東891井二開在鉆遇明化鎮(zhèn)組時發(fā)生坍塌現(xiàn)象(800~1200m)和封固段長、循環(huán)壓耗高的特點,文章主要作了如下幾方面的工作:分析了該井固井技術(shù)難點,優(yōu)選配套的復(fù)合纖維防漏增韌水泥漿體系,應(yīng)用了配套的完井管串結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)場固井結(jié)果表明,復(fù)合纖維增韌水泥漿具有過渡時間短,稠化時間可調(diào),水泥石致密,抗壓強度高,流動度高,具有良好的防漏性能。電測結(jié)果顯示,該井固井質(zhì)量合格,滿足了后續(xù)勘探開發(fā)的需要,該井所采取的一系列固井工藝措施在墾東潛山披覆構(gòu)造帶北部斜坡帶墾東89斷鼻構(gòu)造低部位具有較好的推廣應(yīng)用價值。

針對慶深氣田深井氣井防氣竄固井的需求,在膠乳水泥漿基礎(chǔ)上,通過加入纖維和膨脹劑研制出了微膨增韌膠乳防氣竄水泥漿。用沖擊功實驗和水泥漿膨脹儀對纖維和膨脹劑的適宜加量進行了優(yōu)選。性能評價結(jié)果表明,加入0.5%纖維和1.5%~2.0%膨脹劑,對水泥漿的流動度、游離液、失水無影響,但提高了水泥石抗壓強度;該水泥漿具有理想的直角稠化曲線,有利于防止氣竄的發(fā)生,而且稠化時間可調(diào)。該水泥漿在慶深氣田4口深井氣井中進行了試驗應(yīng)用,4口井均沒有發(fā)生氣竄且固井質(zhì)量好,表明,該水泥漿能夠滿足深井氣井固井施工的要求。