48-大斜度井水泥浆体系及固井技术

大斜度井水泥浆体系及固井技术

钟福海陈光黄志刚张福娃曹乐陶周坚（华北石油管理局固井工程技术处）

摘要：楚28平1井原设计为1口水平井，由于地层原因提前完钻，成为1口大斜度定向井。完钻井深2990m，最大井斜角85.01°，井底水平位移390.33m。针对大斜度定向井固井的难点，优选了G级水泥加入10%微硅作为基础材料，再加入适量的降失水剂、减阻剂、早强剂和膨胀剂等组成的水泥浆体系。由于微硅粒径小，比表面积大，吸附能力强，水泥浆的滤失量小于50mL，游离液为0，水泥浆的密度差甚微，稳定性能好，且过度时间短，防窜性能优良。同时，优化了钻井液性能，提高套管居中度，采用驱油型冲洗液和套管漂浮等技术，提高了水泥浆的顶替效率和水泥环的封隔效果，保证了大斜度井的固井质量。

楚28平1井是华北油田公司在冀中坳陷饶阳凹陷中南部留楚构造带善旺断鼻构造上部署

的一口中曲率双靶点水平井，钻探目的是挖掘楚28断块构造高部位Ed2IV5小层剩余油潜力。设计斜井深3143m，最大井斜角90o，设计水平段长235m。实钻至井深2901m穿过A靶点后，为寻找Ed2IV5小层，井斜角由83.75o逐渐降至77.08o钻至井深2990m，井斜角78.26o时，仍未找到Ed2IV5小层，经对比电测后决定提前完钻，所以本井实际上是1口大斜度定向井。本井虽未达到水平井的钻井目的，但在斜井段2562～2930m发现油层13层，累计厚度达132m。由于井斜角大，油层段长，且钻井过程中存在漏失现象，保证固井质量有较大难度，通过合理选择水泥浆配方和采用先进的固井工艺，现场应用取得了良好的效果。

一、地层及工程简况

⑴地层简况

楚28平1井自上而下钻遇第四系的平原组地层以及上第三系的明化镇组和馆陶组地层和下第三系的东营组地层。明化镇组和东营组地层稳定性差，易造成井壁垮塌。该断块属河流

相沉积，物性具有中孔、中低渗透率特征，平均孔隙度为21.4%，平均渗透率为0.51μm 2。

⑵工程简况

楚28平1井一开采用Φ444.5mm钻头钻至井深401m,下入Φ339.7mm表层套管至井深399.36m；二开采用Φ215.9mm钻头钻至井深2450m开始造斜，穿过A靶点后，反复寻找Ed2IV5小层未果，钻至井深2990m提前完钻。实际完钻垂深2751.7m，最大井斜角85.01°，井底水平位移390.33m。

二、固井难点分析

⑴套管居中困难，在拉力和自重作用下，大斜度井段套管与上下井壁大面积接触，套管严重偏心，窄边钻井液很难被水泥浆顶替走，影响封固质量。

⑵钻井液中的重晶石和岩屑在井壁低边沉淀是大斜度定向井固井中钻井液窜槽的主要原因。因为重晶石沉淀，较高的颗粒浓度使得钻井液的粘度增加，导致井眼低边的水泥浆窜槽。

⑶水泥浆在大斜度井段凝固时，由于重力作用，形成上稀下稠，上侧的水泥石强度低，渗透率高，易引起油气水窜槽。

⑷在井深2747m存在断层，钻井时漏失钻井液23m3，漏速达51m3/h，顶替钻井液排量受到了限制。

⑸在井深2822～2904m是82m的大段砂岩，由于砂岩发育，渗透率高，如果水泥浆滤失量过大，水泥浆极易变稠失去可泵性而发生桥堵憋泵事故，而且水泥浆滤失量越大，体积收缩越严重，是发生油气水窜的主要根源。

⑹完钻时未测井径，仅在钻至2820m进行对比电测时，对井段2350～2650m进行了井径测量，而完井要求水泥封固段为2200～2990m，所测井径段仅为要求封固段的1/3多，给水泥量计算和防漏设计带来了难度。

三、水泥浆技术

⑴水泥浆性能要求

针对大斜度定向井固井存在的难点，水泥浆性能必须达到：①低滤失量，如果水泥浆滤失太大，不仅污染产层，而且水泥浆变稠，流动阻力增大，井漏的风险随着增大，因此一般要求水泥浆的API滤失量小于50mL。②零游离液，控制游离液为0是提高大斜度定向井固井质量的关键，游离液聚集都会在井眼高边形成积水带，成为层与层之间窜通的途径，地层流体就会通过此通道窜流。③高沉降稳定性，水泥浆即使无游离液析出，仍可能发生固相沉降，使井眼高边部位水泥浆变稀，低边部位水泥浆变稠。凝固后，高边产生强度较弱的渗透性水泥石，不能充分封隔油气水层，可能导致井内流体在环空中流动。因此在水泥浆凝固后，要求水泥石圆柱体上、中、下的密度差小于0.06g/cm3。

⑵水泥浆体系

选用微硅水泥浆体系，微硅的粒度分布在0.02～0.5μm之间，微硅的颗粒直径极为细小，其比表面积是水泥的45～60倍。在水泥中加入一定比例的微硅后，细小的微硅颗粒能够填入水泥颗粒之间的空隙，并堵塞一些连通的通道，大大地增加间隙水的移动阻力，所以能降低水泥浆的滤失量和游离水，提高水泥浆的沉降稳定性，降低水泥石的渗透率，而且微硅水泥

浆体系在井壁表面能形成致密的滤饼，有利于防止井漏。在水泥中加入适量膨胀剂后，水泥浆凝固过程中能产生适度体积膨胀，避免水泥石体积收缩，防止失重产生油气水窜，提高水泥石与套管和井壁的胶结强度。

⑶水泥浆室内试验

通过试验对比优选ZJ-2作为降失水剂，USZ 为减阻剂，H-108为缓凝剂，QJ-625为膨胀剂，ZQ-99为早强剂，XP-1为消泡剂。优选的水泥浆配方为：

领浆：嘉华G ＋10%微硅+2.0%ZJ-2＋0.5%USZ ＋0.55% H-108+0.3%XP-1

尾浆：嘉华G ＋10%微硅+2.0%ZJ-2＋0.5%USZ ＋0.5%QJ-625+0.3%XP-1+1.0%ZQ-99

化验结果见表1，稠化曲线见图1，水泥浆的稳定性试验见表2。

图1 水泥浆稠化曲线

表1 水泥浆性能

配方 密度 g/cm 3 流动度 cm 稠化时间 min 游离液 mL n K Pa ·S n 强度 MPa

领浆 1.86 25.5 194 0 0.83 0.16 24.8

尾浆 1.86 24 136 0 0.76 0.27 27.8

稠化时间的试验条件为76℃/35MPa ，抗压强度的试验条件为76℃/21MPa/24h

表2 水泥浆稳定性试验结果(尾浆配方)

部位 上部 中部 下部

密度，g/cm 3 1.853 1.866 1.876 ⑷水泥浆性能评价

常规性能 从表1可以看出，水泥浆具有较好的流变性能和较高的水泥石强度，而且图1的稠化曲线基本成“直角”稠化，过度时间很短。实验测出的水泥浆上、下密度差仅为0.023g/cm 3，说明该水泥浆体系具有良好的稳定性。

防窜性能评价 用水泥浆性能系数评价水泥浆的防窜性能，计算公式为：

SPN ＝0.1826Q API （BC BC t t 30100 ），式中Q API 为API 失水量，t 30BC 、t 100BC 分别为水泥浆达到30BC 和100BC 的时间。评价标准：SPN 值为0～3，防窜性能好，SPN 值为4～6，

防窜性能中等，SPN值大于6，防窜性能差。从表2可以看出，水泥浆防窜性能极好。

表3水泥浆防窜性能评价

配方Q API

mL

t30BC

min

t100BC

min SPN 防窜评价

领浆22 181 194 1.91 极好

尾浆16.8 128 134 0.81 极好

四、提高顶替效率技术

⑴通井时提高钻井液的屈服值和静切力大斜度定向井钻井液中的重晶石和岩屑，下完套管后，一旦在井壁低边沉淀，就很难再清除。为防止固相沉淀，必须把钻井液的屈服值和静切力提到适当值，据资料介绍，保持钻井液悬浮和携带岩屑的最小屈服值为13Pa(井斜角85o时)。现场下套管前通井时钻井液的屈服值实际控制在13～15Pa，静切力4/12Pa。

⑵缩短钻井液的静止时间开泵前和注水泥施工前尽量缩短钻井液在井内的静止时间，如下套管后期坚持每下1根套管灌1次钻井液，避免下完套管后管内灌钻井液时井内钻井液较长时间处于静止状态，以防止固相沉淀。

⑶保持充分的循环，调整好钻井液性能注水泥循环钻井液的时间至少达到3倍于井筒容积循环所需时间，并尽可能使钻井液流态达到紊流，以替换出静止期间由于温度升高和失水形成的胶凝钻井液，用好钻井液净化设备。循环最后1周，适当降低钻井液的粘度、屈服值和静切力，因此时防止固相沉降成为次要因素，而钻井液的流动性上升为主要因素，毕竟要使钻井液从井眼环空窄边间隙中流走，就必须破坏钻井液的胶凝强度，克服钻井液的屈服应力。

⑷合理加放套管扶正器，保证套管居中使用双弓弹性扶正器和旋流式刚性扶正器，在井斜角大于30o的下部井段，每根套管加1只，并且弹性、刚性扶正器间隔加放，井斜角小于30o的上部井段，每2根套管加1只弹性扶正器，且用定位环固定在套管中间。旋流式刚性扶正器能使流体在环空中形成一定的旋流场，排量越大，旋流强度越大，波动范围可达5～8m，有利于循环出不规则井眼内的钻井液，提高水泥浆的顶替效率。

⑸使用驱油型冲洗液，优选S104 大斜度定向井在钻井过程中为减小起下钻的摩擦阻力，在钻井液中加入了大量原油，必须选用驱油性能好的冲洗液，以便能从环空中冲刷掉大部分的油基钻井液，有效驱除套管和井壁油污，改善环空水润湿环境，提高水泥与套管及井壁的胶结强度。

⑹替浆时采用漂浮技术水泥浆全部采用清水顶替，使大斜度段套管在浮力作用下，有1个向井壁高边漂浮的趋势，以减小套管的偏心程度，提高水泥浆的顶替效率。

⑺采用较大排量顶替钻井液不论什么流态，环空流速越高，顶替效果越好。根据本井在钻井过程中发生过漏失的实际情况以及完钻时的循环排量，顶替排量不宜超过2.2m3/min。五、现场应用情况及效果

通井起钻前，钻井液性能：密度1.26g/cm3，粘度46s，屈服值14Pa，静切力4/12Pa 。下Ф139.7mmN80×7.72套管291根，套管柱加38个双弓弹性扶正器和22个旋流刚性扶正器，采用固井软件计算，实际居中度达到了65～72%。套管下深2973.49m，阻位2958.46m。套管下到设计位置后迅速接水泥头小排量开泵循环一周，之后逐渐增大排量至2.4m3/min循环2周，注水泥前钻井液性能：密度1.26g/cm3，粘度42s，屈服值8Pa, 静切力2/5Pa。停泵立即开始施工，注冲洗液5m3，注1.50g/cm3的低密度水泥浆5m3作为隔离液，以增加紊流接触时间。注领浆17m3，注尾浆18.2m3，水泥浆平均密度1.88g/cm3，水泥车注清水压胶塞、快替35.9m3，排量1.8～2.2m3/min，快替最高压力12MPa，碰压15MPa。放压候凝。

候凝36h后进行声幅和变密度测井，测深2949m，返高2360m。声幅值均在15%以内，变密度显示第一、第二界面水泥胶结良好，综合评价固井质量优质。但水泥返深比设计低返160m。分析原因认为，一是替钻井液过程中地层有渗漏，二是2650m以下井段未测井径，估计的井径扩大率偏小，导致水泥量计算存在误差。

六、认识与建议

⑴大斜度定向井为防止下套管过程钻井液中的岩屑等固相在井眼低边沉降，通井时应把钻井液的屈服值和静切力提到适当值，而注水泥之前最后1周循环时应将钻井液的屈服值和静切力适当降低，以改善钻井液的流动性能，使钻井液易于顶替。

⑵使用旋流刚性扶正器，有利于保证套管居中度，改善水泥浆的流态，对提高窄边钻井液及不规则井眼的顶替效率有显著效果。

⑶优化水泥浆性能设计，控制水泥浆滤失量小于50mL，保证游离液为0和提高浆体稳定性，是防止环空高边水带窜槽，提高固井质量的关键。

⑷井径是确定水泥量的主要依据，对平衡压力计算也有重要影响，不应因为水平井、大斜度定向井井径测量难度较大或费用较高而放弃井径测量。

参考文献

⑴张德润,等.固井液设计及应用.下册.石油工业出版社,2000

⑵王志刚,等.生物驱油剂用于固井前置液的研究.石油钻采工艺.2003.25(4):28～31

低密度水泥浆固井技术探讨

低密度水泥浆固井技术探讨 （大庆钻探钻井生产技术服务二公司，吉林松原138000） 低密度水泥浆固井技术的基本原理就是利用水泥浆的低密度性质，发挥通过和填充性，对油井的周围进行有效的填充和密闭，由此保证油井的安全。在低密度水泥浆的发展过程中，其比例设计和添加剂的合理使用成为了其发展的主要推动力，而且增加了强度的低密度水泥浆也在实际的应用中获得了成功。 标签：低密度水泥浆；配比设计；应用优势 1 低密度水泥浆固井思路 随着研究层面的拓展，微观力学和宏观力学的研究进一步通过密集堆积的理论，明确了用颗粒材料粒径大小分布调整来提高其宏观力学特性可能。其原理就是通过对混合物质内的固体粒径的大小和分布状况的调整，使之合理分配和混合，让水泥浆的体系具备更加优良的填充效果，而且让各种粒径的材料实现更好的密集堆积效应，增加水泥浆更多的固相，由此增加水泥浆的性能指标。这时低密度高强度水泥浆就应运而生了。其组成不仅仅考虑到了原料的物理性能，也考虑到了水泥浆化学特性。 2 低密度水泥浆的配备设计 在试验的过程中发现，低密度水泥浆的试验效果降低，尤其是强度的变化差异的主要原因就是，高速度的剪切和破碎对水泥造成的影响。因此在低密度水泥的配备的时候，应当控制搅拌器的转速，控制在4000转每分钟，并控制搅拌的时间，这样就可以达到较为理想的试验效果。 研究人员为了使得整个水泥浆系统达到应用的标准，并提高效果，在试验中已经形成了一个系列化的密度配合方案，基本配比的组合形式为：G级石油井水泥，粉煤灰、漂珠、增加稳定剂、水。在实际的应用中通过改变材料的比例和水量来实现对水泥浆密度的调整。按照上面的组合形成的不同密度的水泥浆都可以实现固井要求，例如：试验中采用的60%水泥、25%粉煤灰、15%漂珠、2%外加剂，水：灰7:3，这样产生的水泥浆密度为1.43g/cm。并且利用这一密度的水泥浆对某油田的3口油井进行加固处理，在施工结束后的检测中得到了较好的胶结数据，胶结良好的段占整个井的80%以上。 3 低密度水泥浆的固井技术特性 3.1 低密度水泥浆的稳定性提高 低密度水泥浆在研究和发展中已经逐步过渡到低密度高强度的材料特性上，因此整个水泥浆的体系的沉降稳定性更好，这主要是来自于增强剂的添加，其中

水泥浆性能试验

中国石油大学（钻井工程）实验报告 实验日期：2014.12.04 成绩： 班级学号：姓名：教师： 同组者： 油井水泥浆性能实验 一、实验目的 1．通过实验掌握油井水泥浆密度、流变性能的测定方法，掌握有关仪器的使用方法，对油井水泥浆基本性能的指标范围有一定的认识。 2．通过实验掌握水泥浆稠化时间的测量方法及常压稠化仪的操作方法，了解常用油井水泥的稠化性能与有关标准，充分认识水泥浆稠化时间对固井作业的重要性。 二、实验原理 1．YM 型钻井液密度计是不等臂杠杠测试仪器。杠杠左端为盛液杯，右端连接平衡筒。当盛液杯盛满被测试液体时，移动砝码使杠杠主尺保持水平的平衡位置，此时砝码左侧边所对应的刻度线就是所测试液体的密度。 2．六转速粘度计是以电动机为动力的旋转型仪器。被测试液体处于两个同心圆筒间的环形空间内。通过变速传动外转筒以恒速旋转，外转筒通过被测试液体作用于内筒产生一个转矩，使同扭簧连接的内筒旋转了一个相应角度。依据牛顿定律，该转角的大小与液体的粘度成正比，于是液体粘度的测量转变为内筒转角的测量。反应在刻度盘的表针读数，通过计算即为液体粘度、切应力。 3．水泥浆常压稠化仪中有一带固定浆叶的可旋转的水泥容器。浆杯由电机带动以150 转/分的转速逆时针转动，浆杯中的水泥浆给予浆叶一定的阻力。这个阻力与水泥浆的稠度变化成比例关系。该阻力矩与指示计的弹簧的扭矩相平衡，通过指针在刻度盘上指示出稠度值。 三、实验仪器、设备 1．电子天平 2．恒速搅拌器 3．钻井液密度计

4．六速旋转粘度计 5．油井水泥常压稠化仪 四、实验步骤 1．标定常压稠化仪指示计 实验前，应当在标定装置上对指示计进行标定，将铜套圈装在指示计上方；缺口对准指示计销轴，尼龙线一端系在指示的销轴上，另一端沿铜套圈沟槽绕一周，然后再沿滑轮的沟槽引下与吊钩连接。标定时，在吊钩上装上砝码，读出指示计数值。然后将吊钩、砝码用手托起，使指示计指针回到零。接着松手让吊钩、砝码慢慢落下，读数。如此反复几次，取平均值。 2．配制水泥浆 配制水泥浆之前必须确定水灰比。合理的水灰比是保证水泥环具有足够的抗压强度和水泥浆良好的可泵性的前提。当水灰比过大时，水泥浆难以搅拌和泵送，在环空流动将产生很高的摩擦阻力。如遇渗透性好的低压井段，则产生压差滤失，使水渗入地层，造成憋泵事故。水灰比过小，水泥环将达不到要求的抗压强度。API 标准推荐的水灰比见表1。 表1 API 的水灰比（W/C）标准 ①按实验时要求的水灰比计算水泥和水的重量（如水灰比0.5）。 ②在天平上称取 600 克水泥，用量筒取相应的水量300 克。 ③加入促凝剂氯化钙24克，放入水中搅拌。 ④将量出的水倒入搅拌器的杯内，启动搅拌机，调节转数为 4000 转/分。将称 出的干水泥在15 秒内加入水中。然后调节搅拌器转数为12000 转/分，继续搅拌35秒。 3．测定水泥浆的稠化时间 ①将浆杯轻轻放入杯套内，使浆杯、杯套的缺口对齐。 ②打开总电源开关。按照实验中升温方案的初始值，设置温度拨码式调节器的下一排数字。然后接通加热器电源。在温度完全稳定后，再进行下列步骤。

水泥固井

目录 摘要 (2) 关键词 (2) 第一章固井水泥 (3) 第一节各种水泥 (3) 第二节水泥浆体系 (5) 第二章固井水泥添加剂和外渗料 (9) 第三章复杂地层的固井质量 (10) 第一节又喷又漏井的特点 (11) 第二节又喷又漏井的固井技术 (11) 第三节大肚子井眼的固井技术 (13) 第四节下套管遇阻卡的预防及固井技术 (14) 结论 (17) 参考文献 (17)

摘要 固井就是将水泥浆注入井壁与套管之间的环空中的过程，其目的是为了层间封隔和支撑及保护套管，固井质量的好坏直接关系到油气井的寿命和资源的保护，因此必须充分考虑固井作业的各个环节，如：井眼准备、固井材料、固井工具及附件、固井工艺、固井装备和固井施工等，而固井材料作为层间封隔和保护套管目的的主要载体，一直是固井设计的重中之重的环节，也是固井领域研究的主要方面，它包括：基本水泥、混合水、外掺料和外加剂。基本水泥是一些可以发生水化反应并能够形成足够力学性能的胶凝材料；外掺料主要是用来提高或降低水泥浆的密度，改善水泥石的高温性能、渗透率、韧性等力学性能等的材料；外加剂则是可以改变水泥浆的凝结时间、流变性能、游离性能和提高水泥浆的防窜性能与保护油气层，并对水泥石的力学性能产生影响等材料。经过近百年的研究和实践，已形成了一系列的水泥、外加剂和外掺料，并建立了可适用于各类井固井和各种钻井技术以及油田勘探开发需要的水泥浆体系，如：防水窜、防气窜、韧性、胶乳、高密度、泡沫、含盐、普通低密度、抗高温和高强度低密度水泥浆体系，水平井、调整井、地热井、浅气层井和深井固井水泥浆体系，小井眼钻井和欠平衡钻井配套的水泥浆体系，多功能钻井液和泥浆转化为水泥浆技术等。但随着新的钻井技术的不断出现，天然气、煤层气、地热井等资源的不断的被重视，要求的不断提高、深层的能源和难开采储量的开发，对固井的质量有了更高的要求，本文主要对固井中的问题以及固井用的材料做详细的研究，并提出了一些自己的看法。 关键词：特种水泥，外加剂，固井质量，复杂问题

粉煤灰低密度水泥浆体系

Dingle粉煤灰低密度水泥浆体系 随着勘探领域不断向复杂、深部油气藏拓展，固井遭遇的特殊井、疑难井越来越多。其中低压易漏是比较突出的问题，针对低压易漏地层的固井，能否开发出一种兼有多种特性的低密度水泥浆体系来适合复杂井的固井要求是非常必要的。目前，低密度水泥浆多采用添加低密度材料和增加水灰比来降低水泥浆密度。最常用的低密度材料有粉煤灰、膨润土、硅藻土、膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、沥青、矿渣、塑料粉、核桃壳粉、空心微珠、实心微珠、3M微珠等。采用这类减轻剂的优点是，水泥浆密度可降至1.40～1.60g/cm3，用漂珠、微珠可降至1.25～1.45g/cm3，缺点是配成的水泥浆体流动性较差，稠化时间波动大，个别减轻剂（例如空心微珠）价格较高、漂珠不适合高压等。粉煤灰低密度水泥浆同样存在着强度发展慢、密度下限受到限制、体系不稳定等难点，但粉煤灰存在着价格低，具有较好的抗渗透性、抗硫酸盐腐蚀以及良好的经济效益和环保效益等特点，于是我们开展了粉煤灰低密度水泥浆体系攻关研究。 粉煤灰是燃煤火力发电厂煤粉燃烧熔融后排出的粉末状晶体废物，年排放粉煤灰量上亿吨，多年来未被利用的粉煤灰量累计近6亿吨。粉煤灰是具有火山灰特性的微细 灰，主要化学成分为SiO 2和Al 2 O 3 ，次要成分为CaO和Fe 2 O 3 以及少量的MgO等，其粒径 范围为0.5～300μm，密度在2.0～2.5g/cm3之间。由于粉煤灰的多孔结构、球形粒径的特性，在松散状态下具有良好的渗透性，其渗透系数比粘性土的渗透系数大数百倍。 早在20世纪40年代，美国开始用粉煤灰作油井水泥的减轻剂，至1965年在固井工程中已有年用粉煤灰13万T的记录。其时，水泥浆体采用绝对体积比，粉煤灰与水泥之比一般为1：1，如改为质量比，则为37：47。20世纪80年代末，大港油田将粉煤灰添加进G级水泥中，使浆体密度降至1.50～1.60g/cm3。 目前，许多科研单位对粉煤灰低密度水泥浆体系进行了研究，并且进行了现场应用，对粉煤灰低密度水泥浆体系主要针对低温强度、水泥浆浆稳定性以及水泥浆密度进行了研究。 1、激活剂的研究 目前常用的粉煤灰激发剂有: 碱性激发剂(NaOH、Na 2SiO 3 等) 、硫酸盐(Ca 2 SO 4 、 Na 2SO 4 等) 、纯碱(Na 2 CO 3 ) 、卤化物(NaCl 、CaCl 2 等) ,常用的改性剂为生石灰。一 般加石灰主要是为了提高体系中的CaO/SiO 2 从而提高粉煤灰的活化效率。但是，碱性激发剂的强碱性可能会增加发生过度反应的危险, 氯化物会引起混凝土的钢筋锈蚀。

油井水泥知识

油井水泥综合知识 水泥是水硬性胶结材料，分为普通水泥和油井水泥。普通水泥也称建筑水泥，列入ASTM 标准，而油井水泥列入API标准。油井水泥与普通水泥的根本区别在于:油井水泥具有严格的化学成分和矿物组成，而且在生产时除允许加入3% -6%的二水石膏以外不得加其它材料。本节主要介绍油井水泥的化学组成、级别和类型以及生产和应用中的一些基本知识。 一、化学组成 水泥的质量主要取决于化学成分，而先进的分析方法已为获得水泥的化学成分铺平了道路。表1.2.1列出G级HSR水泥的主要化学成分。由表中数据可以看出，波特兰水泥包括4种主要成分: 铝酸三钙C3A(3CaO·A12O3)；铁铝酸四钙C4AF(4CaO·A12O3·Fe2O3)；硅酸三钙C3S（3CaO·SiO2)；硅酸二钙C2S(2CaO·SiO2)。通过各相显微镜检查，熟料颗粒含有4种矿物成分(熟料占水泥总量的95%): （1）硅酸三钙C3S （3CaO·SiO2 ）：是多边性晶体，占表面的50-60%。 （2）硅酸二钙C2S （2CaO·SiO2 ）：圆形晶体占表面的10-25%。以上两种硅酸钙(三钙和二钙)总量占75 % 。 （3）铁铝酸四钙C4AF （4CaO·A12O3·Fe2O3 ）：围绕以上两种硅酸盐形成孔隙结构。 （4）C3A(3CaO·A12O3)：针状铝酸盐，也属于孔隙结构。 两种硅酸盐占水泥总量的75%， C4AF+C3A的总量占水泥矿物的25%。 二、油井水泥级别、分类及应用 2.1油井水泥级别、分类

由于注水泥作业的井下条件与建筑工程的地面环境完全不同，所以，我国标准或API 规范都根据化学成分和矿物组成规定了专门的分级和分类，以适应不同的井深和井下条件。目前，API规范和我国标准把油井水泥分为A-H八个级别，何种水泥都适用于不同的井深、温度和压力。 同一级别的油井水泥，又根据C3A(3CaO·A12O3)含量分为：普通性（O）C3A＜15%；中抗硫酸盐性（MSR）C3A≤8% ，SO2≤3%；高抗硫酸盐性（HSR）C3A≤8% ，C4AF+2C3A ≤24%，以示其抗硫酸盐侵蚀的能力。 各级油井水泥适用于不同的井况A级只有普通型一种，化学成份和细度类似于ASTMC150，Ⅰ型。适合无特殊要求的浅层固井作业。在我国大庆、吉林、辽宁油田用量较大。配制的水泥浆体系也较为简单，一般是A级油井水泥加入现场水按比例混合即可，有时根据需要可适当加入少量的外加剂如促凝剂等。 B级具有中抗硫酸盐型(MSR )和高抗硫酸盐型(HSR )。B级中抗型的化学成份和细度类似于ASTMC150，Ⅱ型。B级高抗型类似于ASTMC150，Ⅴ型。一般适用于需抗硫酸盐的浅层固井作业，目前在我国还没有使用。 C级又被称作早强油井水泥，具有普通（O）型，中抗硫酸盐型(MSR )和高抗硫酸盐型(HSR)三种类型。普通（O）型的化学成份和细度类似于ASTMC150，Ⅲ型。一般适用于需早强和抗硫酸盐的浅层固井作业。C级油井水泥凭借其自身低密高强的特性，在浅层油气井的封固和低密度水泥浆的配制都有较大的优势，只是我国固井在配方设计上习惯于用G级油井水泥，限制了C级油井水泥的使用，它在我国几乎没有使用。 D级、E级、F级又被称作缓凝油井水泥。具有中抗硫酸盐型(MSR )和高抗硫酸盐型(HSR) 。一般适用于中深井和深井的固井作业。D级油井水泥在我国华北油田、中原油田使用较多。由于要通过控制特定矿物组成的水泥熟料，来达到D级油井水泥的指标要求，工艺复杂生产控制难度大而造成成本较高。而且D级油井水泥可以通过G级H级油井水泥加入缓凝剂来代替，该工艺较为简单所以近几年D级油井水泥的使用量也在逐渐下降。E级F级油井水泥在我国尚没有应用报道。 G、H级油井水泥被称为基本油井水泥，具有中抗硫酸盐型(MSR )和高抗硫酸盐型(HSR) 。可以与外加剂和外掺料相混合适用于大多数的固井作业。水泥浆体系也多种多样 G级H级油井水泥可以与低密材料(粉煤灰、漂珠、膨润土等）配制低密度水泥浆体系，用于低压易漏地层的封固；可与外加剂配成常规密度水泥浆体系，用于常规井的封固，可与加重材料（晶石粉、铁矿粉等）外加剂配成高密度水泥浆体系，用于深井和高压气井的封固。其中G级油井水泥在我国用量最大，生产厂家最多在我国各个油田都有使用。H级油井水泥比G级油井水泥要磨的粗一些，水灰比小，配成水泥浆密度在1.98左右，更适合配制成高密度水泥浆体系用于高压气井的封固，在我国塔里木油田使用较多。 2.2油井水泥的应用 按照标准或规范的级别和类型生产和供应油井水泥。然后，用户再根据井下条件来选择水灰比或外加剂在现场混合成水泥浆，并进行注水泥作业。使用符合API规范或国家标准的油井水泥，一定要按API模拟试验方法或应用试验方法进行水泥浆配方设计，不仅要有满足施土要求的流变学性质和凝结时间，还要有对地层和套管良好的胶结强度，才能保证注水泥施工的安全，提高固井质量，保持永久的封隔效果，防止油、气、水窜通和运移。

固井常见注水泥方法

常规注水泥 注前置液：为提高水泥泵顶替钻井液的效率，保证水泥环质量，在钻井液与水泥浆之间注入一段“液体”，这种特殊的液体称为前置液，按其性质分为冲洗液和隔离液，在顶替钻井液过程中起到冲洗、稀释和隔离钻井液作用，从而提高水泥浆的顶替效率。 注水泥浆：指按封固井段内井眼与套管之间环荣大小计算用水泥数量，通过固井专用设备将干水泥和配浆水混合成一定密度的水泥浆，并通过套管注到井内。 压胶塞：指注水的水泥数量到达设计要求时，将胶塞压入井内。起作用是有效地隔离顶替液与水泥浆，并刮下套管壁上的水泥浆，同时与管串上的浮配合，起到控制替钻井液量的作用。 为防止先期注入的水泥浆在套管内与钻井液发生混窜，有时还在注前置液之后加入一个下胶塞，这是一个空心只有一层特殊隔膜的胶塞。起作用时组织水泥浆在套管内狱卒阿宁也混攒。当水泥浆充满套管时，下胶塞坐在浮攒上，压力达到一个较小的值时，隔膜被破坏通道打开，保证后续施工正常进行。 钻替井液：指用顶替液推动胶塞，将套管内的水泥浆替到套管外的环形空间，到达封固的层的过程，这是固井工作的重要环节。由于常用的顶替液为钻井液，故称替钻井液。 碰压：当顶替液的数量达到套管串浮箍以上的容积时，胶塞将坐在浮箍上，流体通道封闭，使套管内压力突然升高，这一现象称为碰压。它标志着浮箍以上的套管内的水泥浆全部被顶替到环空。 套管试压：碰压后，为了验证套管串的密封情况而进行的压力试验。具体做法是将套管内压力提高到某一规定的数值，经一定时间后而不下降为合格。说明整个管串的密封性很好，符合油气井投产的使用条件。如果在一定时间内套管内压力下降，则说明管串密封有问题，需查找原因进行处理。有些油田规定在水泥浆侯凝之后进行套管试压。 侯凝：试压结束后，将套管内的压力释放掉，使套管处于不变形的状态下侯凝，保证固井质量。此时，应注意浮箍、浮鞋的密闭性，如发生倒流现象，则需根据水泥浆与泥浆的压差值，确定一个回憋压力。此压力不宜过高，以免套管变形，一般在套管内外静压差基础上附加1-2Mpa. 分级注水泥 分级注水泥是利用连接在管串上的可以打开和关闭的特殊接箍，将一口井的注水泥作业分两次或三次完成的注水泥工艺。 分级注水泥技术可以降低环空液柱压力，减少注水泥作业井漏的发生，从而降低了施工压力，保证施工的安全。同时还可以防止或减少水泥浆失重造成的油气水上窜，有利于提高固井质量。除此之外，还可选择最佳的水泥封固段，节约水泥，降低固井成本。 简单的说可分为两种：正规非连续式双级注水泥和非正规连续式双级注水泥。 正规非连续式双级注水泥：注一级前置液—注一级水泥浆—压第一级胶塞—替顶替液—碰压—敞压—投入打开塞—打开分级箍通道—循环洗井侯凝—注二级前置液—注二级水泥浆—压入关闭塞—替顶替液—碰压—关闭分级箍通道—结束。 非正规连续式双级注水泥：注一级前置液—注一级水泥浆—投一级胶塞—替顶替液—投打开塞—注二级前置液—注二级水泥浆—投关闭塞—替顶替液—一级胶塞碰压二级通道打开—关闭塞坐封通道关闭—施工结束。 尾管注水泥 步骤：在接好注水泥管线并试压后，将前置液通过钻杆泵入，随后注入水泥浆（通过钻杆），注水泥结束后，压入钻杆胶塞并进行顶替，当钻柱内水泥浆被顶替完后，钻杆胶塞与尾管胶塞重合闭锁，压力上升到某一定值（尾管胶塞剪断压力）时，由钻杆胶塞和尾管胶塞组成的

固井水泥用计算的研究

固井水泥用量计算的研究 顾军 摘要水泥用量是固井作业的重要参数。以往的计算公式均以电测井径为依据，误差较大。本文根据实际固井资料提出了计算水泥用量的新公式，它消除了电测井径不准产生的不确定问题，为准确计算固井水泥用量开辟了一条新途径。 主题词固井水泥计算方法 固井水泥用量的淮确计算可以节约固井费用，避免固井漏失，提高固井质量。常用计算方法有两种，即传统的方法和文献[1]推荐的方法。 1、传统的方法 计算固井水泥用量的传统方法是电测井径环空容积再附加一个百分数。其计算公式为 N=n(1+e) 式中：N——固井水泥用量，袋， n——按电测井径计算的水泥量，e——附加系数，％。 2．文献[1]推荐的方法 经验公式为： N=n十0.1(1500－h)－c 式中：h——封固段长度，m； c——修正系数，袋。当c＜400m时，c＝80袋，当400m＜c＜2000m时，c＝0。 分析(1)、(2)式可知，两个计算公式的实质是相同的，即电测井径计算量再附加一个系数。由于电测井径的淮确性和附加量的经验性，使得两式的计算误差较大，因此有必要对固井水泥用量的计算问题进行深入的研究。本文用回归分析方法得出了新的计算公式，现场应用实例表明其计算精度较高。 新公式的建立 对某一地区相同井深和井眼尺寸的井而言，固井资料中的水泥封固段长度和实际水泥用量能真实地反映井径的变化，即环空容积的大小。鄯善油田∮241.3mm井眼下∮177.8mm油层套管固井的有关数据列于表1。由表1可看出，鄯善油田的水泥附加系数为－44.44—84.62％，波动幅度较大，因此用附加系数的方法计算固井水泥用量显然是

不科学的。 水泥用量主要与封固长度有关，为了找出两者间的关系，拟用最小二乘法，将数据分别代入线性回归、指数回归和乘幂回归这三种基本函数，并求出衡量回归程度好坏的标准差。回归结果列于表2。标淮差的表达式为 式中：n＝数据组数 y =实际值 y=预测值。 i 表1 固井基本数据统计表

油井水泥浆性能实验

中国石油大学 钻井工程 实验报告 实验日期： 2015.5.27 成绩： 班级： 石工（实验）1202 学号： 姓名： 教师： 同组者： 油井水泥浆性能实验 一、实验目的 1.通过实验掌握油井水泥浆的基本配置方法，掌握水泥浆密度，流变性能的测定方法，掌握有关仪器的使用方法，对油井水泥浆基本性能的指标范围有一定的认识 ; 2.通过实验掌握油井水泥浆稠化时间的测量方法及常压稠化仪的操作方法，了解常用油井水泥的稠化性能与有关标准，充分认识水泥浆稠化时间对固井作业的重要性。 二、实验原理 1、水泥浆密度 水泥浆密度是由配制水泥浆的水泥、配浆水、外加剂和外掺料等材料的密度和掺量决定的。 实验中使用YM 型钻井液密度计测量水泥浆的密度，该仪器是不等臂杠杠测试仪器，杠杠左端为盛液杯，右端连接平衡筒。当盛液杯盛满被测试液体时，移动砝码使杠杠主尺保持水平的平衡位置，此时砝码左侧边所对应的刻度线就是所测试液体的密度。 2、水泥浆流变性能. 大多数水泥浆表现出复杂的非牛顿流体特征。一般来说，水泥浆属于剪切稀释型流体，描述水泥浆流变性质最常用的流变模式为宾汉塑性模式和幂律模式。 （1）宾汉塑性模式 （2）幂律模式 实验中使用六转速粘度计测量水泥浆的流变性能，该仪器是以电动机为动力的旋转型仪器。被测试液体处于两个同心圆筒间的环形空间内。通过变速传动外转筒以恒速旋转，外转筒通过被测试液体作用于内筒产生一个转矩，使同扭簧连接的内筒旋转了一个相应角度。依据牛顿定律，该转角的大小与液体的粘度成正比，于是液体粘度的测量转变为内筒转角的测量。记录表盘参数，通过以下方法计算水泥浆的流变参数。 n -幂律系数, 无量纲量； k-稠度系数，n Pa S ?。 n k τγ=? y p ττμγ=+?

高密度三凝水泥浆体系研究与应用探究

高密度三凝水泥浆体系研究与应用探究 发表时间：2019-07-18T11:00:24.650Z 来源：《科技尚品》2018年第12期作者：董宁宁 [导读] 断块构造定向井存在长油层段、井底温度高、井眼质量差、井径扩大率大、顶替效率差、井下情况复杂不易压稳，固井后有可能导致层间窜流等一系列固井技术难题。文章针对固井技术难题，结合该断块地质特征，提出采用三凝水泥浆体系进行封固的技术思路，经过室内化验与在固井中现场应用，技术思路可以取得良好的固井效果。 中石化中原石油工程有限公司固井公司 1 研究来源 1 .1 基础数据 A井是断块构造上的一口定向开发井，该井设计井深3836m/ 3580m，使用215 .9mm 钻头钻至井深3819m /3580m 完钻，下入 139.7mm 套管固井完井。完钻时泥浆出口温度是73 ℃，最大井斜在33 .1°/3075m处，方位107.9。完井讨论数据为油顶 2876m，油底3767 .8m，地质阻位3788m，返高2650m，套管下深 3815 .52m。泥浆性能如表 1 。 1 . 2 技术难点 （1）油层段长长达 891 .8m，加上出口温度高达 73 ℃，且该区块水层活跃、油水同层，不易压稳，固井后有可能导致层间窜流，对固井水泥浆体系带来严峻的考验；（2）井斜度较大，最大井斜为 33 .1°，套管难以居中；（3）井眼质量差，平均井径244 .1mm，井径扩大率大，达到13 .08 %；（4）井下情况复杂，不易压稳，钻井液密度提高到1 .30g cm3 勉强建立平衡，过高的钻井液密度使得井壁上的泥饼增多，另外顶替效率差。 2解决措施 针对以上技术难点，结合断块地质特征，采取以下措施：1）采用高密三凝水泥浆体系。要使得固井过程中不发生漏失，即 P环3室内化验 3 .1 外加剂的选择 水泥浆的设计原则：（1）较好的稳定性；（2）合适的稠化时间和密度；（3）良好的沉降稳定性和流变性能；（4）较高的强度、较低的失水。选择优良耐高温的外加剂，根据井下温度、压力条件进行流变学设计，严格控制失水量和析水量，要按照流变学来设计和调整水泥浆性能，达到紊流顶替，以提高顶替效率。（1）固井时水泥浆在压力下流经高渗透地层时，将发生"渗透"，水泥浆液相漏入地层，通称为失水，故能够降低油井水泥浆失水量的这种外加剂通称为油井水泥降失水剂，目前主要通过减小滤饼渗透率或提高水相粘度等手段来达到降低失水的目的，根据水泥浆化验及实际生产需要，本井使用降失水剂TW200S 。（2）经过对分散剂的室内化验与长时期的现场应用，发现分散剂是高密度水泥浆的重要组成部分。高密度水泥浆由于水固比低，需要加入分散剂改善水泥浆的流变性能和流动度，本井使用分散剂 TW401S 。（3）在 80 ℃～120 ℃的温度下，采取分段水泥浆固井时需要加入缓凝剂对稠化时间进行调节。（4）对于该井高密度水泥浆体系，还需要加入微硅进行控制析水，以达到固井要求。微硅水泥浆体系具有良好的稳定性。微硅均匀分散，使水泥浆的液相变为稳定的溶胶，水泥颗粒悬浮在液相中，不易沉降，因此微硅水泥浆的析水率极小，具有良好的稳定性。 3 .2 水泥浆压稳设计与水泥浆体系化验 压稳是指固井水泥浆在候凝过程中，环空液柱压力压住高压油气水层，不发生油气水窜。应用三凝水泥体系，采用不同密度的水泥浆，达到压力平衡固井。同时在施工时对水泥浆量要求控制严格，每种水泥浆上返高度要精确计算。 3.3 水泥浆体系化验 根据现场需求进行室内化验，化验条件：温度 95 ℃，压力48MPa ，升温时间 40min。 配方 1（1 #）：油井水泥 D 级+降失水剂 TW200S +分散剂TW401S +缓凝剂 ZH -2 +消泡剂 XP -1 。配方 2（2 #）：油井水泥 G 级+降失水剂 TW200S +分散剂TW401S +缓凝剂 ZH -2 +微硅+XP -1 。配方 3（3 #）：油井水泥 G 级+降失水剂 TW200S +分散剂 TW401S +膨胀剂 QJ -625 +微硅+消泡剂XP -1，水泥浆化验曲线图见图。 4应用效果与结论 经候凝 36h 后测声幅显示 ,实际返高 2593 .4m ,人工井底3795 .0m。3795m～2850m 油层段声幅5 %以内 ,固井质量为优质；其余井段

固井水泥浆的水化规律

固井水泥浆的水化规律 ２０１０年第３４卷 第３期 文章编号：１６７３．５００５（２０１０）０３－００５７－０４ 中国石油大学学报（自然科学版） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｖ０１．３４Ｎｏ．３ Ｊｕｎ．２０１０ 固井水泥浆的水化规律 王斌斌，王瑞和 （中国石油大学石油工程学院，山东青岛２６６５５５） 摘要：油气井固井过程就是水泥浆不断水化的过程，采用直接测试的方法考察固井水 泥浆在不问温度、水灰比、掺料和外加剂条件下的水化规律。结果表明：随着温度升高， 水化进程加快，水化温升峰值增大；水灰比的增人使温升峰值降低，水灰比为０．４—０．５５时影响较人；粉煤灰和矿渣能推迟峰值｝｝ｊ现时问，降低水化温升，但矿渣降 低程度不如粉煤灰明显，掺量增加，水化后期温升较大；氯化钙对水化温升的影响随掺量 的增加而变大，增大水化温升，加快峰值出现，但掺量较人会引起水化温升过高。 关键词：同井水泥浆；水化机制；水化温升；外加剂中图分类号：ＴＥ ２５６．７ 文献标志码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３－５００５．２０１０．０ ３．０１２ Ｈｙｄｒａｔｉｏｎｌａｗｏｆｃｅｍｅｎｔｉｎｇｓｌｕｒｒｙ ＷＡＮＧＢｉｎ．ｂｉｎ．ＷＡＮＧＲｕｉ—ｈｅ （ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｉｎＣｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｍｉ＠ｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍ，Ｑｉｎｇｄａｏ２６６５５５，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｅｌｌｃｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｉｓｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｃｅｍｅｎｔｉｎｇｓｌｕｒｒｙｈｙｄｒａｔｉｏｎ．Ｈｙｄｒａｔｉｏｎｌａｗｏｆｃｅｍｅｎｔｉｎｇｓｌｕｒｒｙ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ，ｗａｔｅｒｔｏｃｅｍｅｎｔｒａｔｉｏｓａｎｄａｄｍｉｘｔｕｒｅｓｔｈｒｏｕｇｈｄｉｒｅｃｔｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒ－ ａｔｕｒｅ ｃａｎ ｏｂｖｉｏｕｓｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ—ｒｉｓｅｏｆｔｈｅｃｅｍｅｎｔａｎｄａｃｃｅｌｅｒａｔｅｔｈｅｈｙｄｒａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ．Ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ Ｃａｌｌ ｗａｔｅｒｔｏ ｅｅ— ｍｅｎｔｒａｔｉｏ ｒｅｄｕｃｅｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｒｉｓｅ，ａｎｄｉｔ ｃａｎ ｈａｓ ａ ｇｒｅａｔｅｒ ａｆｆｅｃｔｉｏｎｗｈｅｎｔｈｅｒａｎｇｅｏｆ ｔｏ ｗａｔｅｒｔｏｃｅｍｅｎｔｒａｔｉｏｉｓ０．４－ｏｆｒｅｄｕｃｉｎｇ ｃａｎ

固井水泥浆技术体系探讨

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/7b14938289.html, 固井水泥浆技术体系探讨 作者：沈广明 来源：《中国新技术新产品》2013年第12期 摘要：随着钻井技术的不断发展以及油田的勘探开发的持续深入，探井和生产井的深度 不断增加，深井面临着深、多、长以及高等高难度的挑战。深，指的是产层埋藏的比较深，井深一般都在5000米以上；多，指的是显示的层位多，一个井眼有许多个压力体系，多个的油、气、水、等等；长，指的是裸眼井段比较长，在长的裸眼中，井下的复杂层多；高，指的是井的温度高，压力高，腐蚀性的介质在高温、高压的情况下活性比较高。深井固井不仅要有相应的机制以及相应的工艺，同时还要有高性能的水泥浆体系来配套，在国际，高温井段的固井费用一般都是要比常规井段的价格要高出几倍甚至是几十倍，所以这也从另一方面给反映出来了复杂井体固井的难度和风险性。 关键词：固井水泥浆；技术体系；深气井固井 中图分类号：TE25 文献标识码：A 固井水泥浆体系的设计出了要满足一般的固井性能要求，还应该老驴温度，体系的稳定性、水泥石的高温的稳定性等等。保证在任何情况下都能顺利的实施和以及固井的质量。同时要对弹性材料以及增韧材料进行严格的研究记忆优选，分析水泥浆外加剂以及外掺料的加量对水泥浆的各项性能的影响。 深层的气井的深度一般都在3450米到5500米之间，所以固井的封固断比较长、低温的梯度高，还要对气层进行试气、压裂等作业，这就要对水泥浆的性能和固井的施工提出了更高的要求，就是必须要保证全井段的封固的质量必须过关。但是现在国内的深层气井固井的质量不是特别理想，自2005年以来，相继发生了升深8井、徐深10井等在试气之前就发生环空窜气的问题，影响了油气的测试以及产能的建设。 1 常规的固井水泥浆的体系 中温的固井水泥浆体系的适用温度一般在小于或者等于120℃；高温的固井水泥浆体系的抗高温的性能十分优秀，适用的温度是不超过160℃；超高温的固井水泥浆体系抗高温的性能更加的突出，是目前比较少的使可控温度达到200℃的水泥浆体系，适用的温度一般都不超过200℃。这中体系适用在淡水的水泥浆固井，同时也可以用于矿化度比较高的水泥浆固井；它可用于常规的一般条件的固井，同时也可以用于低密度、高密度的特殊条件的比较复杂的固井；应该具有优良的水泥浆体系性能，可以广泛的使用水泥浆体系；具有良好的可调控性、浆体的各个性能比较稳定。各种性能都非常容易调节的特点。 2 深层井固井水泥浆体系研究

超稠油浅井固井技术研究

超稠油浅井固井技术研究 X 王　杉1,李爱润2 (1.河南油田钻井公司;2.河南油田测井公司,河南南阳　473132) 摘　要:为了提高河南油田超稠油浅井的固井质量,满足油田蒸汽吞吐开发的需要。认真分析了超稠油田蒸汽吞吐开发后期影响固井质量的有关因素,并采取了相应的配套技术措施。现场应用表明这些措施行之有效,明显地提高了固井质量。 关键词:固井质量;水泥浆;稠油浅井;压力窗口 中图分类号:T E 256 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)08—0123—02 河南油田超稠油区快油层埋藏浅、压实及其成岩作用强度较弱,地层胶结较疏松。某些区块除稠油含量丰富外,上部浅层还蕴藏着天然气。 正因为稠油埋深浅、地层胶结疏松,加上某些区块地表浅层又有气层存在,给超稠油浅井的固井施工带来了一系列的难题。1　超稠油浅井固井难点1.1　油层埋深浅、地层温度低,外加剂选择困难 河南油田稠油油藏埋深浅、地层温度低,外加剂选择困难。注入井筒内的水泥浆强度发展慢,其抵御油气水窜的能力差,固井质量难以保证。 1.2　由于长期注汽开采,使地层压力发生巨大的变化,钻进中经常发生溢流、井涌 长期注汽开采,使地层压力发生巨大的变化,大部分层位压力远远高于原始压力,由于长期周期性注蒸汽开发导致油层套管频繁伸缩,破坏第二界面的胶结质量,使地下高压层沿裂缝上串造成地下压力紊乱,钻进经常发生溢流、井涌或者井漏。 1.3　表层天然气的存在,进一步增大了固井施工的难度 河南油田井楼、古城稠油区块上部90～120m 之间,蕴藏着天然气资源。由于埋深浅,钻开后,钻井液液柱压力难以平衡气层压力,因此该类井钻井过程中,钻井液中气浸严重,有时因钻井液中含气量太高,井口所测量钻井液密度低于清水的比重。受高压气层影响,稠油浅井固井质量难以保证。1.4　地层破裂压力低,压井、固井过程中易发生井漏 稠油浅井完钻井深一般都在200～800m 之间,地层漏失压力低,钻井过程中一但发生井涌,仓促加重钻井液密度,容易压漏地层。LZ 3井钻至井深 440m 起钻时发生溢流,经加重钻井液处理,虽制止了溢流,但又出现了井漏,该井仅因处理井涌、井漏井下复杂情况时间就长达1个月之久。 1.5　稠油蒸汽吞吐开采方案增大了固井施工难度 稠油油田采用蒸气吞吐开采方式。即:开采前首先向开采层内注入一定压力的蒸气,然后焖井3～4天再进行开采。蒸气吞吐开采对固井提出了更高的要求,水泥浆必须返出地面、全井封固良好、水泥石必须具有抗高温特性。 由于稠油产层浅、地层破裂压力低、地表浅层又蕴藏着天然气,加之在注气过程中热应力的作用,套管频繁伸缩,水泥环易损坏,高压注汽使压力沿被破坏的水泥环层间窜通,很容易造成“稠油产层与顶部气层”的窜通,增大天然气层的能量,甚至发生天然气窜通至地表附近的现象,严重影响稠油浅井的钻井和固井施工。 受上述5大因素影响,超稠油浅井固井质量一次合格率低于70%。 2　超稠油浅井固井工艺技术 针对以上固井难点问题,我们从水泥体系、水泥浆密度设计、环空浆柱压力设计,井眼准备,固井工艺等方面入手,经多年的研究和实践,总结出一套行之有效的固井配套技术。2.1　选用低失水、短过渡、微膨胀、沉降稳定性好的优质水泥浆体系 如前所述,超稠油浅井固井首先急需解决低温防窜问题,因此必须设计低温早强短过渡沉降稳定性好的水泥浆体系。经多年研究,优选出低温降失水剂HN-100。HN -100是不渗透剂和早强性膨胀剂的混合物,它一方面在地层滤失中可形成不渗透膜;另一方面该种水泥浆体系具有一定的早强性和微膨 123 　2012年第8期 内蒙古石油化工 X 收稿日期作者简介王杉(5—),毕业于西南石油大学,现在在河南油田钻井公司技术科从事科技管理工作。 2:2012-02-19 :198

混浆固井水泥车说明书

SNC40-17固井水泥车使用维护说明书 7200EB-SM 兰州三全石化机械公司 二零一零年一月

目录 一、设备的用途及技术参数 (一)用途 (二)技术参数 二、部件结构和性能 (一)装载底盘 (二)车台柴油机 (三)液力变速箱 (四)减速器 (五)三缸柱塞泵 (六)喷射泵 (七)回流泵 (八)供水泵 (九)液压系统 (十)混合器 (十一)控制系统 (十二)水箱,泥浆池及管路系统 (十三)备附件 三、设备的操作 (一)设备安装 (二)设备施工前的检查 (三)施工操作 四、设备维护和保养 (一)主要部件的维护和保养 (二)设备一般性维护和保养 (三)设备各润滑部件使用润滑油的品种和用量 五、常见故障及排除方法 六、附录 (一)主要外购件明细表 (二)轴承明细表 (三)随车技术文件 (四)附图

一.设备的用途及技术参数 （一）用途 SNC40-17型固井水泥车主要用于油气田深井、中深井、浅井的各种固井作业，可完成自制水泥浆、注水泥、替水泥、碰压等工作。也可用于洗井和一般浅井的压裂施工。 （二）技术参数 1.装载底盘 HOWO ZZ1257M4647C 2.车台柴油机 TAD1641VE VOLVOPENTA(公司） N=420KW/1800rpm Q=1550kg 3.液力变速箱型号： BY620 最大输入功率469KW 最大输入扭矩2400N.m 最大输入转速2500r/min 4.减速箱 输入转速：1800r/min 输入功率：350KW 减速比：1.258

5.三缸柱塞泵 3PC-700型 型式：卧式三缸单作用柱塞泵 冲程：200mm 柱塞：φ127mm 泵轴功率：500HP 最大压力：40MPa 最大排量：1.7M3/min 行星减速器速比：5.8 6.液压系统 喷射、混浆、搅拌、上水系统均为进口液压件。 7.喷射泵ⅠS 100-65-315型离心泵 工作转速：2450r/min 工作流量：1.5M3/min（打水） 工作压力：0.42～0.70MPa 8．回流泵 5×6PN型离心式泥浆泵 工作转速：2000转/分 工作流量： 3.18立方米/分（水） 工作压力：0.21～0.35(Mpa) 9.混合系统双旋混合装置 处理水泥浆量：1.7立方米/分 处理水泥浆密度：1.3～2.2 10.计量水箱容积：4立方米（两半式各2.0立方米） 11.外形尺寸（长×宽×高）10400×2500×3750mm 12.总重量 21000Kg 二.部件结构和性能 本设备由装载底盘﹑柴油机、液力变速器、减速箱、液压系

油田固井水泥浆体系研究及应用

油田固井水泥浆体系研究及应用 摘要：目前，由于资源的紧缺，世界各国都在紧锣密鼓的对深水油气资源进行勘探开发。深水区域的钻井作业一直是一个世界上多个国家面临的问题，特别是表层钻井作业，例如浅层、水平基底的研究都还有待解决，这对固井水泥浆，尤其是表层的工作提出了更高的要求。钻井技术的发展及油田勘探开发持续的加深，探井深度和生产井不同深度的不断增加，面临着很多长度、深度、强度都面临着高难度挑战。深层埋藏较深，使得生产井深度一般在5000米也很多；深井固井的制造工艺要满足工作的需要，首先就得使得质量达标，并且在保证质量的同时从节约成本出发，提高科技含量提高市场的竞争力，使得在国际市场上拥有自己的一席之地。 关键词：固井水泥浆技术体系深固井气井 固井水泥砂浆系统设计有一定固井性能满足一般要求应老驴温度、系统稳定性、水泥石的高温稳定性，我们必须肯定在什么情况下都能实施，并且固井质量需要有一定弹性材料及增韧材料进行严格的研究记忆及最佳分析外，还得研究加水泥浆增白剂及外部留下原料的添加量对水泥浆各种性能的影响。目前气井的施工深度至少都是3500米，所以对于长度、深度都有很高的要求。然后，对基层进行试气、压裂等工作环境的了解，水泥浆性能和施工固井更高的要求，保证了封固井质量使得工程的实施顺利的得以实施。但是现在国内深层气井固井质量并不理想，自2005年以来，先后发生了几起严重的事故，特别是对固井等环空窜气问题和油气测试、生产建设造成了极大的影响。 一、一般固井水泥浆体系 对于水泥体系而言中温的温度需要小于120℃，但是考虑到高温时性能的优越性，我们一般选择的是小于160℃的高温，超高温的固井特砂浆高温的性能更优越，目前较少的使温度控制在200℃水泥浆体系，适用温度一般都不超过200℃。这样的体系对于淡水以及矿化的固井的效果是最好的，它一般使用的一般条件，同时也固井用的低密度、高密度的条件比较复杂的固井；性能的提高能够扩大产品使用的范围，优良的性能是保证稳定的基础，要确保各种性能都能满足所需并且更容易调节。 二、对于深井固井的研究 1.高温的防气窜体系的产用要满足几个方面的要求，可泵性的密度一般都控制1.93g/cm3，流动大230毫米；水泥浆的冷却凝固的时间可调的，过滤的阶段也要控制在15分钟以内；水泥砂浆具备担心丢失量，数量一定《102ml/30min、6.9MPa；压缩性、压缩性要大25MPa；对于失重的情况，要求渗透性能不能过高，内部需要一定的填充物增大阻力，使之具有一定的缓冲的能力。平时水泥石孔一定冲击更高百分之二十以上。

泥浆转化为水泥浆固井技术

第18卷　第4期1996年　11月 西南石油学院学报 Journal of Southwest Petroleum Institute Vol.18　No.4 Nov　1996泥浆转化为水泥浆(M TC) 朱和平 (图书馆) 摘要　M TC技术是一项新技术。它把钻井液转化成水泥浆用来固井,可改善水泥环的层间封隔能力,提高环空内泥浆的顶替效率,降低固井成本。文中介绍了M TC技术的发展概况,泥浆转化的四种方法,M TC水泥浆的设计,M TC的技术、经济优势,以及M TC技术的应用范围。 主题词　钻井泥浆;水泥浆设计;固井;固化钻井泥浆 中图法分类号　TE256① 1　M TC发展概况 把钻井液转变成水泥浆固井,已是石油工业50来感兴趣的课题。改善套管与井壁间的环空地层隔离,一直是追求该项技术的主要原因。自本世纪50年代后,人们开始研究用钻开地层的钻井液转化为水泥浆进行固井的方法。1970年,Wyant等提出了一种以波特兰水泥为基本组分的配方,该配方很复杂,并对温度十分敏感,分散性较差,但还是被一些油田所采用。1975年,Miller等提出了另一种配方,是利用以镁为基本组分的钻井液,它的应用限定于一种特殊的镁基钻井液。泥浆转化为水泥浆最早的实例是Novak于1985年提出的。80年代末,美国壳牌开发公司致力于研究矿渣转化技术,1991年开始在施工现场使用这一工艺,尔后又将该技术应用于具有风险性的井上,在技术和效益上都获得成功。由于性能优异的分散剂和有机促凝剂的开发,高炉矿渣泥浆转化技术的采用,现已形成了以Wilson为代表的波特兰水泥转化技术和以Cowan为代表的矿渣转化技术,使M TC技术具有真正的工业实用意义。在某些应用场合下,M TC技术可以完全代替波特兰水泥固井。 2　泥浆的转化方法 泥浆转化为水泥浆又称为固化钻井泥浆技术,是一种在环空内可转变成可固结材料的钻井泥浆进行钻井和固井的方法。国外主要采用以下四种方法: (1)直接采用水泥或活性硅质材料配制钻井泥浆,当钻井结束进加促凝剂或激活剂,使其固结。优点是泥饼也能很好地固结,缺点是这种泥浆密度太高,影响钻速。 (2)采用普通钻井泥浆,这种钻井泥浆具有适量的可水化材料,当钻至一定深度后,加入水泥分散剂和促凝剂,使勘大化,优点是不会影响钻井速度,缺点是泥饼不能固结,强度发展慢,水泥在泥浆里的分散均匀性差。 (3)用可交联聚合物。如交联剂、粘土和其它必要材料配成可供钻井是循环的泥浆,固 ①1995—12—29收稿

触变性水泥浆体系研究与应用进展

第37卷第4期2009年7月 石 油 钻 探 技 术 P ET RO LEU M D RIL LI NG T ECHN IQ U ES Vo l 37,N o 4 Jul.,2009 收稿日期:2009 01 04;改回日期:2009 06 01 作者简介:步玉环(1966 ),女,山东茌平人,1988年毕业于石 油大学(华东)钻井工程专业,2005年获中国石油大学(华东)油气井 工程专业博士学位,教授,硕士生导师,现主要从事油气井工程方面 的教学与科研工作。 联系电话:(0546)8394360 管理与发展 触变性水泥浆体系研究与应用进展 步玉环1 尤 军1,2 姜林林1 (1 中国石油大学(华东)石油工程学院,山东东营 257061;2 中国石油集团渤海钻探工程有限公司第二固井分公司,天津塘 沽 300457) 摘 要:触变性水泥浆具有良好的触变性,易充满漏失层,被认为是目前解决恶性井漏问题的一项重要技术手段。笔者在调研触变性水泥浆的应用和研究的基础上,得出了改善水泥浆触变特性的机理,并依据该理论提出了一种新型的具有强触变特性的水泥浆。室内初步试验研究表明:强触变性水泥浆具有较好的触变性和流动性;在静止状态下,能较快形成高静胶凝强度;75 温度下失水量为81mL,24h抗压强度达到19 4M Pa,游离液量达到 0 8%以下,均满足固井要求。该触变性水泥浆对于解决钻井完井过程中出现的裂缝性、溶洞性漏失难题有重要的 现实意义。 关键词:水泥浆;触变性;堵漏;凝胶 中图分类号:T E256+ 7 文献标识码:A 文章编号:1001 0890(2009)04 0110 05 目前,我国石油勘探开发中遇到的海相沉积储层越来越多,该储层孕育着大量的裂缝和孔洞,无论是钻井还是固井都面临着海相地层严重井漏的问题[1]。触变性水泥浆在注入顶替过程中是稀的流体,泵送停止后则迅速形成具有刚性、能自身支持的凝胶结构,从而可以有效解决漏失问题。因此,触变性水泥浆被认为是目前解决恶性井漏问题的一项重要技术手段。 笔者在调研触变性水泥浆的应用和研究的基础上,得出了改善水泥浆触变特性的机理,并依据该理论提出了一种新型具有强触变特性的水泥浆。 1 触变性水泥浆的应用 目前,触变性水泥浆主要用于以下条件下的固井作业中[2 4]:1)适用于漏层的注水泥作业和处理钻井过程中的井漏;2)在一定条件下可以防止气窜的发生;3)在渗透地层进行补救挤水泥时,可以采用触变性水泥浆作为先导浆,以达到增加挤注压力和提高挤水泥成功率的目的;4)适用于薄弱地层的固井作业;5)修补破裂或被腐蚀的套管。 1 1 采用触变性水泥浆进行堵漏作业[5] 1994 1995年,长庆油田使用微硅低密度触变性水泥浆解决了陇东地区固井中洛河层漏失的问题。181口井的固井应用表明,触变性水泥浆使地层承压能力提高了0 07~0 18kg/L;水泥浆返高的合格井为179口;洛河层的声幅测井总合格率由1993年的44 0%提高至76 2%。2001年,胜利油田的3口井分别在876 6~885 9、1100 0~1 240 0、1142 0~1152 0m处发生了严重套管漏失,采用触变性水泥进行套管堵漏后,对3口井试压15M Pa,稳定10min不降,达到生产要求,完全恢复产能。 1 2 利用触变性水泥浆改善挤水泥作业 挤水泥作业中常遇到的问题是设法封固一些低压产层的射孔孔眼。Purdy油田的产油层主要集中在H art和Spring er两个砂岩层。过去采用双油管完井,两层间用封隔器隔开。现H art层产能逐渐降低,故决定挤入触变性水泥浆封堵其射孔孔眼而集中开采Springer层。5口井的作业结果表明,利用触变性水泥浆进行挤水泥作业切实可行,减少了