摘要:

为解决目前页岩气井、深井油气勘探开发中广泛存在的环空带压问题,结合理论研究成果及实验室模拟结果,分析得出了目前在“深层、低渗透、非常规”油气资源勘探开发过程中,大压差条件是造成水泥环密封完整性失效主要原因的认识.通过对四川盆地页岩气井、安岳气田和塔里木盆地库车山前等区块高温高压深井在钻井、压裂、生产过程中大压差工况进行梳理和定量计算,运用计算结果解释了上述两个地区气井在大压差条件下水泥环密封完整性失效的原因:加载阶段水泥环周向出现的拉应力、加载-卸载工况使水泥环产生塑性变形、在卸载过程中界面产生拉应力等,造成水泥环拉伸破坏及界面微环隙,从而破坏密封完整性.归纳总结了井筒全生命周期各环节出现密封完整性失效的风险,初步提出了大压差条件下保障水泥环密封完整性的应对措施:①提升水泥石抗变形能力;②提高第一界面及第二界面胶结力;③提高界面接触力.

摘要:

四川盆地内的几个国家级页岩气示范区气井环空带压、套管变形等问题较为突出.为此,通过分析页岩气钻完井过程井筒内压力变化的条件,建立了计算井筒压力变化全过程的应力—应变状态下的套管—水泥环—围岩体系弹塑性力学模型,应用该模型分析了变内压下第一界面、第二界面微环隙的产生和发展,进而结合实际现场数据进行计算.结果表明:①加载过程不会产生微环隙,但加载内压的大小决定了水泥环塑性变形的程度;②卸载时内压的降低将导致界面受拉,从而产生微环隙,破坏水泥环的完整性;③可以通过优选水泥浆配方,提高水泥环力学性能,结合施工工艺措施优化来保障页岩气井水泥环完整性.13口井的现场试验应用结果表明,水平段固井质量平均优质率达92.67％,其中已投产的11口井均未出现环空带压,有效地改善了页岩气示范区的气井环空带压问题.该项研究成果可为同类区块固井水泥环完整性管理提供帮助.

摘要:

随着非常规油气的勘探开发,超深井、复杂井、页岩气井等对固井质量的要求越来越高,现有水泥基材料性能已经不能满足要求,需要探索新型材料在水泥基材料中的应用以及对水泥石的性能改造.从碳纳米管自身的特点出发,制备稳定性较好的碳纳米管分散液,通过水泥石抗压强度、抗折强度测试、单轴三轴力学性能实验以及微观结构测试对碳纳米管的加量范围、分散效果进行了讨论,分析碳纳米管对水泥石力学性能的影响规律.实验结果表明,0.05％～0.1％碳纳米管加量能够提高水泥石的抗压、抗折性能,并且随着龄期的增长其增强效果更加明显;碳纳米管能够降低水泥石的弹性模量,同时增大塑性形变,使水泥石韧性增加;碳纳米管对微观结构的增强增韧机理表现为拨出、桥联、纳米诱导效应和网状填充效应,经过分散的碳纳米管与基体的相容性较好.

摘要:

针对目前聚合物降失水剂耐高温性能不佳、抗盐能力差以及低温增黏、高温稀释严重的问题,通过在分子结构上引入特殊阳离子功能单体,采用自由基水溶液聚合方法,制备了一种抗温可达210℃的两性离子型耐高温抗盐降失水剂DRF-4L.采用红外光谱、热失重分析以及环境扫描电镜对聚合物分子结构和耐温性进行了表征,并对其应用性能进行了评价.结果 表明,DRF-4L适用温度范围广(30～210℃),降失水性能优异;210℃(BHCT)时,掺4％DRF-4L的水泥浆API失水量为42 mL;抗盐能力强,可使饱和盐水水泥浆API失水量控制在50 mL以内;此外,DRF-4L低温不增稠、高温弱分散,对改善水泥浆初始流变性能和提高水泥浆高温稳定性具有明显优势;含DRF-4L的水泥石早期强度发展快,90℃下12h抗压强度高于14 MPa,且后期强度发展正常.同时,以DRF-4L为主剂的低密度、常规密度、高密度水泥浆以及胶乳水泥浆体系等综合性能良好,能够满足高温深井超深井的固井技术需求.

摘要:

位于河北省霸州市和永清县境内的苏桥储气库群,储层埋深最深达5 500m,具有地层温度高、气藏亏空严重、孔隙压力系数低、易漏失、易垮塌、大井眼、长封固段等特点 通过技术攻关,研制的弹韧性水泥浆体系满足了储气库井水泥石力学性能要求;采用前导低密度、低黏度、低切力抗钙污染钻井液和低密度前置液抵消了地层承压能力不足的问题,防止了地层漏失,提高了顶替效率;研制的菱角形颗粒加重隔离液增强了对井壁的冲刷能力,保证了界面胶结质量;研究制定的一系列固井技术措施对提高苏桥深潜山枯竭油气藏储气库井的固井质量收到了明显效果.

摘要:

针对浅层盐穴储气库井固井中存在的强度发展缓慢、水泥石韧性差等问题,开发了适用于浅层盐穴储气库井固井的低温胶乳盐水水泥浆体系.室内实验研究表明,该体系具有稳定性好、失水量低、水泥浆稠化时间可调、水泥石力学性能优良等特点,并且胶乳增强了水泥石的弹性形变能力,使水泥石韧性增强,有助于提高水泥石抗冲击破坏的能力.胶乳盐水水泥浆体系综合性能良好,能改善第一、二界面胶结,提高浅层盐穴储气库井固井质量.并成功应用于安宁盐穴储气库安资2井.

摘要:

针对深井、超深井长封固段大温差水泥浆柱顶部强度发展缓慢的问题,通过自由基水溶液聚合方法,研制了新型聚合物类高温缓凝剂GWH-1,并对其性能进行了评价.结果表明:GWH-1耐温可达200℃,抗盐可达饱和;通过调整GWH-1加量,能调节水泥浆的稠化时间;经130℃养护后低密度水泥浆(1.30 g/cm3)的稠化时间为386min,在30℃下养护72 h后的抗压强度大于3.5 MPa;高温水泥浆无游离液且水泥石上下密度差小于0.02 g/cm3;水泥浆综合性能良好,解决了长封固段大温差固井水泥浆顶部超缓凝难题.GWH-1在塔里木油田RP7008井等进行了应用,封固段固井质量优良.对深井长封固段提高固井质量、简化井身结构及节约钻井成本等具有重要意义.

摘要:

目前国内外对水泥浆在高温条件下沉降稳定性的评价没有统一的方法.但研究表明,即使停机实验正常,高温条件下水泥浆也有可能发生严重沉降,影响固井质量,因此有必要对水泥浆在高温条件下的沉降稳定性进行探讨.采用不同的测试方法对高温水泥浆的沉降稳定性进行了对比评价,实验研究结果表明,采用不同的实验方法测试同一配方水泥浆,得到的水泥浆沉降稳定性结果可能会相差很大；在低温或者不存在剪切的条件下水泥浆的沉降稳定性更好.水泥浆沉降稳定性的测试应按最严格的方法进行,因此推荐了一种沉降稳定性的评价方法.

摘要:

中国使用的降失水剂普遍存在抗高温、抗盐能力差的问题,因此采用水溶液自由基聚合法制备出了油井水泥抗高温、抗盐降失水剂DRF-100L.DRF-100L为多元共聚物,抗高温能力达到180℃;能将淡水及盐水水泥浆的API失水量控制在100 mL以内;对水泥水化影响较小,对水泥石的强度发展无不良影响;以DRF-100L为主剂的常规密度水泥浆及高密度水泥浆均具有良好的综合性能,能够满足深井、超深井、复杂地层固井的需要.

摘要:

辽河油田深井、高地温梯度并存在封固段长、上下温差大、顶部水泥浆易出现缓凝甚至超缓凝等问题.为了解决这些问题,运用缓凝剂DRH-200L、阵失水剂DRF-120L,结合紧密堆积理论掺入具有火山灰活性的增强材料DRB-1S,开发出了常规密度大温差水泥浆体系并考察了其综合性能.实验结果表明,该水泥浆体系的综合性能良好；在大温差(温差为60℃)条件下,封固段顶部的水泥石抗压强度大干10 MPa/24 h；且此体系成功应用在沈308井φ177.8 mm技术套管固井中,固井质量优质,为提高辽河油田大温差井段的固井质量积累了经验.