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1、高强度低密度水泥浆固油层技术高强度低密度水泥浆固油层技术韩庆钻井生产技术服务一公司固井三队摘要摘要 常规水泥浆固井中存在水泥石抗压强度低、水泥浆游离液含量大、浆体稳定性差以及固井施工中水泥封固段顶底温差大,一次封固井段长,易发生水泥浆漏失、低返并对地层造成污染等问题已经满足不了油层固井需要。因此高强度低密度水泥浆已经成为一种很重要的水泥浆体系并广泛地应用于大庆油田的固井工作中。主要用于易漏失地层,含有严重腐蚀性水和气要求全井段封固的井等等。如微硅低密度水泥浆在大庆油田得到了普遍应用。1 水泥浆设计高强低密度水泥浆的设计基于紧密堆积理论,通过活性材料的选择和干混合组分的不同颗粒尺寸分布,进行合理
2、级配,使水泥浆体系实现良好的空隙填充,降低水泥浆体系中的充填水和吸附水,提高单位水泥浆体系中的固相含量,使体系达到紧密堆积的效果。同时,由于微填颗粒的滚珠效应,保证水泥浆体系具有良好的流变性 。高强低密度水泥浆中的材料组成是根据物料间的物理化学性能来确定的。在体系中添加具有水化活性的物理材料,不仅能够发生自身的凝硬性反应,而且可与水泥中的碱性物质发生胶凝反应,减小水泥浆的游离液、失水量,并能减少水泥石收缩、缩短候凝时间、提高水泥石抗压强度、抗腐蚀和防气窜的能力,且不受使用温度和环境的限制。2 高强度低密度水泥浆体系组成2. 1 油井水泥通过的水泥的细度、颗粒级配及其物理化学指标。四川嘉华水泥厂
3、生产的G级高抗油井水泥具有粒径分布范围合理、水泥浆综合性能好等特点,选其作为高强度低密度水泥浆体系的基本材料。2.2 外渗料(1)漂珠。漂珠具有密闭、粒细、质轻、壁薄、活性的特点。自身密度只有0. 7 g/ cm3 左右, 且不吸水, 配制水泥浆时只需少量的水润湿表面, 使水泥浆具有一定的流动性即可。(2)微硅. 微硅是铁合金生产过程中通过静电吸附分离出来的一种副产品,其主要成分为介稳 态的 SiO2 ,含量一般大于 90 %，微硅具有较大的比表面积。微硅能使水泥石的渗透率显著下降,减弱水泥石的溶蚀和侵蚀反应,提高水泥石的抗腐蚀性能;其浆液还具有良好的触变性,可提供较好的防水、防气窜能力,是一
4、种常用的水泥外掺料。另外,微硅的细小粒子在水泥浆中做布朗运动,引起扩散,保持了浆体的稳定性;3. 现场施工工艺固井三队在葡萄花地区固井时，使用高强度低密度水泥浆具有良好的流动性,密度控制在1.50-1.55g/ cm3左右，施工时易于达到紊流,可以满足封固油层的需要，固井合格率达到100%。(1)坚持钻井作业中的防塌、堵漏及固井前的预堵漏措施,保证井眼畅通、井下安全、固井作业顺利进行。(2)下套管时严格控制下放速度,及时灌钻井液,下完套管后先灌满钻井液,低排量循环,待返出,泵压正常后增大循环排量,防止压力激动造成井漏。(3)下完套管后充分循环,同时调整好钻井液性能。在保证井壁稳定和井眼压力平衡
5、的前提下,使之达到低黏度、低切力、低固相、低失水,同时具有良好的流动性。(4)充分利用地层破裂压力pf 和最大孔隙压力pp 2个压力剖面设计固井方案和水泥浆密度。首先必须保证pf pp ,其次pf pp 值越大,施工越安全。钻井过程中一般都要求钻井液液柱压力pm pp ,以免发生油、气、水侵;同时又必须保证pm 0范围内,既可保证施工顺利,又可保证固井质量。(5)选用优质冲洗隔离液,提高顶替效率。冲洗隔离液的流变性要好,保证在低速下实现紊流,同时保证与水泥浆、钻井液的良好相容性,有效隔离钻井液和水泥浆,冲刷黏附在井壁上的滤饼,使2个界面都得到有效冲洗,水泥浆易于与井壁胶结,一般设计为40050
6、0 m环空体积,紊流接触时间10 min。对于易漏失的井要采用塞流顶替,控制环空返速不大于0. 5 m / s,减少“U”型管效应。(6)固井后根据井下情况,在井口加回压,弥补水泥浆失重带来的压力损失,保证胶结质量良好。4 强度低密度水泥浆体系性能评价在固井施工中,水泥浆作为主要的入井工作液,其性能的好坏直接决定了施工的效果。良好的水泥浆流变性,高的早期抗压强度和胶结强度,合适的稠化时间,良好的失水控制以及浆液稳定性控制是水泥体系开发中需要解决的主要问题形成的水泥石体积饱满、基本无收缩、渗透率低, ,具有良好的抗高温性能,能够用于深井固井作业。高强 水泥浆体系具有滤失量低、抗压强度高、游离液含
7、量低等优点,同时水泥石体积收缩很小或无收缩,稠化时间试验中, 30 Bc到100 Bc的时间很短,几近直角。评价水泥浆防气窜性能的标准是稠化时间过渡阶段越短,失水量越小,防气窜能力越强。水泥浆体系具有良好的防气窜功能。5 结论与认识(1)高强度低密度水泥浆体系具有水泥浆密度可调范围广、浆体稳定性高、水泥浆流动性好、稠化时间好调、水泥石体积无收缩、微膨胀、抗压强度高、抗高温、性能稳定、渗透率低等优点。为低压易漏失井、煤层气井以及浅层油气井等的成功固井施工提供了保障。(2)现场应用表明,高强度低密度水泥浆体系成功解决了传统水泥浆不能固油层的技术难题,对于提高固井质量、保护油藏产层、延长油井使用寿命
8、具有重要意义,值得大力推广。参考文献：1 王保记. 平衡压力固井优化设计与实时监测技术M .北:石油工业出版社, 19992罗长吉,李杨,赵永会. 固井技术M . 北京石油工业出版社, 1999 3 周仕明. 优质高强低密度水泥浆体系的设计与应用 J . 钻井液与完井液, 2002 4 张宏军, 杨亚新, 林晶. 高强超低密度水泥浆体系研究 J . 钻采工艺, 20065 黄柏宗. 紧密堆积理论的微观机理及模型设计 J . 石油钻探技术, 20076 李坤,徐孝思,黄柏宗. 紧密堆积优化水泥浆体系的优势与应用 J . 钻井液与完井液, 2002 7 丁世东. 国内外固井技术现状及发展趋势 J . 钻井液与完井液, 2002
