16-青海油田高温、高压小间隙固井技术概述.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * 青海油田高温、高压小间隙固井技术 西部钻探青海钻井公司 青海油田高温、高压小间隙固井技术  前言 高密度水泥浆体系的研究 高温、高压水泥体系的室内研究 应用实列 认识和建议 西部钻探青海钻井公司 超高流动性、低失水水泥浆配方体系研究 近几年来，随着青海油田勘探、开发进程的深入，越来越多的探井井深超过了4500米，深井固井问题历来是青海油田固井工作者密切关注的问题，随着钻井深度的增加，固井问题越来越多，如高温高压，水泥材料变脆，化学材料降解、分解、发泡、絮凝，水泥浆游离水大增等。这些都使得固井质量与浅井相比控制难度更大。 1前 言 西部钻探青海钻井公司 青海柴达木盆地的许多深井，其井底静止温度多超过了140度，尤其在南翼山地区，由于该区块地温梯度高达4.3度/100米，井底静止温度常常在160度以上，这样的条件对水泥石的高温稳定性、水泥浆的稠化时间提出了更高的要求。我们从以下几点来解析高温水泥浆体系固井技术。 高温下 C-S-H 凝胶会变质成α-C2SH晶体而破坏了水泥石内部结构，从而导致水泥石强度下降。如左图所示 图5强度随养护温度的变化关系图 2高温、高压水泥体系的室内研究 高温水泥浆体系固井技术 图6强度随养护压力的变化关系图 西部钻探青海钻井公司 当掺入一定量的硅粉把散装比降到 1.0 左右,抑制向α-C2SH 晶体的转化而形成一种C5S6H5高强晶体，从而使水泥石保持较高的强度。如下图所示：可以看出：硅粉加量宜选为35％左右，且宜选用中等比表面积的硅粉。因此，我们在水泥浆配方体系中加入30%-35%的石英砂来增加水泥石的热稳定性。 以南10井列，完井井深4100米，下入Φ139.7mm的油层套管，电测井底静止温度167.6度，循环温度：120度，我们应用了抗高温水泥浆体系，在水泥浆配方中加入了中等比表面积、35%的石英砂，其48小时强度为24MPa,完全满足了该井的固井需要，固井质量优质。 2高温、高压水泥体系的室内研究 高温水泥浆体系固井技术 西部钻探青海钻井公司 柴达木盆地的探井钻探过程中，经常会遇到高压水层，泥浆密度多为2.0 g/cm3以上，因此，在柴达木盆地该类井的固井过程中，高温降失水剂、加重材料的选择和应用对加重水泥浆体系有着重要的意义。降低水灰比是一种最简单的方法，但其主要缺点是无法同时获得满意的失水控制和流变性能，也难以保证不发生固相沉降。可配制的最大水泥浆密度为2.16g/cm3。 添加加重剂是一种高密度材料：颗粒粒度分布应与水泥相容，太大易沉淀，太小易增稠；用水量要少；在水泥水化过程中呈惰性，与其它外加剂相容性好。我公司目前所用的加重材料有两种：重晶石（BaSO4）和赤铁矿（Fe2O3）。 3高密度水泥浆体系的研究 西部钻探青海钻井公司 加重剂加量(％) 水泥浆密度 1.9 2.2 2.3 2.4 2.0 0 20 40 60 80 100 120 140 赤铁矿 钛铁矿 重晶石 图8加重剂加量与水泥浆密度的关系 我们在柴达木盆地加重水泥浆固井中，依据泥浆的密度不同，加入不同的加重材料来提高水泥浆的比重，由于考虑水泥浆体的流动性能和现场施工的混拌难度，我们在水泥浆密度小于2.1 g/cm3的配方体系中采用重晶石加重，水泥浆密度大于2.1 g/cm3的则采用赤铁矿加重。 3高密度水泥浆体系的研究 西部钻探青海钻井公司 在2004年9月，位于柴达木盆地西部坳陷区红沟子构造的沟六井，该井三开井段实际用Φ215.9mm钻头钻至3482 m时，遇高压盐水层发生井溢，下入Φ177.8mm尾管，主要目的封固高压盐水层。我们在水泥浆配方体系中加入了一定比列的赤铁矿，使水泥浆的密度高达2.24 g/cm3以上，水泥浆性能较好，现场施工水泥浆密度达到设计要求，固井质量合格。 3高密度水泥浆体系的研究 西部钻探青海钻井公司 在柴达木盆地的许多深探井固井中，套管与地层的间隙常常只有十几个毫米，且都有较长封固段，水泥浆体系如果没有相当好的流动性就会造成固井过程施工压力偏高，导致固井井漏，甚至现场施工安全；水泥浆体系如果没有足够小的失水就会造成固井过程中水泥浆失水较大、环空堵塞、蹩泵，导致整个固井失败。 4超高流动性、低失水水泥浆配方体系的研究 西部钻探青海钻井公司 我们经过实验室多次反复试验，确定高温高压水泥浆配方体系中应用液体降失水剂M89L加固体分散剂SXY，由于液体降失水剂和固体分散剂同时具有较强的加大水泥浆流动性的作用。因此，在一