固井技术现状与发展趋势(2)

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国内西南石油学院等单位研究开发了较先 进的固井计算机模拟与设计软件。
国内各油田都有自己的固井设计软件。但 软件的先进性、科学性及功能方面还需要 提高。
固井现场施工实时监测及作业评价系统应 用还不广泛。
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固井技术一直是随着钻井技术的进步而发 展的。
固井基本水泥研究与应用方面，主要表现在研究投入不 足、基本水泥种类很少，且应用更少。
在油井水泥外加剂研究方面，中国经历了引进、 仿制、自行研究和配套的过程。到目前为止，已 形成了11大类100多个品种的水泥浆外加剂，基本满
足了国内油田开发的需要。在分散剂、低温防气窜剂、 常规性能降失水剂等性能方面已接近或达到国外先进 水平。
阿曼石油开发公司(PDO)采用密度为2.40g／ cm3的高密度水泥浆技术成功地解决了Sarmad 油田井深为4800m的深井膏盐层的高压固井问 题。
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哈里伯顿公司应用泡沫水泥浆替代常规漂珠低密度水 泥浆固井取得了良好的现场应用效果。泡沫水泥浆由 净浆、氮气、稳泡剂及水泥浆处理剂组成。
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在防气窜水泥浆性能评价与预测研究方面， 国内外有许多评价和预测水泥浆防气窜性 能的模式与方法 ，它们考虑气井气层压 力、浆体结构、水泥浆密度、返深等因素。 可以有效地指导防气窜固井设计。
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该项固井技术是指在泥浆中加入一些可水 化的材料，使钻井液可在一定条件下转变 成具有一定强度的固井液的技术。
现有的固井技术基本适应了油田勘探开发 的需要。
随着油气勘探开发的深入，固井技术也将 得到进一步的完善和发展。
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谢谢！
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国内通过研究，在水泥和配浆水中分别加入两种发泡剂， 在混浆时发生化学反应生成氮气，通过稳泡剂使之形成稳 定且相互独立的泡沫水泥浆，化学泡沫水泥浆在国内很多 油田应用取得了较好的效果。
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人们对环空气(水)窜的形成原因、影响因 素、气窜的物理过程、预测方法及防气窜 水泥浆体系做了大量的研究工作，先后研 究开发了膨胀水泥、延缓胶凝水泥、触变 水泥、可压缩水泥和非渗透乳胶水泥等多 种防窜水泥浆体系 。
今后应进一步加强MTC水化机理研究和 MTC固化物高温高压及长期力学性能研 究，简化现场施工工艺，拓宽其应用范围。
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尾管悬挂器、双级注水泥器、套管扶正器、 套管外封隔器及常规的工具附件，基本满 足了现场固井技术要求。固井工具质量及 可靠性已接近国外产品水平。
与国外相比，中国在可旋转的尾管悬挂器、 带封隔器的尾管悬挂器、多级固井工具及 大位移井固井的专用固井附件方面有较大 差距 。
于混凝土水泥浆技术，利用颗粒级配原理，通过优化 水泥及外掺料颗粒直径分布(PSD)，优选3种以上不同
直径的颗粒，使单位体积内固相颗粒增加，尽量降低水泥浆 水灰比，提高水泥石的抗压强度和降低水泥石的孔隙度和渗 透率。
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密度为1.20g／cm3的低密度水泥浆，24h抗压 强度大于14MPa，水泥石的渗透率和孔隙度明 显小于常规水泥浆；
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我国已完善了8种油藏14种固井技术，原 来许多如尾管固井、双级固井、水平井固 井等特殊固井工艺已普遍使用，逐步演变 成常规固井技术。
但与国外相比，我国在超低密度水泥浆固 井、超高密度水泥浆固井、超深井超高温 固井，等方面仍有较大差距。
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我国自1992年开始对MTC固井技术进行 了大量的研究与应用工作，已全面掌握了 钻井液转化为水泥浆的激活、性能控制和 现场施工技术，现场已应用几百口。
研制开发了尾管悬挂器、双级(多级)注水 泥器以及扶正器等；
固井计算机模拟、仿真与监控技术，提高 了固井方案设计、现场施工的准确性、针 对性和科学性。
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1、基本水泥。基本水泥增加了酸溶水泥、 高细度水泥、波特兰水泥与高炉矿渣混合 物、可储存液体水泥和合成树脂水泥。
2、外加剂。应用油井水泥外加剂已成为 解决各种复杂固井问题、提高固井质量和 保护油气层的主要技术手段。据美国统计， 固井外加剂的用量占油田化学剂的38％。
为解决水平井尾管固井中由于井斜大， 造成座挂铜球无法到位实施憋压座挂的技 术问题，国内研制开发了专门用于大斜度、 水平井尾管固井的送球器。
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美国道威尔—斯伦贝谢公司提出了有效层流固井 技术，在无法实现紊流的条件下采用有效层流固 井技术取得了较好的现场应用效果。
中石化石油钻井研究所针对深井不规则井眼水泥浆顶 替效率低的技术问题，提出了紊流—塞流复合顶替技 术，通过理论分析提出在不同井径条件下同时实现紊 流和塞流的水泥浆流变性能要求以及相应的水泥浆流 变性能设计方法。较好地解决了深井井眼不规则的固 井问题。
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国内外普遍研制开发了相应的注水泥动态 模拟与设计系统，提高了固井设计的针对 性和准确性。
美国LANDMARK、道威尔—斯伦贝谢、 哈里伯顿公司都拥有先进的固井设计及作 业评价系统。
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美国是生产成套固井设备的主要厂家，主 要包括哈里伯顿、道威尔—斯伦贝谢和BJ 公司，中国主要是江汉石油管理局第四石 油机器厂。
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（1）降失水剂。研制开发了适应更宽温 度和密度范围、抗盐和抗高温的高性能降 失水剂。
（2）用于深水固井的特殊外加剂。 （3）泡沫水泥浆外加剂。 （4）改善水泥石性能的外加剂。 （5）满足特殊地质条件下的水泥外加剂。
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1、CemCRETE固井技术
为解决异常压力固井问题，道威尔—斯伦贝谢公司 于1998年底研究开发了CemCRETE技术。该技术基
胜利、辽河、滇黔桂、长庆 等许多油田 已推广应用。
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为适应水平井、大位移井固井要求，美国哈里伯 顿等公司相继研制开发了滚珠式刚性扶正器、井下 启动刚性扶正器、套管漂浮接箍等。
为解决漏失层、气层等特殊复杂地层固井问题，美国 贝克—休斯公司研制开发了水泥浆膨胀的长裸眼封隔器，可
通过水泥浆进行膨胀永久性封隔地层，取代注水泥作业，并 能在封隔器上进行射孔作业，满足测试、生产需要。
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为适应欠平衡钻井技术的需求，美国贝 克公司研制开发了在欠平衡条件下，下入 尾管专门井下装置，从而保证了全过程欠 平衡作业的实施。
遥控水泥头。减少了开挡销释放胶塞的 时间，保证了施工的连续性。
水泥浆的密度最高可精确控制在2.64g／ cm3以内。
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为了适应固井技术不断发展的需求，国内 外普遍加大了水泥浆实验仪器开发力度。
除常规的失水仪、稠化仪、胶凝强度仪外， 美国CHANDLER公司于2000年研究开发 出了用于模拟和评价注水泥环空气窜的最 新仪器——7150型水泥浆气窜模拟仪。
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▪ 国内多数抗盐、抗高温外加剂适应120℃ 以上的外加剂种类很少且性能不稳定；
▪ 对减少或防止高温强度衰退的硅质材料研 究较少且质量不稳定；
▪ 中国油井水泥外加剂普遍各自为政，配伍 性较差；
▪ 因投入关系，我国平均使用一吨油井水泥， 外加剂消耗量为0.057吨，国外为0.17吨。
固井技术现状与发展趋势(2)
第一页，共28页。ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
固井作业是油气井钻井工程中最重要的环 节之一，其主要目的是封隔井眼内的油层、 气层和水层，保护油气井套管、增加油气 井寿命以及提高油气产量。
自1903年开始固井以来经过近100年的努 力，国内外固井技术有了一定的进步。
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油井水泥的扩充与完善，油井基本水泥由一 两种发展到13种；
油井水泥外加剂已发展到14大类200多个品种； 普遍采用计算机控制技术对配浆过程进行连
续监控，注水泥设备向操作自动化、密度控 制精确化方向发展； 复杂的地层固井技术日趋完善，研究开发了 适应高压气井、低压易漏失井、多压力系统 以及深井超深井高温固井配套技术。
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小井眼固井、水平井固井、分支井固井和 大位移固井等特殊工艺井固井技术；
该技术有利于提高固井质量，尤其是有助 于改善第二界面胶结质量，自80年代研究 应用以来，一度在固井界引起极大的关注， 被认为是传统固井作业的一次革命。
淡化了顶替效率及顶替技术。
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美国在开采了56年的某油田14口井中应用 了多功能钻井液技术，结果表明，固井成 功率从原来的28％提高到65％，单井成本 节约8万美元 。
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（一）油井水泥与外加剂 从1990年开始，中国颁布了“油井水泥”
新标准，淘汰了75、95和120℃老的水泥 标准，已完成了油井水泥向API标准过渡， 提高了油井水泥的质量。 大庆油田为解决低温水泥石早强问题，与 有关水泥生产厂家研究并应用了高铝水泥， 取得了较好的效果。
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