用于实体膨胀管固井的韧性防气窜水泥浆的生产技术
高技术研究引领科技创新——中国海油“十五”科技成果回顾
南海莺琼盆地高温超压地层固井 工艺技术 ， 主要由高温超压地层 固井 防气窜工艺技术和高温超压地层固井 复杂情况处理 技术两部分组成 。 本项 种适合于渤海油田砾石充填防砂完井 技术是利用增加水泥浆气侵阻力和补
三 、渤 海 稠 油 油 田 开 发 方式 的深部调剖体系； 设计 并研制 出 偿水 泥浆 失重压 力 降双 作 用的新概
锦州 ２ － 南 ；盘活 了旅大 ２ － ５ｌ ７
２ 旅大 ３ － 特稠油油 田群 ； 、 ２２ 发现 了 旅大 １－１ ０ 、旅大 ５ ２ － 与旅大 ４ ２ － 等 油 田； 滚动勘探 、 评价 了渤 中南 凹中
浅 层油气藏群 。 以上成果 共获得 三级 石油地质储量 ５ ２×１ 。 ． ０ ｍ
深水 扇沉积 ， 并影 响到南海扩张和珠
江流域演 变的 ２ ． Ｍａ重大地 质事 ３８
注水油 田时移地震动态监测 ， 多项成
果 已在 Ｓ ３ －１ 田得到应用。 Ｚ６ 油 为发展海上天然气藏的地震勘探 技术 ， 针对东海陆架盆地 复杂天然气 成藏特点 ，国家 ８３ ６ 计划立项研 究了
及提 高采收率技术
渤海稠油油 田提高采收率综合项 目组经过两年的技术研究与攻关获得
重大突破 。 研究开发的钻井压裂技术
了一套适合渤海 油田特点的调剖注聚
一
念， 建立了防窜水泥浆体系。 开发研制
了抗 １０ ８ ℃循环温度下密度为 １９ ～ ．０
体化 自动 控制撬 装注入设备； 开发
了疏水缔合聚合物驱数值模拟软件和
标处理技术 、 密集断裂带精细构造 解
释技术 、差连通性储 层预测技术 、各
勘探和 天然 气的发现成效 显著 。
向异性混合花 岗岩储层预测技术 、 潜 山裸眼产液剖面定量测试技术及零压 差复合渗壁防砂综合降粘技术等 ６ 套 新技术 。 渤海勘探获得了又一勘 探新 成果 ，发现 、评价 了全国最大 的太古
深井及超深井固井技术应用简析
改善薄水泥环的力学性能以满足后期施工的要求。
5
有：
双层组合套管、特制套管（如特厚壁套管）。
（2）优选抗盐水泥浆体系。目前国内外在解决盐
结论
（1）在深井及超深井的固井过程中，保证良好的井
（1）防止盐膏层挤毁套管通常采用的套管柱结构
眼质量和掌握地层温度及压力梯度是固井施工的前提
目前该技术不断发展为解决压力敏感地层和窄压力窗
口条件下固井的有效技术手段。
2021 年第 6 期
3
西部探矿工程
盐膏层固井技术应用
在深井及超深井固井施工的过程中，当进入海相
（1）采用新的井身结构或钻井工艺如钻后扩眼、随
钻扩眼等技术，增大环空间隙，改善流体流动通道；
地层以后，由于盐膏层的存在，对固井带来了一系列的
2021 年第 6 期
31
西部探矿工程
深井及超深井固井技术应用简析
唐
炜*，
余
建，
宾国成
（中国石油川庆钻探工程公司井下作业公司，四川 成都 610052）
摘
要：近年来，随着勘探开发力度的加大，深井及超深井的数量日益增多，固井技术措施及水泥浆
体系一直是关注的重点。结合深井固井防气窜、压力敏感及窄安全密度窗口、盐膏层固井、小尺寸井
浆混配而成，不仅能增加孔隙压力，还具有微膨胀的特
同井深处的压力略高于地层压力，具体体现在施工过
性。
程中根据各类型流体在井筒内的位置和动压力的变化
2
压力敏感及窄安全密度窗口地区固井技术
深井及超深井地层条件复杂，在同一开次的井眼
条件下存在相对低压的易漏层，在固井作业注水泥过
不断调整井口压力，最终实现对地层的压稳和防漏。
可膨胀管关键技术及机理简述
可膨胀管关键技术及机理简述【摘要】为应对在石油钻井工程中堵漏、修复、防砂和防塌等技术难题，国内外开始研究可膨胀管技术。
现如今可膨胀管技术已经成为石油工业领域发展迅速的技术之一。
国外已成功应用可膨胀管技术，国内对于该技术也相应的进行了理论研究和室内室外实验。
可膨胀管技术可用于多种类型油井的建井、完井及固井作业。
其使用范围相对来说比较广，从陆地到浅海，甚至到深海。
本文针对可膨胀管关键技术及膨胀机理进行简述。
【关键词】完井及固井；可膨胀管技术；石油工业领域可膨胀管技术就是将下到井眼中的钻井管柱，在管材塑性变形区域内，通过液压或机械驱动锥体，使管柱径向膨胀并发生永久塑性变形，达到所需生产管柱内径，从而“节省”井眼直径、缩小钻孔尺寸的一种钻井新技术。
该技术最终目标是可用同一种直径的钻头钻进，并用同一种直径的套管完井，优质快速、高效地钻达预定层，实现同一直径的钻井、完井、固井，能提高钻井作业效率和固井质量，以及改善现有的井身结构和解决修井系列难题，降低成本，提高经济效益。
本文对可膨胀管的关键技术进行阐述并对可膨胀管发展提出建议。
1.可膨胀管关键技术1.1可膨胀管材料的挑选可膨胀管在塑性变形区域内膨胀[3]（见图1），这就要求其材料在膨胀过程中应具有良好的塑性变形能力，低的屈服强度和屈强比、足够的抗拉强度、良好的塑性、冲击韧性和抗腐蚀、磨损及断裂等性能[4]。
许瑞萍等通过实验研究，提出了可膨胀管材料铁基膨胀合金设计准则，认为可膨胀管材料应具备高塑性、高强度、高加工硬化率和强塑性等特点，可采用材料在外加应力的作用下，发生奥氏体γ转变为ε马氏体相变来提高材料的强塑性[5]。
目前所用的可膨胀管材料是经过特殊热处理后普通油田管材用的钢材，热处理后能增加材料的塑性、延展性和断裂韧性，降低缺陷敏感性[6]。
理论和实践证明，管体在膨胀后，管体长度将收缩3%～4%，壁厚将减少3%～6%；管柱在膨胀后其抗拉强度有所增加，但抗外挤压强度会下降至膨胀前的50%～60%，其原因普遍认为是金属的包辛格效应造成的。
浅层气井防气窜固井技术
浅层气井防气窜固井技术1. 前言- 简介气井的基本特征和运行环境- 引出浅层气井防气窜固井技术的重要性和必要性2. 浅层气井防气窜固井技术的基础理论- 固井液物理性质及其在固井中的作用- 气井气体运动规律及原理- 固井工艺设计的重要性和基本流程3. 浅层气井防气窜固井技术的关键技术- 固井液性质的调整与优化- 浅层气井的井深和井眼直径的适当选择- 固井管柱设计和下入技术的选择- 固井完整性测试技术和限制瓶颈的克服- 活动水泥环设计和优化4. 浅层气井防气窜固井技术的案例分析- 对比分析不同固井工艺的优缺点- 分析浅层气井防气窜固井技术的实际应用效果- 探讨困难与问题的解决方法5. 结论- 总结浅层气井防气窜固井技术的主要技术和优势- 强调该技术在气井开发中的重要作用和发展前景- 展望未来该技术的发展方向和必要性。
第1章：前言气井是采气工程中重要的组成部分，由于气体产量高、排放压力大，气井的完整性和安全性是采气工程运行的首要保障。
在固井过程中，气窜可能会对井筒壁、地层接口和设备造成破坏，会对采气工程造成严重的安全和经济损失。
为解决气窜的问题，工业界和学术界一直在研究和开发新的防气窜技术。
目前，浅层气井防气窜固井技术是一个被广泛研究和应用的方向。
本章节主要介绍气井的基本特征和运行环境，以及浅层气井防气窜固井技术的重要性和必要性。
一、气井的基本特征和运行环境气井是一种用于采集天然气的井，它们通常比石油井更深、更细、更脆弱。
气井特别是浅层储层井群，地层和岩心层比较薄，压力和温度较低。
与石油井相比，气井的气体产量比较高，气体压力和温度比较低，密度和粘度比较小。
在固井过程中，需要针对这些特点进行合理的工艺设计和材料选择，保证固井液的稳定性、粘度和密度，并避免引发气井气窜。
二、浅层气井防气窜固井技术的重要性和必要性气窜是一种气体从井筒进入井口的窜出现象。
气窜是一种比较罕见的井控问题，但禁不起半点忽视。
一旦气窜发生，可能会对设备、地层及环境造成破坏和影响，增加企业经济和安全事故的风险。
页岩气水平井固井技术研究进展
页岩气水平井固井技术研究进展页岩气水平井固井技术研究进展随着能源需求的日益增长，页岩气逐渐成为了替代传统石油天然气的重要资源。
水平井作为主要的生产工具，其固井技术成为了页岩气开发中的重要问题。
近年来，国内外学者针对页岩气水平井固井技术进行了研究，本文就其研究进展进行了综述。
一、水泥固井技术水泥固井是目前水平井固井技术的主流方案，其通过注入水泥浆将套管与井壁固定，防止井壁侵蚀和漏失油气。
然而，页岩气水平井中存在的大量细小裂缝会导致水泥浆的染浸，影响其固结力，并产生裂缝，从而使油气渗漏。
因此，国内外学者在水泥固井领域的研究主要围绕水泥改性与水泥浆稳定性。
其中，P. L. Dürig等(2015)提出了一种纳米级碳酸钙在水泥胶凝体中的应用，该技术能够形成更致密、更均匀的水泥固结体，并使固井力度提高60%以上。
另外，A. C. Boivie等(2018)研究了不同温度下水泥胶凝体的强度和耐久性，发现在较高温度下固井效果更佳。
同时，X. Chen等(2019)通过添加聚丙烯酰胺( PAA)改善了水泥浆体的流动性，并提高了固井效果。
二、环氧树脂固井技术除了传统的水泥的固井技术，针对页岩气开发中水泥固井存在的问题，环氧树脂固井技术被提出。
与水泥固井相比，环氧树脂具有更高的渗透性和粘附性，可以更好地填补井壁的裂缝和孔隙。
因此，为了提高环氧树脂固井的效果，国内外学者进行了一系列相关研究。
其中，B. Li等(2016)研究了环氧树脂固井的最佳浓度、固化时间和接触时间，提高了固井效果并减少了漏失。
同时，Q. Zeng等(2018)通过与水泥固井技术的组合应用，有效地提高了固井的完整性和耐久性。
三、石墨烯增强固井技术石墨烯具有极高的强度和导电性，其与水泥等材料的复合可以有效地加强其力学性能。
因此，石墨烯增强固井技术被提出，并取得了一定的研究进展。
例如，L. Huang等(2019)研究了石墨烯在水泥浆体中的添加量，发现当石墨烯/水泥比例为0.25%时，固井力度可提高71.6%，漏失率降低至0.8%以下。
长庆固井简介.pptx
•
到 施
目前为 工任务
至。三，根.工据水程水平技平井术井研固固究井井院难水共点泥完，成研浆气究体井 开系水发：平了井适合10水多平口井的固固井井的设水计泥及浆现体场
系，其具有低失水，（失水量小于50ml）零自由水，水泥浆稳定性好，
稠化时间可调等特点。现场施工顺利，固井合格率100%。
• 4.低密高强水泥浆固井水泥浆体系 • 采用紧密堆积理论和颗粒分布技术进一步提高低密度水泥的强度,不同密度低密
高强水泥浆强度和普通低密度水泥浆强度对比 .
第7页/共20页
• 在陕242井欠平衡钻井后，为了检验上部砂岩地层的含气量情况，采用低密高强水泥浆封固生产层（完井方 式为挂尾管固井完井），也取得了良好的效果。水泥浆性能如下：
• 水泥浆性能指标: 密度：1.90g/cm3—2.60g/cm3； 水泥石抗压强度：盐膏层≥10MPa/48h/110℃； 高压气层
≥18MPa/24/140℃ 稠化时间：满足固井安全施工要求 失水量：≤100ml/7MPa/30min/140℃。
• 隔离液主要指标：密度：1.05g/cm3—2.45g/cm3；抗温性：0℃-150℃。
• 密 度：1.30g/cm3 • 稠化时间：188min(70℃/35Mpa) • 抗压强度：16.6Mpa/24h; 19.2Mpa/48h（70℃） • API失水量：41ml(70℃/6.9Mpa)
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• 该体系二在．长庆防气气田使窜用水4年泥来，浆固体井2系00口井以上，形成了在现场固井施
第5页/共20页
• 3．泡沫低密度水泥浆
•
长庆用泡沫水泥浆是在水泥中加化学发泡剂及稳泡剂,生成氮气后形成稳定的微小气泡。密度可降至
智能凝胶尾追微膨胀水泥套损井化学堵漏技术
智能凝胶尾追微膨胀水泥套损井化学堵漏技术随着油气井堵漏技术的不断发展，越来越多新的化学、物理、机械等技术被应用于堵漏领域，为油气井的安全生产提供了有力的支持。
智能凝胶尾追微膨胀水泥套损井化学堵漏技术就是其中之一。
本文将从该技术的原理、技术特点、应用效果以及未来展望等方面进行详细阐述。
一、技术原理智能凝胶尾追微膨胀水泥套损井化学堵漏技术是一种以水泥为主的化学堵漏技术。
其原理基于水泥自降解和凝胶阻剪效应的特性，结合了智能凝胶尾追微膨胀技术，可以实现更高效的化学堵漏。
它的基本原理是利用智能凝胶的自身渗透性和凝胶量增大的特性，通过漏失套管尾部形成的“微膨胀环带”扩张能力，预先填充水泥浆料，在井下充分混合，在温度和压力的作用下，锁定预先设计的充填位置，从而构建稳固的化学阻剪体系，达到封堵套损井的目的。
二、技术特点1.高耐热、高强度，能够在高压、高温环境下长期稳定地存在。
2.具有自动堵漏和自修复功能，即使井道出现渗漏，智能凝胶可以根据渗漏情况，自动追随并压缩到渗漏处，使之引导至预定充填区域。
3.凝胶较硬，充填量适中，不致影响油管的通畅；同时具有微膨胀性，能够填补井壁微小空隙，强化化学结构阻剪效应。
4.具有良好的水泥活性，便于与水泥水溶性物质反应，形成坚固的化学固化物，确保长期堵漏效果。
三、应用效果智能凝胶尾追微膨胀水泥套损井化学堵漏技术在我国的油气井堵漏工程中得到了广泛应用，并取得了一定的效果。
应用智能凝胶尾追微膨胀水泥套损井化学堵漏技术后，有效阻断了套管漏失位置的污水涌出，从而保证了井下污水的稳定排放，增强了生产的连续性和稳定性。
同时，该技术利用化学物质代替传统机械阻塞，避免了原油振动波导致的机械堵塞易脱落、碎裂等缺陷，大大提高了堵漏的稳定性和持久性。
四、未来展望随着油气井深度和井下环境的复杂化，智能凝胶尾追微膨胀水泥套损井化学堵漏技术将面临新的挑战和发展机遇。
在技术研发上，将尝试添加新型智能凝胶材料，不断提高该技术的渗透性、强度和韧性，扩大其适用范围。
2水泥浆的性能及其提高固井质量措施
2水泥浆的性能及其提高固井质量措施水泥浆是固井工程中一种重要的材料，用于封隔油井或气井中的不稳定地层和防止油气泄漏。
水泥浆的性能直接影响固井质量，因此需要采取相应的措施来提高固井质量。
本文将介绍水泥浆的性能及其提高固井质量的措施。
1.水泥浆的性能：1.1流动性：水泥浆需具有良好的流动性以便于泵送，减少泵送阻力，保证浆液均匀输送，以达到完整充填井筒和充分密封的目的。
1.2成型性：水泥浆需具有良好的成型性能，能够在固井过程中保持稳定的形态，不发生分层和分离现象，以防止泥浆裂缝的产生。
1.3强度：水泥浆的强度是评价其固井质量的重要指标之一、水泥浆需具有足够的强度以保证井壁充分固化，防止油、气外溢和地层破坏。
1.4密封性：水泥浆需具有良好的密封性能，能够有效封隔井筒和地层之间的间隙，以阻止油、气向井口移动或外泄。
2.提高水泥浆固井质量的措施：2.1添加剂的选择：根据不同的需求，可向水泥浆中添加适量的防失水剂、增稠剂、降粘剂等，以改善浆液的流动性、成型性和抗裂性。
2.2水泥浆配合比的合理设计：通过控制水泥与水的比例、增加掺合料的使用量等措施，调整浆液的流变性能和强度，以达到最佳的固井效果。
2.3水泥浆的施工工艺控制：包括搅拌时间、搅拌速度、搅拌工艺等，合理控制工艺参数，防止泥浆分层、分离等问题的发生。
2.4浆液充填和固化过程的监测控制：通过实时监测浆液的流动性、密封性和强度等指标，及时调整固井操作参数，保证水泥浆的质量和固井效果。
2.5精确的固井设计和施工方案：根据具体的井况、地层条件和固井目标，制定合理的固井设计和施工方案，以确保水泥浆在封隔地层和保护井筒方面的有效性。
综上所述，水泥浆的性能对固井质量具有重要影响。
需要通过选择适当的添加剂、设计合理的配合比、控制施工工艺和监测固井过程等措施，来提高水泥浆的性能和固井质量，从而保证油井或气井的安全和可靠运营。
国外膨胀管技术的发展与应用
国外膨胀管技术的发展与应用 编译:马洪涛(胜利油田钻井工艺研究院)审校:纪常杰(大庆油田工程有限公司) 摘要 膨胀管技术是石油工业中迅速崛起的可明显降低钻井完井成本的一项新技术。
威德福公司在可膨胀防砂筛管领域居于领先地位,其膨胀管技术分为三类:可膨胀割缝管、实体膨胀管和膨胀系统。
哈里伯顿公司的膨胀产品包括可膨胀筛管系统和可膨胀尾管悬挂器/封隔器系统,这两种系统都经过了大量的室内和现场试验。
Enventure公司开发了三种实体膨胀管产品:可膨胀尾管系统、套管井衬管系统和可膨胀尾管悬挂器系统。
贝克石油工具公司的可膨胀产品包括可膨胀尾管悬挂器系统、六级分支井完井系统、可膨胀裸眼完井系统、套管补贴系统和膨胀封隔器。
基于世界各大公司膨胀管技术上的发展与应用,文章针对我国膨胀管技术现状提出了相关的看法和建议。
主题词 膨胀管技术 膨胀系统 实体膨胀管 可膨胀割缝管 商业应用一、膨胀管技术发展回顾最近几年膨胀管技术呈现爆炸式大发展,该技术对石油工业将产生革命性的影响。
例如等径井眼技术,一旦成熟,将极大地降低油井成本,并完全消除常规套管程序的缩径效应,井可以钻得更深,而总井深处的套管内径与常规井相比反而增大。
目前世界上提供膨胀管技术和膨胀产品的公司主要包括威德福公司、Enventure环球技术公司、哈里伯顿公司、贝克石油工具公司、斯伦贝谢公司以及RE AD油井服务公司。
另外,俄罗斯的鞑靼石油研究设计院的膨胀管技术也得到了广泛应用。
1,威德福公司自1998年以来,威德福公司一直在可膨胀防砂筛管(ESS)领域居于业界领先地位。
该技术发展迅速,目前已经成为降低成本、提高产量的标准方法。
该公司还对实体膨胀管技术进行了大规模研究与开发。
该公司的膨胀管技术分为三类:可膨胀割缝管(EST)、实体膨胀管(STE)、膨胀系统。
(1)可膨胀割缝管威德福公司的可膨胀割缝管包括以下三种类型:可膨胀防砂筛管(ESS)、井下衬管系统(ABL)、可膨胀完井尾管(ECL)。
防气窜水泥浆在DK25-1井的应用
一、概述
DK25-1井是西北油田分公司部署在桑东2号构造西部一口评价井，设计井深为5960m，该地区地质条件复杂，断层多，存在多套压力系统，该井钻探的主要目的在于评价DK25井西部强振幅+串珠反射特征发育带的储层发育特征、含油气及产能，落实评价三叠系、石炭系低幅度构造含油气性。该井二开￠241.3mm井眼在石炭系卡拉沙依组钻井施工时发生溢流，钻井液密度由设计最高1.30g/cm3提至1.45 g/cm3才压稳满足继续钻井施工。下部钻开地质预测的巴楚组、恰尔巴克组2套气层，气层段长达551米，气层较多压稳困难；下套管、固井时易发生井漏，水泥浆密度高，替浆排量小固井质量难以保证。通过下套管前优化地层承压方案，优选水泥浆体系，采用微膨胀防气窜双凝双密度水泥浆体系；制定安全、合理的固井施工技术方案。使得套管安全下入并顺利完成固井施工，达到固井质量评价优秀。
2、水泥浆体系优选
(1)采用密度1.50g/cm3的隔离液，有效隔离钻井液和水泥浆，冲洗井壁，提高顶替效率；隔离液与钻井液和水泥浆需要有良好的相容性。
(2)水泥采用稳定、与外加剂配伍性好的阿克苏G级水泥，优选性能稳定、配伍性好、不损害早期强度的外加剂体系。
(3)一级领浆采用密度1.90g/cm3防气窜水泥浆体系，尾浆采用密度1.88g/cm3抗高温短候凝防气窜体系；二级1.90g/cm3防气窜水泥浆封固0-1000m；1.60g/cm3低密度水泥浆封固1000-4000m。
[4]刘保记.平衡压力固井优化设计与实时监测技术[M] .北京:石油工业出版社,1999. 2.
P110
12.65
FOX
5197.93-5841.32
双级箍
177.8mm
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《完井与井下作业》综合复习资料
《完井与井下作业》综合复习资料一、判断题（对的打“√”，错的打“╳”）1、同一类型的油气藏可采用不同的完井方式。
2、目前射孔作业用的射孔弹一般为高压聚能射孔弹。
3、低渗油气藏的孔隙度和渗透率很低，因此受污染的程度较小。
4、国外常用API度表示原油的密度，API度越大，表示原油的密度越大。
5、分支井技术是对水平井技术的发展和改进。
6、与射孔完井方法，衬管完井对产层的损害较大。
7、孔隙度大于20%的地层称为高孔隙地层。
8、一般砂岩的孔隙度较低，在砂质岩石中易形成孔隙性的油气藏。
泥页岩、碳酸岩等岩石的孔隙度一般都较高，易形成裂缝性油藏。
9、与普通的衬管完井相比，膨胀衬管完井具有更好的预防井壁坍塌及防砂效果。
10、分支井的完井方式分为1～6及6S 共7 个等级，其中1级完井难度最大。
11、在水泥中掺加大量的细石英砂可提高水泥石的抗高温性能。
12、裸眼砾石充填完井是直接在裸眼井筒内充满砾石的完井方法。
13、由于大多沉积岩地层具有层状结构，表现出各向异性，因此，在不同方向上岩石的渗透性具有一定的差异。
14、射孔相位角的大小对油井完善系数无影响。
15、采用衬管完井时，一般都要在衬管外注水泥固井。
16、高密度水泥浆体系可减小水泥浆失重引起的气窜，提高固井质量17、膨胀管柱主要有膨胀套管（或膨胀式衬管）和膨胀式管外封隔器等组成。
18、衬管完井方式属于敞开式完井底结构。
19、目前，化学防砂主要以化学固沙为主。
20、在水平井中广泛采用电缆传输射孔。
21、完井方式与油气层的性质和采油工艺有关。
22、射孔完井法是目前适用范围最广，采用最多的完井方法。
23、产层中的原油粘度在100 mPa.s以下的称为常规油层。
24、钻井液对产层的伤害与固相含量、颗粒大小及失水量有关，与产层性质无关。
25、裸眼砾石充填完井是在衬管与裸眼井壁之间充填砾石。
26、对裂缝型油气藏，最好采用水平井和裸眼或衬管完井方式进行开发。
27、裸眼完井可获得较高的油气产量，因此，它是目前最常用的完井法。
科技成果——精细控压压力平衡法固井技术
科技成果——精细控压压力平衡法固井技术
技术开发单位
中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司
适用范围
复杂超深井窄安全密度窗口地层固井
成果简介
在注水泥设计时，将环空流体的静液柱压力设计为略低于地层孔隙压力，然后借用MPD技术装置，通过节流产生的井口回压或直接在井口施加补偿压力，使固井过程中通过井口压力和环空流动摩阻实现平衡孔隙压力，避免循环流动阻力过大而压漏地层。
注水泥结束后环空继续施加补偿压力，防止水泥浆失重造成候凝期间环空窜流。
工艺技术及装备
1、固井浆柱结构优化设计技术；
2、压稳防漏施工参数设计技术；
3、全过程井口压力实时控制技术；
4、旋转控制头、回压补偿泵等精细控压钻井装备与精细控压压力平衡法固井模拟分析与设计软件。
市场前景
该技术有效解决了复杂超深井窄安全密度窗口地层固井难题，提高顶替效率，保障施工安全，提高固井质量，在川渝地区获得规模应用，成效显著，已逐步推广应用于塔里木油田山前构造等国内深井、超深井固井，具有广阔应用前景。
膨胀剂原理
油井水泥膨胀剂研究———膨胀机理及影响因素油气井内环空油、气、水外窜一直是国内外石油工程界普遍关注的突出问题,至今未能从根本上解决,给各国的石油工业造成了很大的经济损失。
因此,防窜材料及其作用机理的研究仍然是各国石油固井领域研究的热点之一。
1抑制水泥浆体收缩的措施———晶体膨胀剂国内外各大石油公司及科研院所针对油气井窜槽问题进行了长期的研究,先后采用了多种防窜技术,最终验证了Ｄｒｅｃｑ的看法:水泥浆体的收缩是造成地下流体窜流的核心因素,如不解决浆体的收缩问题,采取再多的工艺措施也是徒劳的[1]。
因此,对于水泥浆柱外部的窜槽采用膨胀水泥或水泥填充料来解决(如硅粉及胶乳),而对于水泥浆内部的窜槽则用降滤失剂和分散剂加以克服[2]。
综合考虑水泥浆失水和收缩的影响后,Ｓａｂｉｎｓ提出:在过渡时间内因水泥浆体积减缩引起的最大压力损失ΔＰ与失水引起的体积收缩率(ＦＬＶＲ)、水化引起的体积收缩(ＨＶＲ)和胶凝强度达到0.025ＭＰａ时水泥浆的压缩系数(Ｃｆ)之间存在如下关系[3]。
ΔＰ=(ＦＬＶＲ+ＨＶＲ)/Ｃｆ(1)显然,水泥浆体积收缩越小,水泥浆失水量越小或Ｃｆ越大,环空静液柱压力损失越小,防窜能力越强。
因此解决窜槽问题、提高固井质量的最佳方法是同时使用膨胀剂和降失水剂,最好是一剂双效。
1 1油井水泥膨胀剂的种类国内外使用的各类品牌的油井水泥膨胀剂达数十种,其组成为以下几类。
(1)无机盐。
4ＣａＯ·3Ａｌ2Ｏ3·ＳＯ3,Ｎａ2ＳＯ4,ＮａＣｌ,ＣａＳＯ4,ＣａＳＯ4·0.5Ｈ2Ｏ。
(2)金属氧化物。
ＣａＯ+ＭｇＯ[4],ＣａＯ,ＭｇＯ,ＣａＯ+Ａｌ2Ｏ3。
(3)金属粉末。
铝粉,铁粉,锌粉,镁粉等(4)有机材料。
橡胶粉等[5]。
例如,哈里伯顿的ＧＡＳＣＨＥＫ、ＧＡＳＢＡＮ、ＧＡＳＳＴＯＰ、ＵＰＥＲＣＢＬ;ＢＪ公司的ＢＡ29、ＢＡ61及中国的ＫＱ系列、ＱＪ625、ＺＧ系列、ＤＧ29等均为铝粉类发气剂。
中石油修井工程期末完整答案
中国石油大学远程教育学院《修井工程》期末复习题一、填空题1、目前油井完成中最广泛应用的方法是射孔法。
2、修井作业分井下作业和油水井大修两大类。
3、影响油井正常生产的原因主要包括油井本身的故障、油井结构的损坏、采油设备的故障三个方面.4、单相触电和两相触电中，两相触电是最危险的触电。
5、悬吊管柱（钻具、钻柱等）连接循环冲洗管线中固定部分和旋转部分的是: 水龙头6、大修过程中，泥浆泵主要是用于循环工作液、冲洗井底、鱼顶等。
7、常用钢丝绳子的捻制方法有左交互捻和右交互捻两种。
8、转盘是修井施工中驱动钻具旋转的动力来源。
9、修井作业设计主要有地质方案设计、工艺设计、施工设计。
10、清蜡的方法有机械清蜡、热力清蜡（电热清蜡）。
11、冲砂的方式有正冲砂、反冲砂和正反冲砂三种方式。
12、套管刮削过程始终保持反循环洗井。
13、窜通分为管外窜通和地层窜通（层间窜通）两种形式。
14、找窜的方式有声幅测井找串、同位素找串、封隔器找串。
15、封窜的方式有循环法封窜、挤入法封窜。
16、气举方式有正举和反举。
（见《修井工程》教材第99页）17、气举使用的气体最好是氮气。
（见《修井工程》教材第99页）18、检泵分为常规检泵和躺井检泵。
19、我国油田大规模应用的分层注水管柱有同心式和偏心式两种。
20、试注就是注水井完成作业后，在正式投入注水之前，进行实验性注水。
21、试注的目的在于确定地层的启动压力和吸水能力。
22、最难修复的套损类型是坍塌型错断（错断也算正确）。
23、套管补贴就是利用特制钢管，对破漏部位的套管进行贴补，采用机械力使特制钢管紧紧补贴在套管内壁上封堵漏点。
24、连续油管技术中依靠推、拉作用起下油管的装置是：注入头。
25、膨胀管技术就是将管柱（包括实体套管和割缝管）下到井底，以机械的或液压的方法，由上到下或由下往上，通过拉力或压力使管柱的内径扩大的技术。
26、膨胀管分为实体膨胀管（SET、膨胀割缝管（EST 和膨胀防砂管（ESS）三大类。
水平井固井技术
提高驱替钻井液效率的技术措施
套管扶正
在水平井固井中，套管的扶正问题比垂直井更为重要 。试验表明，套管扶正器的使用对提高顶替效率效果 明显。因为在水平井中液柱压力对井眼水平段的顶替 过程不再产生作用，使得在井眼下侧的狭窄环空中的 胶凝钻井液产生流动较困难。
活动套管
在注水泥之前的循环过程，以及注水泥过程中，管柱 的运动，可产生一种促使钻井液流动的驱动力，同时 ，管柱的运动有助于打碎钻井液聚结的团块和聚积在 团块中的疏松岩屑。如果在套管本体上附加有钢丝井 壁清洁器，能更好提高钻井液的顶替效率。
水泥浆体系
适应凝结温度范围的稳定性好的水泥浆体系 。水泥浆 体系的稳定性主要通过浆体自由水量和凝结硬化形成 水泥石柱的纵向密度分布来评价。
自由水测量方法 ① 将配置好的水泥浆置于加温加压稠化仪浆杯中 ，模拟井下压力和升温至井底循环温度下养护 20min； ② 缓慢释放压力后，取出水泥浆，注入250ml的量 筒内并密封好量筒口； ③ 将量筒置于倾角为45和模拟井下温度条件下， 测量水泥浆静止2h的自由水量。倾角模拟最好有实 际井眼最大井斜角和垂直状态的对比值。
水平井固井存在的主要问题
水窜槽
温度越高，水泥浆中自由水含量越高，自由水可能 是由水泥浆的密度、水泥的研磨细度、添加剂浓度 或类型的变化而引起的。因此，可通过适当的水泥 浆设计和混合来控制倾斜井的水窜槽程度。
套管不易居中
套管不易居中是水平井固井质量不高的原因之一， 因为水平井的井斜角大，故在重力作用下套管柱往 往偏向下井壁。因此，使得注水泥后，在井壁下侧 形成的水泥环薄，甚至有些地方没有形成水泥环， 严重影响封固质量。
二元复合增塑
综合利用纤维增塑的减少应力集中和延缓缺陷扩展 的阻裂效应；聚合物乳液增塑膜可吸收缺陷与微裂 缝进一步扩展的断裂能的作用；不水容弹性颗粒的 可吸收振动能和够约束微裂缝的产生和扩展的作用 。
西南石油大学十一五以来授权发明专利
具
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模块化减阻水压裂液减阻、携砂性 能测试及评价装置
70
李颖川石油工程学院53一种用于多种环境下测试的扫描电化学显微镜实验装置发明201306262013102567464石油工程学院54一种模拟地层围压下变形套管修复过程的测试方法发明201301162013100145769林元华邓宽海朱红钧王其军曾德智田家材料工程学院55一种模拟弯曲井眼中油管密封性能的检测装置发明201211162012104605165石油工程学院56一种整体燃气往复式天然气压缩机组系统效率的测试方法发明201210262012104150136梁政董超群田家林张梁邓雄李双双何机电工程学院57一种空气锤性能的评价装置及评价方法发明201302192013100533251石油工程学院58缝洞型碳酸盐岩油藏注水替油实验评价方法发明201210162012103910480石油工程学院59采用多孔介质封装的固液相变重油垢清洗剂及其制备方法发明201309302013104607574材料工程学院60一种井下水泥石腐蚀模拟方法发明201307222013103089510材料工程学院61一种岩心窜流系数测试实验装置发明201305162013101806152唐海陈一建吕栋梁钟家峻宋道万张世明石油工程学院62一种井口天然气压能发电系统发明201306272013102602595机电工程学院63一种滚滑浮动套轴承的牙轮钻头发明201209252012103581214机电工程学院64一种适用于海底管道配重的塑料布缠绕装置发明201304192013101369396黄志强刘永升李琴马亚超张万福许传新机电工程学院65一种储罐底板缺陷在线检测的立式传感器夹持装置发明201306272013102602580机电工程学院66一种钻柱和完井筛管两用工具发明201301112013100095064施太和石油工程学院67一种油井管螺纹接头密封性能测试方法发明201303282013101035643材料工程学院68一种降低定向钻具组合外角差测量误差的方法及钻具发明201306252013102550618石油工程学院69模块化减阻水压裂液减阻携砂性能测试及评价装置发明201401072014100069083罗平亚鲍晋郭拥军石油工程学院70运用高速摄影及数字图像技术的压裂液携砂性能测试装置发明201401072014100065472罗平亚鲍晋郭拥军石油工程学院71一种预测缝洞型碳酸盐岩酸蚀蚓孔宽度的方法发明
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本技术介绍了一种用于实体膨胀管固井的韧性防气窜水泥浆，其组成如下：100gG级油井水泥或G级水泥与硅粉的混合物（当井底静止温度大于110℃时），2.5g～4.2g延缓凝固剂，8g ～11g降滤失剂，1g～1.2g分散剂，0.5g～0.8g增韧剂，3g～5g防气窜剂，0.1g～0.3g消泡剂，37.3g～41g自来水。
所述增韧剂为长度为0.3～2mm的玻璃纤维与长度为3～5mm的锦纶纤维，按质量比2:1混合而成；其他物质均为市售。
该水泥浆具有较强的封固能力，综合性能好，既能保证实体膨胀管安全可靠膨胀，又能改善实体膨胀管固井水泥环的封固质量，弥补了现有技术的缺陷和不足。
技术要求
1.一种用于实体膨胀管固井的韧性防气窜水泥浆，其组成如下：100gG级油井水泥或G级水泥与硅粉的混合物，
2.5g～4.2g延缓凝固剂，8g～11g降滤失剂，1g～1.2g分散剂，0.5g ～0.8g增韧剂，3g～5g防气窜剂，0.1g～0.3g消泡剂，37.3g～41g自来水；所述延缓凝固剂为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和有机羧酸合成的油井水泥高温延迟凝固剂；所述增韧剂
为长度为0.3～2mm的玻璃纤维与长度为3～5mm的锦纶纤维，按质量比2:1混合而成；所
述防气窜剂为磺化聚乙烯醇微胶粒。
2.如权利要求1所述的韧性防气窜水泥浆，其特征在于，所述G级水泥与硅粉的混合物
中，G级水泥与硅粉的质量比为100:35，用于井底静止温度大于110℃时。
3.如权利要求1所述的韧性防气窜水泥浆，其特征在于，所述降滤失剂为丙烯酰胺、2-丙
烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和N-乙烯基吡咯烷酮三元共聚类的油井水泥降滤失剂。
4.如权利要求1所述的韧性防气窜水泥浆，其特征在于，所述分散剂为甲醛和丙酮缩聚
物。
5.如权利要求1所述的韧性防气窜水泥浆，其特征在于，所述消泡剂为乳化硅油、聚氧丙烯甘油醚或聚氧丙烯聚醚改性硅。
说明书
一种用于实体膨胀管固井的韧性防气窜水泥浆
技术领域
本技术涉及一种实体膨胀管固井用的水泥浆，属于油气井固井工程中使用的一种特殊水泥浆。
背景技术
我国陆上油井生产套管大多为Φ177.8mm及其以下尺寸套管，从老井眼侧钻小井眼时，井眼尺寸小，环空间隙小，难以下入合适的生产管柱，既影响射孔、测试、生产管理和修井等作业，又难以保证固井的有效封固质量。
因此，可采用实体膨胀管注水泥固井，有效扩大生产套管内径，以利于射孔、测试、生产管理和修井等作业，但适应实体膨胀管固井的既易于调控延迟凝结且强度发展快，又能适应小间隙环空固井在候凝过程中具有强的防气窜和冲击能力的水泥浆仍未见报导。
虽然关于固井过程中防止气窜，或延迟胶凝，以及增强水泥石韧性的固井水泥浆，迄今国内外已开发出了多种添加剂和相应水泥浆体系，如世界著名的Halliburton和Schlumberger等公司。
但对于适应实体膨胀管小间隙环空固井由于有很高气窜潜力和薄水泥环易碎，同时要具有强度发展快的延迟凝结水泥浆却亟待进一步深入研究，以保证实体膨胀管固井的施工作业安全和水泥环长期封固质量。
技术内容
本技术的目的在于提供一种用于实体膨胀管固井的韧性防气窜水泥浆，该水泥浆具有较强的封固能力，综合性能好，既能保证实体膨胀管安全可靠膨胀，又能改善实体膨胀管固井水泥环的封固质量，弥补了现有技术的缺陷和不足。
为达到以上技术目的，本技术提供以下技术方案。
一种用于实体膨胀管固井的韧性防气窜水泥浆，其组成如下：在100gG级油井水泥或G级水泥与硅粉的混合物（当井底静止温度大于110℃时）中，加入2.5g～4.2g延缓凝固剂，8g ～11g降滤失剂，1g～1.2g分散剂，0.5g～0.8g增韧剂，3g～5g防气窜剂，0.1g～0.3g消泡剂，37.3g～41g自来水。
所述G级水泥与硅粉的混合物中，G级水泥与硅粉的质量比为100:35。
所述延缓凝固剂为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）和有机羧酸（TA）合成的油井水泥高温延迟凝固剂。
所述降滤失剂为丙烯酰胺（AM）、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）和N-乙烯基吡咯烷酮（NVP）三元共聚类的油井水泥降滤失剂。
所述分散剂为甲醛和丙酮缩聚物。
所述增韧剂为长度为0.3～2mm的玻璃纤维与长度为3～5mm的锦纶纤维，按质量比2:1混合而成。
所述防气窜剂为磺化聚乙烯醇微胶粒，呈棕红色凝胶状。
微胶粒在高温下软化，能填塞封闭水泥颗粒间的空隙、间隙，使水泥浆基体防窜。
所述消泡剂能抑制气泡形成，如乳化硅油、聚氧丙烯甘油醚或聚氧丙烯聚醚改性硅。
上述物质除增韧剂外，在市场均有售。
本技术使用常规增压稠化仪试验，在稠化时间达到注水泥施工时间后，采用停55min转动5min的循环式间断启动稠化仪测定水泥浆稠化时间的方法模拟实体膨胀管安全施工作业时间，该水泥浆的稠化时间为22h～25h。
该水泥浆的综合工程性能好，防气窜性能系数SPN值小于3，满足实体膨胀管固井施工时间不大于20h，套管膨胀后水泥浆候凝120h～148h水泥石的抗冲击韧性大于3.0，抗压强度大于14MPa。
本技术与现有技术比较，具有以下有益效果：（1）延缓凝固剂能有效防止水泥浆在实体膨胀管未膨胀时提前凝固，保证实体膨胀管安全可靠膨胀；（2）水泥浆凝固后的水泥石强度发展快，强度高，抗冲击性能好；（3）气体侵入水泥浆的阻力大，防止固井候凝过程中发生气窜影响封固质量；（4）水泥浆配制和注浆施工与常规水泥浆相同，不需要特殊工艺。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本技术进行详细说明。
实施例1：适应井底静止温度低于110℃的水泥浆制备及性能
称取600gG级油井水泥，15.6g延缓凝固剂，54g降滤失剂，6g分散剂，3.6g增韧剂，24g胶粒防气窜剂，1.2g消泡剂，220g自来水。
增韧剂与油井水泥混均匀，延缓凝固剂、降滤失剂、分散剂、胶粒防气窜剂和消泡剂加入自来水中混配均匀后，按API方法配制浆体，即得到密度1.90的延迟凝固高强防气窜水泥浆。
该水泥浆用于井底静止温度90~110℃的实体膨胀管的固井，该水泥浆的稠化时间约为21h~22h，API滤失量小于30ml，自由水0，流变性能好，防气窜性能系数SPN值小于3，凝固120h~148h水泥石的抗冲击韧性大于3.0，抗压强度大于14MPa。
实施例2：适应井底静止温度大于110℃的水泥浆制备及性能
称取444gG级油井水泥与156g硅粉混合，25.2g延缓凝固剂，60g降滤失剂，6g分散
剂，3.6g增韧剂，30g胶粒防气窜剂，1.2g消泡剂，241g自来水。
增韧剂与油井水泥和硅粉干混均匀，延缓凝固剂、降滤失剂、分散剂、胶粒防气窜剂和消泡剂加入自来水中混配均匀后，按API方法配制浆体，即得到密度1.88的延迟凝固高强防气窜水泥浆。
该水泥浆用于井底静止温度120~140℃的实体膨胀管的固井，该水泥浆的稠化时间约为
21h~22h，API滤失量小于30ml，自由水为0，流变性能好，防气窜性能系数SPN值小于3，凝固120h~148h水泥石的抗冲击韧性大于3.5，抗压强度大于14MPa。
对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本技术要求的保护范围。