SFP弹韧性水泥浆体系在页岩气井中的应用
页岩气水平井油基泥浆体系的研究及应用
页岩气水平井油基泥浆体系的研究及应用一、本文概述随着全球能源需求的日益增长，页岩气作为一种清洁、高效的能源，其开发利用受到了广泛关注。
在页岩气勘探开发过程中，水平井技术因其能提高单井产量、降低开发成本等优点而被广泛应用。
水平井钻井过程中，油基泥浆体系的选择和应用对钻井效果具有重要影响。
本文旨在深入研究页岩气水平井油基泥浆体系，探讨其性能特点、优化配方以及在实际应用中的效果，以期为页岩气水平井的高效钻探提供理论支持和实践指导。
本文首先介绍了页岩气水平井钻井技术的特点及其对油基泥浆体系的要求，然后详细分析了油基泥浆体系的组成、性能评价方法及其在页岩气水平井中的应用情况。
在此基础上，通过室内实验和现场应用案例，研究了不同油基泥浆体系的性能差异及其对钻井效果的影响。
本文总结了油基泥浆体系在页岩气水平井中的优化应用策略，并展望了未来的研究方向。
通过本文的研究，旨在提高页岩气水平井钻探效率，降低钻井成本，为页岩气资源的可持续开发利用提供有力支持。
本文的研究成果也可为其他类似地质条件下的油气勘探开发提供参考和借鉴。
二、油基泥浆体系基本原理油基泥浆体系是一种在页岩气水平井钻井过程中广泛应用的钻井液体系。
其基本原理在于利用油类作为连续相，通过添加各种处理剂来调整泥浆的性能，以满足钻井过程中的各种需求。
油基泥浆相较于传统的水基泥浆，具有更好的润滑性、更低的摩擦系数以及更佳的防塌效果，因此在处理复杂地层，特别是页岩地层时表现出显著的优势。
油基泥浆的润滑性主要来源于油类本身的低摩擦系数，这可以有效降低钻头与井壁之间的摩擦，减少钻头磨损，提高钻头的使用寿命。
油基泥浆还具有较好的封堵能力，能够在井壁上形成一层薄而坚韧的泥饼，有效防止地层坍塌和井径扩大。
除了润滑性和封堵能力，油基泥浆还具备优良的携岩能力和热稳定性。
携岩能力是指泥浆能够将钻屑有效地携带到地面，防止钻屑在井底堆积，保持井眼清洁。
热稳定性则是指泥浆在高温环境下能够保持稳定的性能，避免因温度变化导致泥浆性能劣化。
【CN109761547A】一种适合页岩气水平井大型分段压裂用的固井水泥浆体系【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910113067.9(22)申请日 2019.02.13(71)申请人 中石化石油工程技术服务有限公司地址 100029 北京市朝阳区惠新东街甲6号第12层申请人 中石化江汉石油工程有限公司 中石化江汉石油工程有限公司页岩气开采技术服务公司(72)发明人 张良万 彭小平 何吉标 刘俊君 屈勇 张家瑞 卞江 (74)专利代理机构 湖北武汉永嘉专利代理有限公司 42102代理人 朱宏伟 胡建平(51)Int.Cl.C04B 28/02(2006.01)C09K 8/493(2006.01)(54)发明名称一种适合页岩气水平井大型分段压裂用的固井水泥浆体系(57)摘要本发明涉及一种适合页岩气水平井大型分段压裂用的固井水泥浆体系，其包括以下重量份计的原料：油井水泥100份，淡水43-46份，弹韧剂2-4份，防窜剂1-2份，降失水剂1-3份，分散剂0.4-0.6份，膨胀剂1-1.5份，缓凝剂0.5-2.0份，消泡剂0.1-0.5份，所述弹韧剂为比表面积≥7m 2/g、体积压缩率≥5％的橡胶纤维或所述橡胶纤维与橡胶颗粒的混合物。
本发明所述固井水泥浆体系的稠化防窜性能、弹韧性等综合性能优异可在水泥环承受分段压裂交变载荷作用下有效实现水泥环与套管的同步变形，保证页岩气水平井在后期储层改造和试气生产作业过程中的井筒密封长期完整性，有效预防套管环空带压现象的出现，为页岩气水平井长期生产和大规模压裂提供有效保证。
权利要求书1页 说明书5页 附图3页CN 109761547 A 2019.05.17C N 109761547A权 利 要 求 书1/1页CN 109761547 A1.一种适合页岩气水平井大型分段压裂用的固井水泥浆体系，包括以下重量份计的原料：油井水泥100份，淡水43-46份，弹韧剂2-4份，防窜剂1-2份，降失水剂1-3份，分散剂0.4-0.6份，膨胀剂1-1.5份，缓凝剂0.5-2.0份，消泡剂0.1-0.5份；所述弹韧剂为比表面积≥7m2/g、体积压缩率≥5%的橡胶纤维或所述橡胶纤维与橡胶颗粒的混合物。
彭水区块页岩气水平井固井技术研究与应用
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｈ ｏ ｉ ｒ ｚ ｏ ｎ ｔ ａ ｌ ｓ ｈ ａ ｌ ｅ ｇ ａ ｓ ｗｅ ｌ ｌ ｃ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｉ ｎ ｇ ｑ ｕ ａ ｌ ｉ ｔ ｙ ｔ ｏ ｍｅ ｅ ｔ ｔ ｈ ｅ ｎ ｅ ｅ ｄ ｓ ｏ ｆ ｓ ｔ ａ ｇ ｅ ｄ ｒａ ｆ ｃ ｔ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ ， ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｍｂ ｉ ｎ ｅ ｄ ｗ ｉ ｔ ｈ
油 气藏评 价 与 开 发
第４ 卷 第１ 期
Ｒ Ｅ Ｓ Ｅ Ｒ Ｖ Ｏ Ｉ Ｒ ． Ｅ Ｖ Ａ Ｌ Ｕ Ａ Ｔ Ｉ Ｏ Ｎ Ａ Ｎ Ｄ Ｄ Ｅ Ｖ Ｅ Ｌ Ｏ Ｐ ＭＥ Ｎ Ｔ ２ ０ １ ４ 年２ 月
彭水 区块页岩气水平井固井技术研究与应用
沈 炜
伸 国石化华 东石 油工程有限公司 固井分公 司 ， 江苏 扬 州 ２ ２ ５ １ ０ １ ） 摘要： 为 了提 高 页岩 气水平井 固井质量 ， 满足分 段压裂 需求 ， 结合彭水 区块 固井技 术特 点 ， 对水泥 浆体 系和 固井工 艺进 行 了研 究。针对 页岩 气压裂 需求 ， 研 究 固井技术对策 ， 并开 展数值模 拟 ， 分 析 了压裂过 程水泥石 受力状态 ， 形成 降低 弹性模 量和提高水 泥石抗拉 强度 的改性要求 。利用力学分析 结论 ， 优选 Ｓ Ｆ Ｐ弹塑性水泥浆体 系 ， 弹性模 量 降低 ＞ ５ ０％， 抗 拉强度 提高 ＞ ５ ０％， 满足 分段压裂水 泥石力学性 能要求。为提高顶替效 率 ， 优选 弹性扶 正器及安放方 案， 利用高效溶 剂型冲洗液 体 系和冲 洗技术 ， 以提高 固井质量 。水泥 浆体 系和工 艺技术在 彭水 区块 ４口井开 展应用 ， 目的层 固井质量 胶结 中等达 到
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。
海上增韧防窜固井水泥浆体系研究及应用
海上增韧防窜固井水泥浆体系研究及应用海上增韧防窜固井水泥浆体系研究及应用随着海洋石油开采的不断深入，如何保证海上井口的固定和稳定，成为了工程师们必须关注的重点问题。
海洋环境的波浪、海水的侵蚀和温度等自然因素经常给井口带来安全隐患，而井下打压的压力更是对井口安全的考验。
因此，开发一种高质量的海上增韧防窜固井水泥浆体系，显得尤为重要。
本文将介绍海上增韧防窜固井水泥浆体系的研究和应用。
1.研究内容海上增韧防窜固井水泥浆体系是指在保证环保、可控的前提下，能达到井口稳定、井下固定和耐压的水泥浆，包括膨胀剂、增效剂、延迟剂等复合添加剂的应用。
研究的主要内容包括以下方面：（1）海上环境的影响因素分析，包括温度、压力、盐度、海水酸碱度等因素，并对其对水泥浆特性的影响进行分析。
（2）复合添加剂的开发，通过添加一定比例的复合添加剂，来控制水泥浆的性能。
以膨胀剂为例，可显著提高水泥浆的膨胀速率和膨胀率，提高固井效果，并有效防止水泥浆对围岩的损害。
（3）海上增韧防窜固井水泥浆体系的性能改善，主要是提高其压性、抗渗透性、膨胀性和防水性。
通过加入拌合改良剂，积极调整水泥浆的成分比例和性能，实现优化之后的水泥浆对井壁的健壮性、安全性要求。
（4）通过实验室的模拟实验，对海上增韧防窜固井水泥浆体系进行性能测试和分析，通过查明海上增韧防窜固井水泥浆系统的优缺点，深入分析其性能表现和应用效果。
2.应用实践本研究的海上增韧防窜固井水泥浆体系不仅在制定了海上已有石油井的固井技术改进方案，还应用于海上新开发的油井的固井作业。
改进方案针对已经存在的海上油井，提出了将已经建井时泥浆进行更换，采用新的海上增韧防窜固井水泥浆体系来保证井口的稳固性和井下的耐压性。
而对于新发现的海上油藏，通过将新的海上增韧防窜固井水泥浆体系应用于井下井壁，并通过工程师们的设计和精巧的装置，使得井口固定和井下稳固得到更好的保障。
3.总结通过研究和应用海上增韧防窜固井水泥浆体系，使得海洋石油开采的安全性得到了更好的保障。
多分支水平井韧性水泥浆体系及其性能评价
多分支水平井韧性水泥浆体系及其性能评价
彭博
【期刊名称】《化工管理》
【年(卷),期】2024()7
【摘要】多分支水平井工艺过程复杂,主、支井眼交汇处裸眼井段的存在,造成液压密封性问题,导致水泥环与界面胶结不好。
因此,通过室内筛选出的增韧剂材料与增强剂RT-A、膨胀剂复配使用,提高水泥石的力学性能、胶结性能。
室内对多分支水平井的韧性水泥浆的性能开展了综合评价,结果显示:韧性水泥浆体系性能明显优于普通聚合物水泥浆,相比于聚合物水泥浆抗压强度和抗冲击强度分别增加了31%和55%,弹性模量降低了61%,韧性水泥浆具有良好的韧性,韧性水泥浆Ⅰ、Ⅱ界面的胶结强度高,且韧性水泥浆具有较好的微膨胀特性,满足多分支水平井固井要求。
【总页数】4页(P46-49)
【作者】彭博
【作者单位】中石化江汉石油工程有限公司工程技术服务中心
【正文语种】中文
【中图分类】TE256
【相关文献】
1.韧性胶乳水泥浆在试验评价及其水平井固井作业中的应用
2.低温高强韧性水泥浆在致密油水平井的应用
3.合平4致密油水平井韧性水泥浆固井技术
4.韧性防气窜水泥浆体系在水平井中的研究与应用
5.固井超高温水泥浆体系性能评价与应用
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页岩气水平井固井技术难点与措施
298我国经济的快速发展离不开能源资源的使用，我国能源紧缺问题一直没有的得到有效的解决。
页岩气是继煤炭、石油、天然气之后的又一新能源。
新能源的使用是经济效益和环境效益新的平衡点。
大部分页岩气藏为低孔隙度和低渗透气藏。
必须采用压裂等增产措施与天然裂缝进行沟通，需要较高的固井质量。
随着科学技术的不断推进和社会天然气需求的不断提高，页岩气水平井固井技术问题必须在短时间内解决。
一方面要保证新工艺的稳定性和耐久性，另一方面必须提高生产能力，保证固井质量的进步。
1 页岩气水平井固井技术难点分析1.1 对水泥环的破坏性较大在页岩气水平井施工后期，由于压裂作业对水泥环和套管的巨大冲击压力，使得部分地区容易产生高压、高压应变带。
此外，普通水泥浆材料的抗拉强度和抗压强度较差。
页岩气水平井施工容易产生宏观裂缝，降低了其使用寿命，限制了其生产效率。
1.2 水平段下套管难度较大由于页岩储集层易膨胀，所以，页岩气水平井的井眼呈现出的是椭圆形。
此外，水平位移越大，水平截面越长，套管的阻力越大，并且套管很难放置在预定位置。
当井的水平位移较大，新侧SH井的水平位移较大时，最后一次套管作业的阻力较大。
1.3 顶替效率得不到有效的提升由于井斜角的影响，套管的应力方向将来自高偏差部分的轴向、径向和横向部分，从而导致套管偏心，影响钻井液正常驱动套管的底部，进而导致导向问题，最终影响驱油效率。
对于页岩水平井来说，钻井作业中的不稳定性一直是钻井作业中的一个主要问题，因此在钻井过程中经常使用油基钻井液。
钻井液的实际影响主要体现在钻井液的质量、顶替效率和水泥浆强度上。
油基钻井液的顶替难度很大，特别是在温度很低的情况下，这将直接影响油基钻井液在运行过程中的保护效果。
另外，为了避免钻井液的不稳定性，保证钻井液的效率，钻井液使用的粘度和密度都很高，而且性能较差，这也会对钻井液的效率产生不利的影响。
1.4 射孔、压裂对水泥环的破坏除上述三点外，射孔压裂损伤水泥环也是页岩气水平井技术的难点之一。
弹韧性水泥浆体系的研究与应用
弹韧性水泥浆体系的研究与应用摘要：本文针对水平井后期开采过程中采用大型体积压裂技术致使水泥石完整性发生破坏、形成微裂缝的问题，为了提高水泥环抗冲击能力，确保水泥环的层间封隔能力，研制开发了弹韧性水泥浆体系，室内评价结果表明，该水泥浆体系具有零游离液、低失水、低渗透、高强度、低弹性模量特点，现场试验结果表明，弹韧性水泥浆的性能参数满足各项固井施工要求，满足后期压裂投产施工需要，为新疆油田长水平段水平井固井提供技术借鉴。
关键词：弹性材料；韧性；水泥浆；固井1．弹韧性水泥浆体系研究1.1 水泥外掺料的紧密堆积采用紧密堆积理论优化水泥与充填材料间的粒度分布，在保证水泥浆流变性的情况下，增加单位体积水泥浆的堆积率PVF（干混合物中所有颗粒绝对体积之和除以干混成分的散装体积的值），PVF越大，紧密堆积的程度越高，水泥石孔隙度和渗透率越小，性能越好[2]。
弹韧性水泥浆体系主要由弹性材料、增韧材料、石英砂、微硅、超细材料、膨胀剂等构成，通过进一步优化各组分配比，水泥及外掺料间相互填充而形成最紧密堆积，使水泥石结构和界面结构更为致密，降低水泥石渗透率，提高水泥石强度，通过紧密堆积优化可使水泥石具有良好的“低弹性模量—高强度”特性。
表1是弹韧性水泥浆体系经颗粒级配后的水泥浆性能。
从表1可知，弹韧性水泥浆具有良好的流动性能，水泥石渗透率较低、弹性模量较小，且后期强度较高。
1.2 弹性材料、增韧材料的优选1.2.1 弹性材料的优选所选用弹性材料是一种以烯烃单体为原料添加引发剂聚合而成的油井水泥用弹性外掺料。
产品为白色至浅灰色粉末惰性颗粒状材料，自身具有较强的亲水性、分散性和较高的弹性。
当水泥浆中加入弹性材料后，其将镶嵌在水泥石内部，当水泥石受冲击力作用时，力将传递到填充其间的弹性材料颗粒，弹性材料发生弹性变形，吸收部分能量，能有效地降低水泥石的弹性模量，从而提高水泥石的韧性，有利于后期采油作业。
1.2.2 增韧材料的优选在水泥混凝土中掺加纤维能显著地提高其抗弯强度和降低干缩率，并能提高水泥固化物的抗拉强度和变形能力，改善其韧性和抗冲击性。
浅论固井水泥浆技术在页岩气井的应用
浅论固井水泥浆技术在页岩气井的应用作者：钟声来源：《科学与财富》2018年第26期摘要：页岩气作为一种储量丰富的非常规油气资源，近年来得到快速发展。
美国通过页岩气的开发成功的由天然气净进口国转变为出口国。
而我国页岩气资源非常丰富，高效的开发利用不但具有良好经济效益还具有极高的战略意义。
固井水泥浆技术是钻完井技术的一个重要组成部分，是实现有效层间封隔保证页岩气高效开发的重要因素之一。
本文对近年来国内外在页岩气固井水泥浆技术上取得的进展进行调研分析，阐述在页岩气井固井过程中采用的新技术，指出下一步页岩气井水泥浆技术发展方向。
关键词：页岩气；水平井；固井；水泥浆页岩气主要分布于致密、低孔、低渗的泥页岩地层中，其主要的储存空间是岩石发育的微孔和裂缝，并且存在方式主要以吸附为主，与常规岩储层不同，页岩储层具有脆性强、构造裂缝及微裂缝发育等特点。
此外，页岩中富含的黏土成分还会使页岩水敏性、膨胀性强、容易坍塌。
而不合适的固井措施会导致井筒层间封隔失效，进而引起气窜。
天然气窜至井口引起的环空带压现象会影响到天然气量和增产措施的实施。
良好性能的水泥浆体系是实现页岩气井在全生命周期有效层间封隔、防止环空气窜的重要保障之一。
本文对近年来国内外页岩气固井水泥浆技术进行调研分析，介绍了国内外在页岩气井水泥浆技术方面取得的进展。
1.页岩气固井面临的困难与挑战由于页岩含泥质较多产层极易跨塌破碎，与水泥石胶结质量差，胶结强度低。
另外，水泥石在凝固和硬化过程中会发生体积收缩，在套管与水泥环、水泥环与地层之间的胶结界面容易生成微环空和微间隙，形成气体窜流通道，导致页岩气发生窜流。
窜至井口形成环空带压，至低压层会影响产量，严重的环空带压会导致整个气井报废[4] 。
页岩气水平井普遍具有位移大的特点，后续的增产措施多采用多级压裂方式。
水泥石是一种硬脆性材料，自身协调形变能力差，和地层及套管具有不同的弹性和形变能力。
在多级压裂过程中会反复遭受循环载荷，水泥石受到较大的内应力和冲击力产生径向裂纹、裂缝。
弹性膨胀水泥浆在储气库固井中的应用
固井难点 ： ①灰量大 ，封 固段长。储气库气藏构造 为东西向长轴背斜构造 ，玛河气 田目的层为紫泥泉
效 率低 ，套 管 难 以居 中 ，储 气 库井 各 层套 管 固井 水 空 ，在 注 、采 气过 程 中所 产 生 的交 变应 力 作用 和温
壁气 田紫泥泉子组气藏 的气层较活跃 ，地层渗透率 泥 浆 均应 返至 地 面 ； ③储 气 库 固井 主要 风 险是 微 环 好 的封固质量 ，保证 目的层 的长期注采要求 ，目的 度 、压力 变化 ，水泥 石 完整 性 易遭 到 破坏 产 生压 裂 层 段 采用 具 有膨 胀性 和 预 防微 裂缝 产 生能 力 的 弹性 或拉裂 ，引起气体窜槽 。 膨胀水泥浆体系固井 ，以解决储气库不断注气 、采 由此采取 的主要技术对策如下 ： ①为保证套管 气对水 泥环收缩变形 的影响。该 弹性膨胀 水泥浆 居 中度 ，根据 固井软件模拟 ，确定 了下人弹性扶正 在 呼图壁储气库应用 了 ２ ０ 余 口井 ，声幅合格率为 器 的数量 。要求返到地面水泥浆密度连续 ３ 点与泵
子组 紫 三段 （ Ｅ１ — ２ ｚ ３ ） ， 岩 性 主要 为细砂 岩 和粉 砂岩 ， 属 中孔 、中高 渗储 层 。水泥 封 固段长 ，井 眼容 积 大 ，
长封 固段的 “ 失重 ”现象对平衡 固井的影响更加显 著 ； ②上部地层疏松 ，孔 隙度较大 ，下套管固井存 在漏 失 风 险 。２ ０ ７ ０ ～２ ５ ２ ８ ｍ 为大 井 眼井 段 ，顶 替
．
第３ ０卷 第 ４期
特色固井技术助力页岩油气开发
特色固井技术助力页岩油气开发
佚名
【摘要】7月20日，中石化石油工程技术研究院成功为泌页2-HF页岩油水平井提供自主研发的优化SFP水泥浆体系和优化SCW高效驱油型冲洗液和前置液体系，出色完成固井技术支持。
至此，该院已先后完成5口页岩油气井的固井技术支持，固井质量优良，完全满足了后期压裂改造的需求。
【期刊名称】《石油钻采工艺》
【年(卷),期】2012(034)B09
【总页数】1页(P25-25)
【关键词】固井技术;页岩油;油气开发;石油工程技术;技术支持;水泥浆体系;自主研发;固井质量
【正文语种】中文
【中图分类】TE256
7月20日，中石化石油工程技术研究院成功为泌页2-HF页岩油水平井提供自主
研发的优化SFP水泥浆体系和优化SCW高效驱油型冲洗液和前置液体系，出色完成固井技术支持。
至此，该院已先后完成5口页岩油气井的固井技术支持，固井
质量优良，完全满足了后期压裂改造的需求。
页岩油气勘探开发过程中，固井质量的好坏直接影响着后期压裂改造和增储上产的结果。
然而，我国页岩油气井固井技术面临着诸多难题，严重制约了固井质量。
2010年，工程院成立了页岩油气井固井技术攻关团队，承担了石油工程部项目
《页岩气水平井固井完井先导实验》。
经过一年半的攻关研究，攻关团队消除众多技术瓶颈，自主研发了SFP弹塑性水泥浆体系及SCW型高效驱油型冲洗液和前置液，实现了页岩油气井固井技术上的突破。
页岩气深井压裂用低伤害减阻水体系研究
页岩气深井压裂用低伤害减阻水体系研究熊俊杰【摘要】通过开展减阻剂及配套添加剂优选,研发出一套高效减阻水体系,其配方为0.12％高效减阻剂JZ-1 +0.2％防膨剂FP-1 +0.1％助排剂ZP-1.该体系在高剪切速率下剪切稳定性好,黏度恢复率达94.7％;在高剪切速率下黏度较低,有利于压力传导,穿透层理,形成网缝,减阻率达76.7％,能够大幅降低施工摩阻;在低剪切速率下黏度较高,有利于支撑剂悬浮.同时该体系具有储层伤害小的特点,有利于储层保护,适用于页岩气深井压裂改造.【期刊名称】《精细石油化工进展》【年(卷),期】2017(018)005【总页数】4页(P8-11)【关键词】页岩气;减阻水体系;剪切稳定;减阻率;减阻剂【作者】熊俊杰【作者单位】中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司,天津300452【正文语种】中文川东南地区深层页岩气资源潜力巨大，少数探井产气量取得了突破，但现场压裂施工中存在施工压力高、加砂规模小、砂液比难以提高等问题，深层页岩气商业开发格局尚未形成[1-8]。
国外对深层页岩气的技术研究与现场试验结果表明，减阻水的减阻率和黏度是影响加砂量的关键因素之一[9-15]，耐剪切、低摩阻压裂流体体系是亟需攻关的课题之一。
笔者通过室内实验，优选出适合深层页岩气压裂用的JZ-1高效减阻水体系。
该体系在高剪切速率下剪切稳定性好，其减阻率高达76.7%，能够大幅降低压裂液摩阻。
同时具有储层伤害小等特点，有利于储层保护，适合页岩气深井压裂改造。
1.1 试剂及仪器减阻剂RY300、JZ-1、WHY-300等，助排剂PF-10 、FK-1、ZP-1等，防膨剂PC-20 、FK-NW3、FP-1等，均为工业品。
岩心为涪陵区块龙马溪组天然岩心。
RS 6000旋转流变仪，德国哈克公司；TD-Ⅲ表面张力仪，北京东方德菲仪器有限公司；MZC-2管道摩阻测定仪，江苏华安科研仪器有限公司；EVO 18扫描电子显微镜，德国卡尔·蔡司公司。
涪陵页岩气水平井复杂井筒固井技术应用研究
涪陵页岩气水平井“复杂井筒”固井技术应用研究摘要：随着涪陵页岩气开发的不断深入，目的层裂缝发育和伴生气活跃、“溢漏同存”井日渐增多，给固井施工带来了很大的挑战。
针对此类复杂井，通过优化前置液组合、管外封隔器与分级箍相组合、双凝双密浆柱结构设计等开展研究，研制开发的纤维弹韧性防气窜水泥浆体系和综合配套工艺技术，在现场3口井成功应用，应用效果显著，对后续施工的同类型井具有一定的借鉴和参考价值。
Keys：页岩气复杂井筒水平井固井技术1 难点分析根据涪陵页岩气钻遇地层特点，复杂井筒条件下水平井固井主要面临以下难点：1）井眼摩阻大，套管居中度低套管与井壁间摩阻大，直井段套管提供的自行下滑动力有限；水平段井眼轨迹易成蛇形起伏，套管重量的90%作用于井壁，套管偏心严重，造成套管下入困难且居中度低。
2）前置液冲洗效率以及顶替效率难以保障水平段套管受重力影响，易偏心、贴边，底部窄边泥浆驱替困难，容易窜槽，环空难以形成连续均匀的水泥；采用油基钻井液，第一、二界面的油膜难以清洗干净，影响胶结质量；同时前置液对油基钻井液存在破乳、絮凝问题，替净困难。
3）水泥浆性能要求高长水平段固井更容易出现水泥浆气侵现象，使水泥浆密度降低，引起水泥浆失重，产生环空气窜，形成环空窜槽；同时，水泥浆体系需兼具防漏失功能。
4）压稳和防漏矛盾突出钻遇地层压力系数1.25~1.30g/cm3，裸眼段孔隙及裂缝发育，伴生气活跃，钻井液密度安全窗口较窄，固井施工和侯凝过程中极易发生油气侵，压稳和防漏、防窜难度大，影响目的层封固质量。
2 技术措施1）优化通井方案为保证套管的顺利下入和提高套管居中度，综合井眼轨迹数据，采用不低于套管刚度的管串通井，对起下钻摩阻较大、方位变化大及全角变化率大的井段认真划眼、通井，去除岩屑床；同时加强钻井液流变性、润滑性能的处理，降低下套管的摩阻，不涌不漏后才能进入下套管作业。
2）优化扶正器安放设计利用固井软件根据井眼轨迹、井径、井斜等数据对套管居中度与下入摩阻进行模拟计算，合理设计扶正器类型与安放位置。
丁山区块深层页岩气水平井固井技术
丁山区块深层页岩气水平井固井技术孙坤忠;陶谦;周仕明;高元【摘要】丁山区块页岩层埋藏深，温度、地层压力和破裂压力高，为了满足分段压裂和长期开采的要求，需要对深层页岩气水平井固井技术进行深入研究。
在分析深部页岩地层固井难点的基础上，利用数值模拟分析了分段压裂对水泥石力学性能的要求；针对高温高压的地层特点及分段压裂要求，研制开发了高强度弹性水泥浆体系，同时优化前置液，以增强前置液耐温及润湿反转能力，提高固井质量。
室内评价试验表明，弹性水泥浆体系耐温140℃以上，最低弹性模量达4.5 GPa ，水泥石渗透率0.07 mD ，前置液140℃热滚后7 min内的冲洗效率达100％。
弹性水泥浆体系及配套工艺技术在丁页2 H F井进行了现场试验，固井质量优质，其中一界面优质井段达到96％以上，满足地面压裂施工压力105 M Pa对水泥环完整性的要求。
应用效果表明，弹性水泥浆体系、前置液体系及配套工艺能满足丁山区块深层页岩气水平井固井要求，确保了页岩气水平井压裂改造措施的顺利实施。
%In the Dingshan Block ,shale formation has the characteristics of high temperature ,high formation pressure and fracturing pressure due to its deep burial depth .Therefore ,cementing issues for deep shale gas horizontal well should be considered carefully to meet the requirement in staged fracturing and long-term production .Towards those difficulties in cementing of deep shale formations ,numerical simulations was done to analyses cement mechanical properties to meet the demand in staged fracturing .In addition ,high strength flexible cement slurry system was developed ,and pad fluid for oil flushing was op-timized to improve its heat resistance and wettability .Laboratory experiments showed that theflexible ce-ment slurry system temperature resistivity could go up to 140 ℃ ,with modulus elasticity 4.5 GPa and set ce ment permeability 0.07 mD .Flushing efficiency reached 100% in 7minutes after pad fluid temperature went up to 140 ℃ .This system and supporting processes were applied in Well Dingye2-HF and resulted in excellent cementing quality with over 96% of satisfactory intervals in the first interface ,which ensured the integrity of cement annulus under fracturing pressure of 105 MPa .The application demonstrated that the optimized flexible cement slurry system ,pad fluid system and matching processes could meet the demand of cementing in the Dingshan Block ,and provided reference for deep shale gas horizontal well cementing .【期刊名称】《石油钻探技术》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】6页(P55-60)【关键词】页岩气;水平井;固井;水泥浆性能;高温高压;丁山区块【作者】孙坤忠;陶谦;周仕明;高元【作者单位】中国石化勘探分公司，四川成都 610041;中国石化石油工程技术研究院，北京 100101;中国石化石油工程技术研究院，北京 100101;中国石化石油工程技术研究院，北京 100101【正文语种】中文【中图分类】TE256+.1在水平井水平段钻进过程中，钻柱由于重力作用与井眼的低边多呈面接触，造成钻柱与井壁间的摩阻较大，导致滑动钻进时加不上钻压，机械钻速很低；旋转钻进时扭矩很大，易造成钻柱损坏，并且还存在较严重的套管磨损问题。
储气库固井用油井水泥增韧材料的优选与应用
储气库固井用油井水泥增韧材料的优选与应用储气库固井用油井水泥增韧材料的优选与应用随着储气库建设的不断推进，如何保证储气库的安全运行成为了一个非常关键的问题。
储气库固井是储气库建设中的一个重要环节，固井材料的优选及应用直接关系到储气库的安全运行。
本文就储气库固井用油井水泥增韧材料的优选与应用进行分析和讨论。
油井水泥是目前固井材料中最常用的一种，但在某些情况下，不同类型的水泥液体的性能表现存在差异，因此要求不同类型的固井水泥应根据情况进行合理选择。
针对储气库固井的特殊性，应该更多的考虑使用增韧材料的水泥。
增韧材料常用的是橡胶颗粒、石英砂、玻璃气泡、聚酰胺纤维等材料。
其中，聚酰胺纤维是一种新型增韧材料，具有良好的加强性能和耐温性能，可有效提高油井水泥的抗拉强度和延展性，防止固井过程中的裂纹扩展，提高固井效果。
与传统的橡胶颗粒、石英砂等增韧材料相比，聚酰胺纤维增韧材料的优势更明显。
在实际应用中，通过将聚酰胺纤维增韧材料掺入固井水泥中，可以获得更好的固井效果。
固井水泥中添加适量的聚酰胺纤维增韧材料可以有效提高水泥的强度，增强水泥的粘合性能和耐久性，减少固井过程中的裂纹扩展，保证固井的可靠性。
此外，聚酰胺纤维增韧材料还可以防止固井水泥在贮存过程中结块、硬化，提高了固井水泥的贮存稳定性。
总的来说，聚酰胺纤维增韧材料是一种非常优秀的储气库固井用材料，可以提高固井水泥的强度和延展性，防止裂纹扩展，保障储气库的安全运行。
在日后的储气库固井工作中，应充分发挥聚酰胺纤维增韧材料的优势，加强固井材料的选择和应用，提高固井效果。
油井水泥增韧材料的发展历史可以追溯到上世纪50年代初期，当时的工业界开始着手研究开发新型固井剂。
橡胶颗粒、石英砂等传统的材料有一些明显的缺陷，如颗粒过大、导致固井管道堵塞等，因此人们逐渐将目光投向了新型材料，如聚酰胺纤维等。
聚酰胺纤维增韧材料主要是在20世纪80年代后期开始得到广泛应用。
经过多年的研究和发展，聚酰胺纤维已经成为固井行业中使用最广泛的新型增韧材料。
突破国外技术壁垒——中国石化泡沫水泥浆固井装备与技术研发应用纪实
“核心技术、关键技术，化缘是化不来的，要靠自己拼搏”，这是4月24日下午，习近平总书记在三峡大坝考察调研时，对全国科学技术人员发出的指示。
“液氮泡沫水泥浆固井高压装备”在国内低压易漏井和页岩气区块应用获得成功，标志着中国石化石油工程技术研究院短短十年时间的攻关，即走完了国外40多年的研发历程。
零的突破背后，正验证了总书记的话——靠自己拼搏！3月27日，第十八届中国国际石油石化技术装备展览会在北京开幕，“液氮泡沫水泥浆固井自动化装备”，因其在低密度水泥浆固井领域独特技术创新和卓越的现场应用表现，拿下头名，荣获“展品创新金奖”。
这标志着中国石化石油工程技术研究院在低密度泡沫水泥浆固井装备领域的技术成果已跻身世界前列。
潜心科研，十年磨一剑国外油井泡沫水泥浆固井于1975年由美国Aldrich和Mitchell首次提出，在1979年将泡沫水泥应用在盐析溶洞中进行封堵应用。
哈里伯顿公司长期致力于泡沫注水泥装备与工艺研究，北美页岩气、墨西哥湾、深水等区块得到广泛应用，经过40多年的发展，国外石油巨头哈里伯顿、BP公司、美国NETL 实验室在泡沫水泥固井装备与技术方面发展成熟，形成装备与技术垄断，但是依然存在设备庞大、操作复杂、成本高等问题，如何实现泡沫固井小型化、自动化、低成本是未来发展的趋势。
国内油井泡沫水泥浆固井研究始于特别报道SPECIALREPORT591985年，主要针对化学泡沫水泥固井技术进行研究，最先在新疆油田取得了成功，随后相继在各个油田得以研究和发展，其中主要在低压易漏失地层、稠油开采井和防气窜井堵漏、固井施工等方面得到应用，但是化学发气方法发气量小，泡沫水泥浆密度降低有限。
同时，发气物质会影响泡沫水泥浆凝固时间。
2007年国内开始对物理泡沫水泥固井技术进行研究，但受限于液氮设备发展落后，未能解决低压泡沫混配均匀与密度实时控制技术难题，尚未有成型的泡沫水泥浆高压固井装备。
泡沫水泥浆具有低密度、高强度、低弹模等特点，可有效避免固井漏失与浅层气窜,有利于提高水泥环的密封完整性，低密度泡沫注水泥作业是固井领域发展趋势。
页岩气小井眼水平井纳米增韧水泥浆固井技术
◄钻井完井►doi:10.11911/syztjs.2023059引用格式：王涛，申峰，展转盈，等. 页岩气小井眼水平井纳米增韧水泥浆固井技术[J]. 石油钻探技术，2023, 51（3）：51-57.WANG Tao, SHEN Feng, ZHAN Zhuanying, et al. Ductile nano-cement slurry cementing for slim-hole horizontal shale gas wells [J]. Petroleum Drilling Techniques ，2023, 51(3)：51-57.页岩气小井眼水平井纳米增韧水泥浆固井技术王 涛1,2， 申 峰1， 展转盈3， 窦 倩1， 郭 庆1（1. 陕西延长石油（集团）有限责任公司研究院, 陕西西安710075；2. 陕西省陆相页岩气成藏与开发重点实验室, 陕西西安 710075；3. 西安石油大学化学化工学院, 陕西西安 710065）摘 要: 为了提高页岩气小井眼水平井固井质量,保证水泥环压裂封隔效果及压裂后的完整性，研究了纳米增韧水泥浆及其配套技术。
采用纤维复配碳纳米管，研制了纳米增韧水泥浆，其形成的水泥石具有低模量、高抗拉的特点。
与常规水泥石相比，纳米增韧水泥石的弹性模量降低50.9%，抗压强度提高28.1%，抗拉强度最高可达5.2 MPa 。
同时，研究了配套的碳纳米管三级混配工艺，解决了大剂量纳米材料易缠绕、难分散的问题，首次实现了碳纳米管水泥浆的现场应用。
纳米增韧水泥浆固井试验结果表明，水平段固井质量合格率达98%；采用微地震井中监测技术评价了纳米增韧水泥环封隔效果，压裂过程中设计外区域的微地震事件为0，表明纳米增韧水泥环封隔良好。
研究表明，纳米增韧水泥浆可为页岩气高效低成本开发提供技术支撑。
关键词: 页岩气；小井眼；固井；碳纳米管；纳米增韧水泥浆；三级混配中图分类号: TE256+.7 文献标志码: A 文章编号: 1001–0890（2023）03–0051–07Ductile Nano-Cement Slurry Cementing for Slim-Hole Horizontal Shale Gas WellsWANG Tao 1,2, SHEN Feng 1, ZHAN Zhuanying 3, DOU Qian 1, GUO Qing1(1. Research Institute of Yanchang Petroleum (Group ) Co. Ltd., Xi'an, Shaanxi, 710075, China ; 2. Shaanxi Key Laboratory of Lacustrine Shale Gas Accumulation and Exploitation (under planning ), Xi'an, Shaanxi, 710075, China ; 3. College of Chemistry and Chemical Engineering, Xi’an Shiyou University, Xi'an, Shaanxi, 710065, China )Abstract: To improve the cementing quality of slim-hole horizontal shale gas wells and ensure the sealing effect of the cement sheath while fracturing and the integrity after fracturing, a ductile nano-cement slurry (DNCS) and its associated technologies were studied. The DNCS was developed by using carbon nanotubes compounded with fibers,which had the properties of low elastic modulus and high tensile strength. Compared with conventional cement, the elastic modulus of ductile nano-cement was reduced by 50.9%; the compressive strength was increased by 28.1%; the maximum tensile strength could reach 5.2 MPa. An associated carbon nanotube three-stage mixing technology was studied, which solved the problems of entanglement and difficult dispersion of large doses of nanomaterials, and the field application of carbon nanotube cement slurry was achieved for the first time. The results of the DNCS cementing test show that the qualified ratio of cementing quality in the horizontal section reaches 98%. The sealing effect of the cement sheath was evaluated by borehole microseismic monitoring technology, and the microseismic event in the off-design area during the fracturing process is 0, indicating that the cement sheath is well sealed. The DNCS provides a technical support for the efficient and low-cost development of shale gas.Key words: shale gas; slim hole; cementing; carbon nanotubes; ductile nano-cement slurry; three-stage mixing近年来，中国页岩气勘探开发取得重大突破，页岩气探明储量已突破1×1012m 3，页岩气产量已超过200×108 m 3，并且呈快速增长趋势[1–5]。
页岩气水平井低密度防窜水泥浆增稠机理
· 131 ·0 引言四川盆地涪陵页岩气勘探开发已取得显著成效，工程上已形成了工艺成熟的钻完井技术[1-5]。
然而，随着加密井的实施，地层漏失、承压低给水平段产层固井施工带来了难题[6-9]。
当前漂珠低密度水泥浆已广泛应用于易漏失、低承压地层的固井施工页岩气水平井低密度防窜水泥浆增稠机理郝海洋 屈 勇 何吉标 张家瑞 刘俊君中国石化江汉石油工程有限公司页岩气开采技术服务公司钻井工艺研究所摘 要 针对四川盆地涪陵页岩气加密井遇到地层漏、承压低问题，优化设计了一种以漂珠为主要减轻剂的低密度水泥浆体系，该体系具有浆体稳定、失水低、流变性好、稠化时间可控等优点。
然而在稠化实验升温升压初始阶段，出现了稠度快速增大现象，为注水泥施工带来了安全隐患。
通过稠化实验和流变实验分析导致浆体增稠的因素，探讨漂珠低密度水泥浆体系的增稠机理。
结果表明：①导致漂珠低密度防窜水泥浆体系在升温升压阶段稠度增大的主要原因是漂珠破碎和抗压强度低，漂珠中的气泡溶入浆体中，增大了浆体的稠度； ②基于漂珠低密度防窜水泥浆增稠机理，选择合适的强效消泡剂、流型调节剂和高强度漂珠可以减缓漂珠低密度防窜水泥浆体系初始稠度增大的程度，从而保证施工安全。
关键词 低密度水泥浆 漂珠 增稠机理 降黏度 页岩气 水平井DOI ：10.12055/gaskk.issn.1673-3177.2020.04.016Thickening mechanism of low-density anti-channeling cement slurry inshale-gas horizontal wellsHao Haiyang, Qu Yong, He Jibiao, Zhang Jiarui, and Liu Junjun(Drilling Technology Research Institute, Shale Gas Production Technology Services Company, Sinopec Jianghan Pe -troleum Engineering Company Limited, Qianjiang, Hubei 433121, China)Abstract: Most shale-gas infill wells in Fuling area are often suffered from formation leakage and low pressure. So, a kind of low-den-sity cement slurry with hollow-microsphere, as the main lightening agent, was optimally designed, which has the advantages of good sedimentation stability, low fluid loss, good rheological property, and controllable thickening time. In the initial phase of temperature and pressure increase in thickening experiments, however, the consistency increased rapidly, which might bring about safety risks to cementing operation. Then, the factors leading to slurry thickening were analyzed by virtue of thickening and rheological experiments, and the thickening mechanism of hollow-microsphere containing this low-density cement slurry was discussed. Results show that, (1) the main reasons for thickening the hollow-microsphere containing the low-density anti-channeling cement slurry during tempera-ture and pressure increase include broken hollow-microsphere and low compressive strength. Many bubbles in the hollow-microsphere dissolve into the slurry, so as to increase its consistency; and (2) selecting the efficient defoamer, flow regulator, and high strength hol-low-microsphere appropriately based on the thickening mechanism can slow down the increase rate of consistency in the initial stage, so as to ensure safety.Keywords: Low-density cement slurry; Hollow-microsphere; Thickening mechanism; Viscosity reduction; Shale gas; Horizontal well基金项目：中石化集团科技项目“涪陵页岩气套管环空带压成因和预防技术研究”（项目编号：JP16017）、“川渝页岩气长水平段及强化参数钻完井关键技术研究”（项目编号：JP19017-2）。
硅灰石纤维增强页岩气固井水泥力学性能及影响研究
硅灰石纤维增强页岩气固井水泥力学性能及影响研究
赵峰;曾雪玲;龙丹;古安林;张宇航;王佳;魏雪琦
【期刊名称】《水泥》
【年(卷),期】2024()3
【摘要】页岩气作为一种清洁、高效的非常规能源,开采过程中需要进行压裂作业,对固井水泥石提出了较高的韧性要求,本文研究了硅灰石纤维增强页岩气固井水泥力学性能和微观结构。
试验结果表明:页岩气固井水泥具备更加优异的抗压强度和抗折强度。
掺杂一定量的硅灰石纤维有利于水泥石力学性能的提高,使水泥石具备更好的韧性,硅灰石纤维的最佳掺量为5%~10%。
通过微观测试分析发现,硅灰石纤维增强水泥石力学性能一方面是因为硅灰石纤维参与水化反应,消耗氢氧化钙形成水化硅酸钙,提高其与水泥基体的粘结力;另一方面是因为当水泥石受到外力而产生裂纹时,硅灰石纤维能够使得裂纹发生偏转阻碍裂纹的拓展,进而起到增韧止裂的作用。
【总页数】6页(P1-6)
【作者】赵峰;曾雪玲;龙丹;古安林;张宇航;王佳;魏雪琦
【作者单位】嘉华特种水泥股份有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TQ172.75;TE256
【相关文献】
1.页岩气水平井分段压裂对固井水泥石力学性能的需求分析
2.陆相页岩气水平井中增韧防气窜固井水泥浆体系的研究
3.泡沫水泥浆固井技术在页岩气生产套管固井中应用研究
4.页岩气井固井用玻璃纤维水泥石力学性能及增韧机理研究
5.页岩气水平井固井水泥环状态对套管力学完整性的影响
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SFP弹韧性水泥浆体系在页岩气井中的应用
作者：谭春勤， 刘伟， 丁士东， 陶谦， Tan Chunqin， Liu Wei， Ding Shidong， Tao Qian 作者单位：中国石化石油工程技术研究院,北京,100101
刊名：
石油钻探技术
英文刊名：DRILLING PETROLEUM TECHNIQUES
年，卷(期)：2011,39(3)
被引用次数：1次
1.赵林;罗鸣丁苯胶乳对油井水泥浆性能的影响研究[期刊论文]-天然气工业 2004(12)
2.李早元;郭小阳;杨远光提高油井水泥环力学形变能力的途径及其作用机理研究[期刊论文]-石油钻探技术
2004(03)
3.李早元;郭小阳橡胶粉对油井水泥石力学性能的影响[期刊论文]-石油钻探技术 2008(06)
4.胡曙光先进水泥基复合材料 2009
1.蒋廷学.贾长贵.王海涛.孙海成.Jiang Tingxue.Jia Changgui.Wang Haitao.Sun Haicheng页岩气网络压裂设计方法研究[期刊论文]-石油钻探技术2011,39(3)
2.王海柱.沈忠厚.李根生.Wang Haizhu.Shen Zhonghou.Li Gensheng超临界CO2开发页岩气技术[期刊论文]-石油钻探技术2011,39(3)
3.刘红磊.熊炜.高应运.房启龙.Liu Honglei.Xiong Wei.Gao Yingyun.Fang Qilong方深1井页岩气藏特大型压裂技术[期刊论文]-石油钻探技术2011,39(3)
4.张新华.陆黄生.王志战页岩气井场快速识别评价技术[期刊论文]-石油天然气学报2011,33(10)
5.莫里斯·杜索尔特.约翰·麦克力兰.蒋恕.Maurice Dusseault.John McLennan.Shu Jiang大规模多级水力压裂技术在页岩油气藏开发中的应用[期刊论文]-石油钻探技术2011,39(3)
6.韩宝中页岩气钻井储层保护技术研究[期刊论文]-科技资讯2011(34)
1.李文明.向刚.王安泰.刘湘华.刘相兴苏里格气田大位移水平井钻井液技术[期刊论文]-石油钻采工艺 2012(3)本文链接：/Periodical_syztjs201103009.aspx。