高密度三凝水泥浆体系研究与应用探究

高密度三凝水泥浆体系研究与应用探究

发表时间：2019-07-18T11:00:24.650Z 来源：《科技尚品》2018年第12期作者：董宁宁

[导读] 断块构造定向井存在长油层段、井底温度高、井眼质量差、井径扩大率大、顶替效率差、井下情况复杂不易压稳，固井后有可能导致层间窜流等一系列固井技术难题。文章针对固井技术难题，结合该断块地质特征，提出采用三凝水泥浆体系进行封固的技术思路，经过室内化验与在固井中现场应用，技术思路可以取得良好的固井效果。

中石化中原石油工程有限公司固井公司

1 研究来源

1 .1 基础数据

A井是断块构造上的一口定向开发井，该井设计井深3836m/ 3580m，使用215 .9mm 钻头钻至井深3819m /3580m 完钻，下入

139.7mm 套管固井完井。完钻时泥浆出口温度是73 ℃，最大井斜在33 .1°/3075m处，方位107.9。完井讨论数据为油顶 2876m，油底3767 .8m，地质阻位3788m，返高2650m，套管下深 3815 .52m。泥浆性能如表 1 。

1 .

2 技术难点

（1）油层段长长达 891 .8m，加上出口温度高达 73 ℃，且该区块水层活跃、油水同层，不易压稳，固井后有可能导致层间窜流，对固井水泥浆体系带来严峻的考验；（2）井斜度较大，最大井斜为 33 .1°，套管难以居中；（3）井眼质量差，平均井径244 .1mm，井径扩大率大，达到13 .08 %；（4）井下情况复杂，不易压稳，钻井液密度提高到1 .30g cm3 勉强建立平衡，过高的钻井液密度使得井壁上的泥饼增多，另外顶替效率差。 2解决措施

针对以上技术难点，结合断块地质特征，采取以下措施：1）采用高密三凝水泥浆体系。要使得固井过程中不发生漏失，即 P环3室内化验

3 .1 外加剂的选择

水泥浆的设计原则：（1）较好的稳定性；（2）合适的稠化时间和密度；（3）良好的沉降稳定性和流变性能；（4）较高的强度、较低的失水。选择优良耐高温的外加剂，根据井下温度、压力条件进行流变学设计，严格控制失水量和析水量，要按照流变学来设计和调整水泥浆性能，达到紊流顶替，以提高顶替效率。（1）固井时水泥浆在压力下流经高渗透地层时，将发生"渗透"，水泥浆液相漏入地层，通称为失水，故能够降低油井水泥浆失水量的这种外加剂通称为油井水泥降失水剂，目前主要通过减小滤饼渗透率或提高水相粘度等手段来达到降低失水的目的，根据水泥浆化验及实际生产需要，本井使用降失水剂TW200S 。（2）经过对分散剂的室内化验与长时期的现场应用，发现分散剂是高密度水泥浆的重要组成部分。高密度水泥浆由于水固比低，需要加入分散剂改善水泥浆的流变性能和流动度，本井使用分散剂 TW401S 。（3）在 80 ℃～120 ℃的温度下，采取分段水泥浆固井时需要加入缓凝剂对稠化时间进行调节。（4）对于该井高密度水泥浆体系，还需要加入微硅进行控制析水，以达到固井要求。微硅水泥浆体系具有良好的稳定性。微硅均匀分散，使水泥浆的液相变为稳定的溶胶，水泥颗粒悬浮在液相中，不易沉降，因此微硅水泥浆的析水率极小，具有良好的稳定性。

3 .2 水泥浆压稳设计与水泥浆体系化验

压稳是指固井水泥浆在候凝过程中，环空液柱压力压住高压油气水层，不发生油气水窜。应用三凝水泥体系，采用不同密度的水泥浆，达到压力平衡固井。同时在施工时对水泥浆量要求控制严格，每种水泥浆上返高度要精确计算。

3.3 水泥浆体系化验

根据现场需求进行室内化验，化验条件：温度 95 ℃，压力48MPa ，升温时间 40min。

配方 1（1 #）：油井水泥 D 级+降失水剂 TW200S +分散剂TW401S +缓凝剂 ZH -2 +消泡剂 XP -1 。配方 2（2 #）：油井水泥 G 级+降失水剂 TW200S +分散剂TW401S +缓凝剂 ZH -2 +微硅+XP -1 。配方 3（3 #）：油井水泥 G 级+降失水剂 TW200S +分散剂 TW401S +膨胀剂 QJ -625 +微硅+消泡剂XP -1，水泥浆化验曲线图见图。

4应用效果与结论

经候凝 36h 后测声幅显示 ,实际返高 2593 .4m ,人工井底3795 .0m。3795m～2850m 油层段声幅5 %以内 ,固井质量为优质；其余井段

声幅 10 %～30 %,固井质量为合格。(1)现场施工实践证明,在断块用三凝水泥浆体系进行固井施工,行之有效,固井质量为优质。(2)根据平衡压力固井原则,优选水泥浆体系 ,优化现场施工参数,精细现场施工措施 ,保证了在固井过程、候凝过程中不发生漏失 ,同时达到固井"三压稳"。

参考文献

[1]平衡压力固井技术在塔河油田尾管固井中的应用[J]. 贾永江. 钻采工艺. 2012(04)

[2]高温高压下高密度水泥浆体系室内研究[J]. 张美琴. 经营管理者. 2015(16)

[3]高温高强度-微硅水泥浆体系的研究与应用[J]. 杨海华,吴方惠. 内蒙古石油化工. 2016(10)