国外固井水泥浆设计
030国外胶乳水泥固井技术
第25卷第2期1997年6月石油钻探技术PETROL EUM DR I LL I N G T ECHN I QU ESV o l.25,N o.2Jun.,1997!固井技术#国外胶乳水泥固井技术李文建 姚 晓 王太聪(四川南充 637001) 提要 阐述了油井固井作业中常见胶乳水泥的类型、特性及作用机理。
从水泥浆和水泥石两方面对比分析了油井胶乳水泥与常规水泥的特性,其主要差异表现在弹性上。
介绍了油井胶乳水泥在美国东德克萨斯地区3口井中的应用情况。
主题词 胶乳水泥 固井 聚合物水泥浆 水泥胶结 配方 机理 美国一、前 言胶乳实际上是一种乳化的聚合物体系,是直径<200～<500nm的聚合物球形颗粒分散在粘稠的胶体体系中,再加入一定的表面活性剂以防止聚合物颗粒聚结而形成的。
通常这种体系的固相含量为50%,乳液密度为1102kg l。
市场上的胶乳大约只有5%可用作油井水泥外加剂。
根据所用乳化剂种类的不同,胶乳可分为阳离子型(带正电)、阴离子型(带负电)及非离子型(不带电)。
一般来说,阴离子型胶乳因缺乏稳定性而不适于作油井水泥外加剂。
用于油井水泥的绝大多数是非离子型或阳离子型胶乳。
曾被用于和正用于水泥外加剂的胶乳有:聚醋酸乙烯脂、聚苯乙烯、氯苯乙烯、氯乙烯共聚物、苯乙烯2丁二烯共聚物(SBR)、氯丁二烯2苯乙烯共聚物及树脂胶乳等。
加入胶乳后的水泥被称为胶乳水泥。
当胶乳应用于油井水泥时,发现具有下列特性: (1)能较好地粘结油润和水润界面;(2)射孔时水泥石破碎减少;(3)增加了水泥石抗井内流体腐蚀的能力;(4)由于聚合物增粘和堵孔作用,降低了水泥浆滤失量,并且改善了水泥石的耐久性。
国外最早把胶乳水泥应用于油井固井工程约在1958年,但我国至今未在固井工程中成功应用。
不过,国内许多科研院所、高等院校已开始对作为弹性水泥之一的胶乳水泥进行了研究。
二、试验研究11胶乳水泥的作用机理胶乳水泥体系是有机的高分子聚合物分散体系,其作用机理很复杂。
国外防水注浆技术现状
国外防水注浆技术现状一、国外注浆施工技术现状：1、自防水混凝土井筒工程：德国建设矿井井筒采用7层防水工艺，即混凝土、砌块、沥青石渣、不锈钢板、沥青石渣、砌块、混凝土。
造价是中国自防水井筒工程4-5倍。
2、锚喷工程：瑞典、加拿大在渗水环境中锚喷，采用放水支护法，用钢丝和橡胶制成半圆型胶管，用粘结剂粘在渗淋水处，排至基础面盲沟，在管外锚喷，把管埋在喷层之内，喷层是外混凝土内部流水的现状。
3、注浆：日本多采用改性水玻璃——水泥浆等，有计划的设计压力、输浆量、封水效果等。
苏联采用粘土浆，无约束注浆法施工，即不设计压力、输入量，只是把设备安好，一直注，什么时候压不进浆则停工，无帷幕防区，工期长，治水率低。
4、基础工程防水：日本基础工程防水，采用外铺塑料防水板等，内浇筑防水混凝土，俗称二道防线。
贝宁、摩洛哥国家基础工程，采用的是先锚喷支护，然后浇筑混凝土的施工法。
5、管理：国外大多是实行每道工序都得验收质量，第一道不合格有少数渗水，不能进行下道工序的制度，做到无隐患的工程质量。
d.施工中浆液浓度变换(1)在予注浆中多采用变换浆液浓度来填充裂隙，初稀----中浓----后稀----浓稠终孔。
(2)而在短段注浆中却是先浓----中稀----极稠终孔的方法封治。
根据受注条件，及时调整浆液浓度。
二、浆液变化因素1.浆液凝胶变化因素，在恒定条件下，可测出性能、凝胶规律。
当施工中，输浆距离的长短、承压和对压的抗衡，脱水凝胶固化则有很大的浮动率。
压力是凝胶的重要因素。
2.温度对测定浆液变化有很大关系。
如输浆距离为200m，制浆站在地面，而受注点在井下，两地温差2℃，承压浆在输送管中，温差加速了固化的有利因素。
3.脱水固化，同一浓度级浆液，在运动中承压后，加速了脱水的速度，受距离影响，质量不一致,水化胶凝物在运动中进一步反应。
因此，浆流速度和压力促成浆液脱水的重要因素。
三、小结：隐蔽工程注浆封水、填充，是一项多学科的综合技术。
页岩气水平井固井水泥浆体系
脆度系数
垂直放置
水平放置
1
0
23.00
2.74
2.17
5.14
2.73
4.47
2
0.1
23.81
2.84
2.19
5.83
3.01
4.08
3
0.2
24.01
2.99
2.46
6.27
3.25
3.83
4
0.3
25.18
3.16
2.77
6.73
3.47
3.74
5
0.4
25.77
3.23
塑性体膨胀率%
硬化体膨胀率（24h）%
硬化体膨胀率(48h)%
胶结强度90℃×24hMPa(垂直放置)
胶结强度90℃×24hMPa(水平放置)
1
0
7
7.5
-0.80
-1.41
-1.43
1.96
1.67
2
1
5
5.5
-0.38
-0.58
-0.28
2.38
1.89
3
2
4.5
4
-0.13
0.17
0.24
2.74
二、页岩气水平井水泥石受力分析
页岩气水平井固井封隔失效原因分析
水泥环受力分析
水泥环内壁极限变形下弹性模量对应的极限井口压力分析
井口压力对水泥环变形的影响分析
水泥石弹性模量对水泥环变形能力的影响分析
水泥石力学性能要求
水泥石屈服条件
1、页岩气水平井固井封隔失效原因分析
水泥浆胶凝与体积收缩界面胶结质量差射孔、压裂
2、水泥环受力及计算分析
固井水泥设计理念分析
降滤(有机土，高分子聚合物，纤维素衍生物，有机聚合物)
密度调节，堵漏，增强(普通无机矿物)
消泡(有机脂、醚、酸等) 特种(复合有机、有机化合物)
示踪(放射性元素、有机化学物)
油井水泥外加剂及其应用
减阻剂及其作用机理
功 能：提高流动能力、降低摩阻，减少用水量 副作用：起泡、降强(促强)、沉淀、缓凝、降滤、提切 作用机理简述：
吸附—分散理论 湿润—润滑作用 减摩—助滑作用
改变颗粒级配，表面电化学特性，增大比 表，极性结合，引力变斥力，电位差
油井水泥外加剂及其应用
减阻剂及其作用机理
典型产品： 奈及聚奈系：FDN，NF，UNF(芳香族化合物) M 系：木钙，木钠，FCLS(阴离予型) 酮醛缩聚型：SXY，SAF，USZ 替 换 物：SMC，SMK，SMT，SMP 使用注意：
，反而严格限定）、配套性、系列性
流动性及悬浮稳定性，早强影响程度
耐温能力及范围
油井水泥外加剂及其应用
降失水剂及其作用机理
外加剂使用难点： 早强剂、缓凝剂、降滤失剂多为数种化学物质的复合 物或改性物，化学成分复杂，各种成分对应用环境因素 响应特性不同，一种主剂难于调整全部工程性能，故对
各外加剂中有机及高分子材料与水泥浆性能的协调稳定
加量： 0.l—0.5 ％，为常规范围， W/C=0.44—0.5 ，加惰性外掺料，可提高用 量 适用温度范围：＞ 90℃， SXY ， FCLS ， SMT 等，上一温度段降至下一温度段 ，均可起缓凝作用 析水控 稠化曲线规整度 强度无损
油井水泥外加剂及其应用
缓凝剂及其作用机理
功 用：延长可泵时间，确保施工安全 副 作 用：水质敏感性，降强，非单调性，加量指数变化，流 变、降滤协调性与选择性 作用机理：抑制水泥矿物组分水化速度，延缓结晶过程
油田固井水泥浆体系研究及应用
油田固井水泥浆体系研究及应用摘要：目前，由于资源的紧缺，世界各国都在紧锣密鼓的对深水油气资源进行勘探开发。
深水区域的钻井作业一直是一个世界上多个国家面临的问题，特别是表层钻井作业，例如浅层、水平基底的研究都还有待解决，这对固井水泥浆，尤其是表层的工作提出了更高的要求。
钻井技术的发展及油田勘探开发持续的加深，探井深度和生产井不同深度的不断增加，面临着很多长度、深度、强度都面临着高难度挑战。
深层埋藏较深，使得生产井深度一般在5000米也很多；深井固井的制造工艺要满足工作的需要，首先就得使得质量达标，并且在保证质量的同时从节约成本出发，提高科技含量提高市场的竞争力，使得在国际市场上拥有自己的一席之地。
关键词：固井水泥浆技术体系深固井气井固井水泥砂浆系统设计有一定固井性能满足一般要求应老驴温度、系统稳定性、水泥石的高温稳定性，我们必须肯定在什么情况下都能实施，并且固井质量需要有一定弹性材料及增韧材料进行严格的研究记忆及最佳分析外，还得研究加水泥浆增白剂及外部留下原料的添加量对水泥浆各种性能的影响。
目前气井的施工深度至少都是3500米，所以对于长度、深度都有很高的要求。
然后，对基层进行试气、压裂等工作环境的了解，水泥浆性能和施工固井更高的要求，保证了封固井质量使得工程的实施顺利的得以实施。
但是现在国内深层气井固井质量并不理想，自2005年以来，先后发生了几起严重的事故，特别是对固井等环空窜气问题和油气测试、生产建设造成了极大的影响。
一、一般固井水泥浆体系对于水泥体系而言中温的温度需要小于120℃，但是考虑到高温时性能的优越性，我们一般选择的是小于160℃的高温，超高温的固井特砂浆高温的性能更优越，目前较少的使温度控制在200℃水泥浆体系，适用温度一般都不超过200℃。
这样的体系对于淡水以及矿化的固井的效果是最好的，它一般使用的一般条件，同时也固井用的低密度、高密度的条件比较复杂的固井；性能的提高能够扩大产品使用的范围，优良的性能是保证稳定的基础，要确保各种性能都能满足所需并且更容易调节。
国内外固井技术与水泥浆体系对比分析与探讨
国内外固井技术与水泥浆体系对比分析与探讨摘要：对国内外固井技术与水泥浆体系发展现状进行了分析，探讨了固井技术与水泥浆体系发展方向。
关键词：固井技术；水泥浆体系；对比分析收稿日期：固井是钻井工程的最后一道工序，是衔接钻井和采油的关键工程，固井的成败是一口井的关键性工程，不仅关系到一口井的前期钻井投资是否作废，而且固井质量的好坏也会对油井的后期开采造成很大影响。
本文拟通过对比分析国内外固井技术与水泥浆体系，探讨国内外同行之间的差距，为促进固井技术与水泥浆体系研究，提供借鉴与参考。
1国内固井技术与水泥浆体系发展现状1.1长城钻探公司固井公司固井技术与水泥浆体系长城钻探固井公司具备为各类井型提供固井工程设计服务的能力，以及固井现场作业的技术监督和指导服务。
研制的低密度和高密度水泥浆体系为油区内外固井作业提供了有力保障，并成功进入海上固井市场，打破了外国公司垄断的局面。
1.1.1主要固井技术。
①调整井多压力层固井技术；②薄层固井技术；③防窜固井技术；④双级注固井技术；⑤微珠双密度固井技术；⑥尾管固井技术；⑦深层气井固井技术（欠平衡井的固井技术）；⑧水平井固井技术；⑨侧钻开窗固井技术；⑩小井眼固井技术；1.1.2主要水泥浆体系。
①超低密度高强度水泥浆体系。
超低密度高强度水泥浆体系当水泥浆密度为1.2g/cm3时，其24小时的抗压强度可以达到14MP a以上，基本可以和纯水泥想媲美，而且具有较好的堵漏和防窜性能，水泥浆失水可以控制在50ml以下，满足欠平衡钻井完井的需要。
②高密度水泥浆体系。
长城钻探固井公司开发的高密度水泥浆，利用合理的水泥和超细球型加重剂的粒径分布以及各材料的紧密堆积，配制出流动性能良好的高性能水泥浆（最高密度可达2.9g/cm3），已在哈萨克斯坦和我国的南海等油田使用。
该公司还在阿塞拜疆使用了一种高性能的分散剂，在不加加重剂时，水泥浆密度能达到2.16 g/cm3，同时保持良好的流动性和失水控制。
抗高温高密度固井水泥浆体系研究
抗高温高密度固井水泥浆体系研究摘要：随着深层以及超深层油气开发的进行，钻遇高温高压地层的油气井越来越多。
与常规油气井相比，高温高压油气井在固井作业方面对水泥浆要求更高。
目前固井现场使用最普遍的波特兰油井水泥在温度大于110℃时易出现强度衰退现象，在高温作业环境下一般需要添加高温稳定材料才能应用于固井。
常用的水泥浆添加剂材料，如缓凝剂、降失水剂，极易受到温度的影响出现稠化反转或者作用失效的情况。
此外，高温高压固井作业通常需要较高密度的水泥浆体系才能更好地压稳地层，以满足固井作业的要求。
因此，针对高温高压油气井固井作业，需要研究一系列固井材料，才能构建性能优异的水泥浆体系用于固井施工。
本文对抗高温高密度固井水泥浆体系进行分析，以供参考。
关键词：高温；高密度；水泥浆；固井引言深井越来越多地遇到深页岩气井、深位移气井等炎热复杂的环境。
复杂而敏感的油井不仅温度高，而且具有相对复杂的施工方法，对水泥石性能要求更高。
对于填缝施工系统，硅盐水在高温下的强度略有下降。
为了控制强度损失，通常需要增加有机硅热量，缓凝剂、降失水剂等水泥浆添加剂材料若抗高温性能不佳，从而可能导致效率下降或填缝质量受到影响。
对于复杂的地层来说，如果水泥不够灵活，可能导致进一步加工井产生的底部应力导致水泥石损坏，从而导致水泥石封隔失效。
1概述钻井过程中的情况越复杂，地温和地压的变化也越大。
一般类型的油压机和添加剂已不足以满足热井的性能要求。
在高温下，常规类型的固井水泥浆会在高温条件下更快的衰减强度。
高温下，井下的水泥环甚至可能断裂，导致机械性能完全丧失，造成塌方。
与此同时，高温下水泥的速度正在迅速提高，填缝质量的提高速度将过快。
在这种情况下，此时需要再添加高温缓凝剂以便使增稠时间合理，确保施工安全。
高温环境也可能严重影响填缝质量、损耗等的性能，需要研究可在高温环境中使用的其他材料。
此外，高温降通常需要较高密度的凹槽，而当今密集的凹槽质量系统通常具有粘度高、现场混合困难、稳定性低、性能调节困难和压力强度低等缺点。
国外新型水泥浆体系——CemNet防漏水泥浆
国外新型水泥浆体系——CemNet防漏水泥浆石油钻探技术157.0mm扩大至431.8mm.针对以上情况选用了高效率,高寿命,高强度的KE157/311型三高扩眼钻头,采取以上所述主要技术措施在2000m先导孔井段进行了把147.Omm井径扩大到4311.7mm和4311.9mm扩大到415.7mm的两级扩眼作业,并取得了成功.5结束语目前我国已在超深井钻井中进行了深部地层扩眼作业,并取得了满意效果,积累了丰富的技术经验.为了进一步提高深井超深井扩眼技术水平,除了研究完善深部地层扩眼技术外,更重要的是如何借助各式井眼扩大器及其配套技术更高效更完善地去实现井眼扩大.另外,考虑到盐膏层在超深井埋藏深,厚度大,井眼缩径变化率大,起下钻作业时间长等诸多因素的影响,应推广使用扩眼容量大的超常规井眼扩大器和超常规随钻井眼扩大器,以避免扩眼缩径影响完井质量,达到减少作业时间,保证固井质量,不断提高深部地层扩眼技术的目的.参考文献[1]李江,唐世春,崔龙兵.库1井钻井设计与施工[J],石油钻探技术,2004,32(4):5-7,[2]曾义金,深部膏盐层蠕变关系研究[J],石油钻探技术,2004,32(3):57.[3]李传武,李发东,任海军,等.科钻一井先导扩眼技术[J].石油钻探技术,2002,30(5):7-9,[4]剪占鳌,刘建军.ZK6×12型同步式扩眼器的研制与应用[J],石油矿场机械,1993,22(4):1314.[审稿葛洪魁] DomesticReamingTechniquesSuitableforDeepFormationsJianShuxuY angY ongZhangShaopei.ZhouKai(1.MachineryRepairingandManufacturingCorporation,LiaohePetroleumExplorationBu reau,Panjin,Liaoning,124010,China;2.SecurityandGuardDepartment,LiaohePetroleumExploration Bureau.Pan—Jin,Liaoning,124010,China;3.HousingCorporation,LiaohePetroleumExplorationBurga u,Panjin,Li—aoning,124010,China;4.TianyiCorporation,LiaohePetroleumExplorationBureau,Panjin ,Liaoning,124010.ChinaAbstract:ReamingindeepformationsisanarisentechniqueinChina.Thisarticlediscussesth ecurrentsit—uationandprogressofreamingtechniquesfordeepformations.Giventhereamingperforman cesandmainprob—lems,thispaperpresentsreasonableengineeringmeasuresandschemestoselectsuitablerea mingtools.Intermsofneedsfordevelopingreamingtechnique,thispapergivesanoutlookforapplicationpr ospectsofholereamersbeyondconventionandoneswhiledrilling,andillustratesitsreliabilityandactualeff ectswithatypicalCase.Keywords:deepdrilling;reaming;holeenlarger国外新型水泥浆体系——CemNet防漏水泥浆齐奉忠庄晓谦唐纯静李爽(中国石油勘探开发研究院廊坊分院完井所,河北廊坊065007)CemNet防漏水泥浆含有惰性纤维质,纤维与水泥浆混合可使常规水泥浆体系就转变成堵漏水泥浆体系.在漏失地层中,纤维能形成一种惰性纤维网状物,有效防止固井过程中的漏失,不但能降低补救挤水泥作业几率,而且纤维水泥浆对地层无伤害.因为纤维属于惰性材料,所以对水泥浆的稠化时间,抗压强度等性能没有不良影响,而且配伍性和分散性好,使用纤维水泥浆,可防止固井过程中水泥浆的漏失,保证水泥浆返到设计位置. 在混浆槽中将纤维材料添加到水泥浆中,不会堵塞}昆浆槽和注水泥管线.纤维水泥浆主要推荐用于固井时的堵漏,如固井过程中的循环漏失及打水泥塞等.在常规固井过程中,该水泥浆体系也具有很好的堵漏作用.Duri油田(位于印尼苏门答腊中部盆地)在钻井过程中经常发生钻井液部分漏失或全部漏失的情况,漏速从0.16m./h至全部漏失,采用其他堵漏方法成功率低,成本高,后采用CemNet防漏水泥浆固井成功.Duri油田采用CemNet堵漏水泥浆已完成了100多井次打水泥浆塞和固井作业,成功率达9O以上.。
国内外固井技术难点及新型水泥外加剂特性评析
国内外固井技术难点及新型水泥外加剂特性评析姚晓1吴叶成2 黎学年2刘金余2胡中磊2徐德安2（1南京工业大学材料科学与工程学院，2 江苏石油勘探局钻井处）摘要：从材料学角度出发，结合现场实际问题，通过对油井水泥固有缺陷和常用油井水泥外加剂特性的分析，阐述了影响井下水泥环长期封隔质量的3个主要因素，即水泥浆的漏失低返、水泥石的体积收缩和高脆性。
在讨论新材料作用机理的基础上，提出了初步的解决方案，并介绍了新材料的现场应用情况。
文中还就国内油田未来对固井新材料的技术需求进行了预测，并就今后的研究方向提出了建议。
主题词：油井水泥水泥浆固井质量新材料性质井下水泥环的主要功能是支撑和保护套管，满足油气井开采阶段长期层间封隔的技术要求。
油井水泥作为主要的密封材料一直用于固井施工中。
各种化学外加剂和外掺料作为辅助材料，用于调整和改善特殊地层条件下水泥浆体的性能。
因地层条件千变万化，所用水泥浆体系和外加剂各不相同，由此引发的固井技术难题也层出不穷。
Smith认为“固井作业是一口井整个施工中最重要的组成部分，没有任何因素比固井质量对油层产能的影响更大”。
因此，固井新材料的持续研发和应用必将为长期稳定地开发油气田提供基本的技术保障。
1 油井水泥浆体固有的缺陷油井水泥属水硬性胶凝材料，其固有的水化特性、使用环境（高温、高压）和施工工艺（高水灰比、高流动性能）决定了其致命的“四高”缺陷（见图1）：高体积收缩、高滤失量、高密度和高脆性。
水泥浆体的体积收缩使水泥环的胶结质量不能保证，还可能形成微间隙，引发地层流体（油、水、气）窜流。
高脆性的水泥石在强冲击载荷作用下，水泥环会破裂而形成宏观裂纹和界面破坏，造成层间窜流并腐蚀套管。
高滤失使得在施工过程中水泥浆发生脱水桥堵和失水收缩，水泥浆滤液进入油气层孔隙后，因其与地层内流体不配伍而造成油气层污染。
常规的水泥浆密度通常远大于钻井液密度，对于漏失性地层（低压或裂缝性地层）而言，容易引起诱导性漏失而造成水泥浆低返。
固井水泥浆体系
固井水泥浆体系常规固井水泥浆体系中温超高温高温高抗盐固井水泥浆体系中高温高抗盐高温高抗盐固井水泥浆体系系•中温固井水泥浆体系适用温度范围≤120℃•高温固井水泥浆体系抗高温性能优秀，适用温度范围≤160℃•超高温固井水泥浆体系抗高温性能突出，是目前少有的可抗温度至200℃左右的水泥浆体系，适用温度范围＜200℃高水泥浆固井•既可用于常规密度一般条件下固井，也可用于低密度、高密度等特殊条件下复杂井的固井•具有优良水泥浆体系性能的可广泛使用的水泥浆体系•具有配伍性好、浆体各性能稳定、各种性能都很容易调节的优点，能够真正做到“低失水、低析水、高强度、浆体稳定、流变性能和稠化时间好调节”•解决了固井工程中常需要提高顶替效率、需要防止油气水窜、需要低密度或高密度固井、需要适当的触变性等问题20LM、减阻剂WD-30LM组成。
•高温体系由降失水剂WD-10LH 、缓凝剂WD-20LH、减阻剂WD-30LH组成。
•超高温体系由降失水剂WD-10LSH 、缓凝剂WD-20LSH、减阻剂WD-30LSH组成。
的各种需求。
•另外还有消泡剂WD-60L、隔离剂WD-100S、冲洗剂WD-110S等辅助固井制剂。
•中高温高抗盐体系适用温度范围≤130℃•高温高抗盐体系抗高温性能突出，是目前少有的可抗温度至200℃左右的抗盐水泥浆体系，适用温度范围＜200℃•既可用于常规密度一般条件下固井，也可用于低密度、高密度等特殊条件下复杂井的固井•解决深井和超深井及盐膏层固井对水泥浆提出的非常规要求•适应现代固井技术发展的一种全能型水泥浆外加剂体系•中高温高抗盐体系由降失水剂WD-11LM 、缓凝剂WD-21LM、减阻剂WD-31LM组成。
•高温高抗盐体系由降失水剂WD-11LH 、缓凝剂WD-21LH、减阻剂WD-31LH组成。
高抗盐固井水泥浆体系组成•防气窜剂WD-50S、浆体稳定剂WD-70S、早强剂WD-80S、增塑剂WD-90S等辅助性能调节剂，也同样适用于该体系，能满足现场固井对水泥浆提出的各种要求。
哈里伯顿固井工艺及固井新工具
Alternative Cementing Approach: 优化固井方案 -Tail Slurry -SwellpackerTM system
• • Installed in well when running casing 随套管下入 Deploys when catalyst comes in contact with element (currently liquid hydrocarbons) 见油气膨胀 • • • Fills Micro-Annulus 填充微裂缝 Remains flexible for the life of the well 保持膨胀特性 Heals itself to maintain future seal 自动修复，保持长久密封
• • • • • • • •
Slurry Weight: 20.0 ppg (2.4 SG) Slurry Weight: 20.0 ppg (2.4 SG) Pumping Time @70bc: 4:39 at 190° C BHCT Pumping Time @70bc: 4:39 at 190° C BHCT Fluid Loss: ~50 ml at 190°C BHCT Fluid Loss: ~50 ml at 190°C BHCT Free Water: 0% at 45° Free Water: 0% at 45°
4.5inx8.15inx9m Sw ellpacker 5.5inx8.15inx9m Sw ellpacker 6.625inx8.15inx9m Sw ellpacker 7inx8.15inx9m Sw ellpacker
国内外深井大温差固井综述
求 ：良好 的流 变性 和 沉 降稳 定性 、较低 的失 水 、满足 工 程要 求 的稠 化 时 间 、较 好 的水 泥 浆 防 窜性 能 、顶 替效 率 高等 。介 绍 了 国 内外 深 井大 温差 固井常 用水 泥浆 体 系，最后 针对 深 井 大温 差低 密度 固井水 泥浆设 计 应 重点 注意 的 几个 问题提 出 了建议 。
４ ５ ７ ０ ｍ的 井 定 义 为 深 井 ， 超 过 ６ １ ０ ０ ｍ的 井 为 超 深 井 ， 超 过 ９ １ ４ ４ ｍ的 井 为特 深井 ； 中国 将 完钻 井 深 为 ４ ５ ０ ０ ～６ ０ ０ ０ ｍ的 井 定 义 为 深 井 ，将 完 钻井 深 ６ ０ ０ ０ ｍ以 上的 井 定义 为 超 深井 。对 于温 差 而
战。
（ １ ） 地层压力复杂。在深井 、超深井 中，由于受井身结构
的 限制 ，往往 同一裸 眼段 油 、气 、水显 示 层位 多 ，可 交 互 出现 异 常 高压 气层 、高压 盐 水层 、低压 易 漏地 层 、异 常低 压 油气 层 和高 温 高压 地 层 ，地层 纵 向 的压 力梯 度 变化 很 大 。￣ ｎ Ｊ ｌ ｌ 东 北地 区 多 为
关键词 深井 大温 差 固井 水 泥浆 综述
随着勘探开发的不断深入 ，深井超深井封固段 长 、封 固段的顶部和底部的温差大 ，这就对水泥浆性能提出了更 高 的要 求 。各 国对 深 井有 不 同的 定义 ：如美 国 将井 深 超 过
３ ． ５ ＭＰ ａ 以上 ，成功解决了顶部强度发展绥 ｌ 曼的技术难题。 （ ２） 纤 维 防漏 水泥 浆 。 纤维 水 泥体 系 中的 纤 维不 同于 普通 纤维 ，它有高度的灵活性 ，能在水泥浆中很好地分散 。所 以，很 容 易在 漏 失 带形 成 一种 非常 强 的纤 维 网络 结构 。同时 ，水泥 浆 中
固井水泥浆施工设计
固井水泥浆施工设计摘要：结合某定向井钻井固井基本资料，分析了固井难点，提出了重点固井技术措施，重点对水泥浆技术进行了设计，以为本井固井施工提供依据。
关键词：固井工程；水泥浆；设计某定向井位于济阳坳陷沾化凹陷孤北潜山带中部，四开设计井深：5008m，四开完钻井深：4953m，四开完钻层位：奎山段。
造斜点：3095.23m；最大井斜：42.6，井深：4825.83m；垂深：4534.65m；井底井斜：41.3°，井底垂深：4630.33m，水平位移：1026.28m。
轨迹类型：直（0m-3095.23m）-增（3095.23m-3472.31m）-稳（3472.31m-4953m）。
1固井难点分析该井钻过石炭系并钻入奥陶系八陡组，固井过程中存在井漏风险。
油气层段长（预计4486-4953m），对水泥浆体系及候凝期间的压稳要求高。
固井施工压力窗口窄，施工排量受限，既要考虑压稳又要考虑防漏。
环空间隙小，低密度水泥浆，水泥环薄，对水泥石强度和韧性有较高要求。
悬挂器位置过流面积较小，环空不易循环干净，易引发憋泵或者憋漏地层等复杂情况。
该井水泥浆为低密高强水泥浆体系。
复合钻具，胶塞通过性要求较高，胶塞到底碰压风险较高。
2重点固井技术措施2.1压稳技术措施循环时钻井液进出口密度差小于0.02g/cm³，油气上窜速度小于10m/h，方可进行下套管及固井施工作业。
做好压稳计算，确保固井全过程及侯凝期间地层压稳；候凝期间，根据水泥浆稠化和胶凝时间，环空适当加压保证压稳。
拔出中心管循环出附加水泥浆后，大排量循环钻井液6小时以上，关井观察井口，保证在尾浆失重情况下的压稳。
2.2防漏技术措施严格控制套管下放速度，避免激动压力压漏地层，每根套管纯下放时间不少于30s，送入钻具每柱不少于90s，及时灌浆并观察返浆情况。
套管到位先循环两周以上,井眼循环干净且泵压稳定后再坐挂。
调整好前置液和水泥浆流变性能，降低流动阻力，降低固井漏失风险。
贝克休斯固井工艺技术介绍
1.工作计划及参考因素
• 套管外膨胀封隔器 (ECP) - ECP随套管管柱下入 井内，在初次注水泥 作业时胶塞碰压后产 生径向膨胀，以达到 井下环空的机械密封， 阻止层间流体互窜。
1.工作计划及参考因素
ECP应用范围： • 封隔生产层 • 密封尾管衬圈 • 封隔漏失层
1.工作计划及参考因素
• ECP的使用 - 在考虑使用ECP以前，要明确ECP的优缺 点。虽然关于使用ECP的成功案例很多， 但ECP的缺点是在封隔器膨胀以后，流体 静压力在封隔器以下传递性很差。如果没 有流体静压力的传递，那在封隔器以下的 水泥环就有可能发生“气侵”。虽然封隔 器可以阻止气侵通过ECP，但是封隔器以 下会有潜在问题发生。
4.钻井泥浆顶替
• 泥浆性能 -屈服值
钻井泥浆性能（垂直井）
属性
推荐值
屈服值(lb/100ft2)
10
塑性粘度(cp)
20
最佳值 2 15
钻井泥浆性能（大位移井）
井斜角(°)
屈服值(22℃)(lb/100ft2)
2.水泥浆设计
• 气流穿过未固化水泥 -解决方法：
增加水泥浆密度，从而增加过平衡压力，减小 气侵发生的机会。
在水泥浆中加入可以控制滤失的添加剂，控制 水泥浆体积的减小，减缓静液压的下降。
2.水泥浆设计
漏失 -井下液体全部流入某一地层 -很可能是超过了地层的破裂压力梯度
通常在固井施工前就要解决漏失问题，解决方法 有： • 降低钻井泥浆密度 • 在钻井泥浆中加入堵漏材料来堵住漏失层 • 泵入胶凝和固化材料堵住漏失层
2.水泥浆设计
盐层 -不可流动盐层 对于不可流动盐层，水泥与盐层的粘合十分 重要。如果在盐层下面还存在着高压气层，那么 水泥与盐层的紧密粘合十分关键。
水泥注浆工艺国内外现状及发展趋势
水泥注浆工艺国内外现状及发展趋势一、水泥注浆工艺的定义水泥注浆工艺是一种利用水泥浆液进行加固修复工程的技术。
它通过将水泥浆液注入到地下或建筑物结构的裂缝和空洞中，以加固土体和加固结构的目的。
水泥注浆工艺广泛应用于地基处理、岩土工程、隧道工程、地下洞室、建筑物和桥梁维修等领域。
二、国内水泥注浆工艺现状1. 技术水平：国内水泥注浆工艺的技术水平不断提高，已形成一套完善的注浆材料、设备和施工工艺。
一些企业在水泥注浆方面进行了专业研究和开发，取得了一系列成果。
2. 应用领域：在地基处理、地下洞室和桥梁维修方面，国内水泥注浆工艺得到了广泛应用。
特别是在地铁、高铁等基础设施建设中，水泥注浆工艺发挥了重要的作用。
3. 问题和挑战：由于水泥注浆工艺的材料性能、注浆效果和施工工艺方面的限制，国内水泥注浆工艺在应对复杂地质条件和大型工程方面还存在一定的问题和挑战。
三、国外水泥注浆工艺现状1. 技术发达：国外发达国家在水泥注浆工艺方面拥有先进的技术和设备，已经形成了一套成熟的水泥注浆工艺体系。
他们在水泥注浆材料的研发和应用方面处于领先位置。
2. 应用广泛：国外水泥注浆工艺在地下工程、岩土工程、建筑维修和地质灾害治理等领域得到了广泛应用。
在一些复杂地质条件下，水泥注浆工艺的效果明显。
3. 发展趋势：国外水泥注浆工艺在节能减排、环保材料、智能施工等方面不断进行创新，发展趋势值得关注。
四、水泥注浆工艺的发展趋势1. 技术创新：未来水泥注浆工艺将围绕提高注浆材料的性能、改进施工设备和工艺、提高注浆效果等方面进行技术创新。
2. 环保可持续：注浆材料的环保可持续性将成为水泥注浆工艺发展的重要方向，绿色材料的研发和应用将成为未来的趋势。
3. 智能化施工：随着信息技术的发展，水泥注浆工艺将向智能化方向发展，通过数据采集、分析和应用，实现施工过程的智能化管理和控制。
五、个人观点和总结水泥注浆工艺作为一种重要的地基处理和结构加固技术，发挥着不可替代的作用。
斯伦贝谢先进固井技术简介
400
500
Friction pressure (lbf/1000 ft)
DeepCRETE – 低温固井用水泥
工作范围
–
盐度: 淡水到 37% 饱和盐水 密度: 12 - 13.5 lbm/gal 温度: 40º - 80ºF 压力: 地面泵送压力小于 5000 psi
–
–
–
DeepCRETE 的强度的增长曲线
LiteCRETE – 低密度水泥
工作范围
–
盐度: 淡水到 37% 饱和盐水 密度: 10 - 13 lbm/gal 温度: 80º - 450ºF 压力: 地面泵送压力小于 8000 psi
–
–
–
LiteCRETE 的表现
12 ppg 的 LiteCRETE 与15.8 ppg 的纯水泥的表现 对比
200 150 100 50 0 160 Gap width (microns) 320
SqueezeCRETE
Injection points
谢谢
能超过油气井寿命的 解决方案
斯伦贝谢(Schlumberger) 先进固井技术的历史
1989 泡沫水泥固井 SPE 19935 1997
LiteCRETE
开始应用 SPE 53283
1995 2000 2005
1990
1993 开始研究先进固井技术
2000 划时代的
先进固井技术
SPE 38598
传统固井技术中的水泥是水泥
0 0.05 0.1 0.15 0.2
用于造斜水泥塞时的 抗压强度对比
Permeability (mD)
对 LiteCRETE 水泥射孔
4 1/2 Casing 7 inch PVC Water 9 inch steel
高密度固井水泥浆体系
抗压强度 （24hr×BHCT）
MPa 14.8 12.4 14.6 10.5 13.4 30.5
与Micromax配合失水可控制在50ml以下，性能更优越。
③ BXF-1高密度水泥浆的应用
我院采用BXF-1降失水剂、赤铁矿配制的 高密度水泥浆在鸭深1井三开、四开进行使用， 取得了良好的固井质量，是该区域固井质量最 好的一口井。该井是大庆油田勘探分公司在柴 北缘区块布置的第一口重点探井，位于柴达木 盆地北缘断块鄂博梁—鸭湖构造带鸭湖构造上， 地质情况非常复杂。三开固井采用双级双凝水 泥，二级采用正常密度水泥浆，四开固井采用 双凝水泥，四开井段喷漏并存，要求严格控制 水泥浆密度，其施工过程水泥浆配方和性能如 下所示:
3、盐及粗颗粒水泥
除了以上非水溶固体材料外，还可通过加 入盐提高水泥浆的密度，但这一方法要求详细 考察所用盐对水泥浆性能的影响，以及对水泥 石胶结的长期影响。
此外，近年来根据颗粒堆积理论，还通过 采用粗颗粒水泥来提高水泥浆的密度。例如采 用H级水泥进行配浆，以提高水泥浆流动性能， 增加浆体中胶凝材料含量，提高水泥浆早期和 后期的抗压强度。
③ SQ高密度水泥浆的应用
采用SQ降失水剂，使用重晶石作为 加重剂配制的高密度水泥浆体系在青 海油田冷七2井固井中使用，固井井深 3300m，采用双级固井。该井施工顺利， 测井结果表明，固井质量良好。
3、BXF-1高密度水泥浆体系
①组成及特点
组成：BXF-1降失水剂、BXR-1中温缓凝剂、BXR-2
高温缓凝剂， BXF-1的掺量为1.5~5.0%（占水泥量）， 可以干混和水溶；
技术特点：本系列外加剂具有很好的抗盐能力，可
用淡水或盐水配浆，抗盐量可达18%；具有良好的防 气窜能力；API失水≤200ml；稠化时间可调。适用于 循环温度为70~140℃的高压含盐水层井及一般生产井 的固井。可与API 各级水泥和硅粉、重晶石、赤铁矿、 钛铁矿等外掺料配合使用，配制出不同密度的水泥浆。
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。
国外新型水泥浆体系——Liquid Stone液态可存储水泥浆
国外新型水泥浆体系——Liquid Stone液态可存储水泥浆
齐奉忠;庄晓谦;唐纯静;李爽
【期刊名称】《石油钻探技术》
【年(卷),期】2006(34)1
【摘要】为了满足路途遥远、现场施工极端困难条件下的固井需要，BJ公司研制了Liquid Stone液态可存储水泥浆。
该水泥浆可储存较长时间，密度变化范围为0．97～2．52kg／L。
该水泥浆可在基地混配好，不用在现场进行混配，浆体配
好后性能也会被“锁定”，长期储存无沉淀、无密度变化，会一直保持设计的性能。
当水泥浆泵入井下后，才被激活，而后固化。
【总页数】1页(P23-23)
【关键词】水泥浆体系;Liquid;Stone;存储;液态;国外;现场施工;密度变化;长期储存;水泥浆泵
【作者】齐奉忠;庄晓谦;唐纯静;李爽
【作者单位】中国石油勘探开发研究院廊坊分院完井所
【正文语种】中文
【中图分类】TE256.6;TP391.41
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3.国外新型水泥浆体系——CemCrete水泥浆体系 [J], 齐奉忠;庄晓谦;唐纯静;李爽
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5.国外新型水泥浆体系——胶乳水泥浆 [J], 齐奉忠;庄晓谦;唐纯静;李爽
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