长庆油田老井侧钻井固井技术研究与应用

界面的胶结质量 ,防止环空界面窜流 。
好 ,有利于提高注水泥顶替效率 ,具有较高的防窜水
(6)水泥石渗透率大幅度减小 ,孔隙度也比常 侵能力 。
规水泥石小 30%以上 ,低成本 CZJ - 1 体系对地层
通过引入改性材料及无机盐类化合物 ,使水泥
流体的侵蚀具有较强的阻抗能力 。
浆体系对温度敏感性降低 ,防止由于水泥浆在长封
较净浆提高 1倍多 。
移阻力 ;同时高分子网状结构的形成 ,使其抗冲击韧
(5)水泥浆硬化后具有一定的微膨胀性 ,可防 性加强 ,降低了水泥石的弹性模量 ;由于其主要为复
止微裂缝 、微裂隙的形成 。微膨胀剂的复配使用 ,使 配材料组成 ,所以形成的水泥浆体系稳定性好 ,具有
水泥石膨胀率增大到 0. 1%左右 ,能有效改善 1、2 一定的微膨胀性 ,对浆体流变性影响小 ,浆体流动性
时间 80 ～90 m in, 当 水 泥 浆 体 系 稳 定 时 , 游 离 液 无机化合物为主要原料的复合物 ,其中含有 2 种高
© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
朱 哲等 :长庆油田老井侧钻井固井技术研究与应用
第 27卷 第 1期 石 油 钻 采 工 艺 Vol. 27 No. 1 2005年 2月 O IL DR ILL ING & PRODUCTION TECHNOLOGY Feb. 2005
文章编号 : 1000 - 7393 (2005) 01 - 0023 - 04
92
17
9. 1 18. 2 22. 3
0. 112
13
21
50
2. 5
84
15
10. 4 19. 7 21. 2
0. 117
10
17
60
2. 0
81
12
11. 7 20. 5 24. 5
0. 125
8
14
注 :ε′是有效孔隙度 ,水泥石平均渗透率和有效孔隙度是 15 MPa下养护 7 d的数值 。
2. 1. 2 低温高早强锁水剂水泥浆体系 锁水剂在 固段因温度差异 ,造成入井水泥浆凝结时间差别大
水泥水化过程中 ,形成胶体状产物 ,具体表现为水泥 而造成气侵 ;针对水泥浆固化后的体积收缩 ,引入微
浆胶凝强度非常高 ,特别是锁水剂所形成的胶体膜 , 膨胀剂 ,防止凝固期间水泥柱收缩形成微环空 、微间
化时间为 80～100 m in。初始稠度较低 ,体系流动性 剂 。通过高分子化合物与水泥相容性试验 、分析 ,进
好 ,可降低顶替水泥浆的泵压 ,提高顶替效率 。
行高分子改性反应 ,引入与水泥浆相容性好的金属
(2)过渡时间短 。一旦水泥浆开始稠化即马上 离子 ,使得高分子材料在水泥中通过引发剂作用 ,产
© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
24
石油钻采工艺 2005年 2月 (第 27卷 )第 1期
替 ,能有效防止油气水窜槽 。针对老井侧钻井固井 能试验 。CZJ - 1 水泥浆体系在不同温度下的性能 的地质特点 ,在室内对 CZJ - 1水泥浆体系进行了性 测试结果如表 1所示 。
1 技术难点及技术关键
1. 1 技术难点 (1)多油层 ,油层段长 400 ～650 m 不等 ,施工
难度增大 。 (2)地层岩性不稳定 ,钻井液长期浸泡 ,井壁不
稳定 ,井眼条件差 ,受钻井液冲蚀严重 ,井径不规则 , 顶替效率低 ,难以保证封固质量 。
(3)地层流体活跃 ,容易发生水侵 。
(4)由于老油田注水 ,引起异常压力 ,油气侵严 重。
期大幅度缩短 ,所以锁水剂在吴旗 、庆阳区块老井侧
GSJ - 1防窜水泥浆体系主要指标 :密度 1. 85～
钻井固井水泥浆体系中的应用 ,对解决油田长封固 1. 92 g / cm3 ,滤失量 20 mL /30 m in (40 ℃、6. 9 M Pa)
段 、防地层污染 、油气水侵窜 、提高固井质量起到了 ,稠化过渡 时间 10 ～18 m in, 初 稠 13 Bc, 游 离 液
石快速形成早期强度 ;阳离子的离子半径小而电负
GQD - 1 粉煤灰低密度水泥浆体系指标 : 水泥
性较大 ,易与粉煤灰中的活性成份 SiO2 、A l2 O3 的水 化产物形成结构致密 、强度高的复盐 ; GQD - 1的强
与粉煤灰的比例为 1 ∶1,水灰比 0. 65, GQD - 1 加 量 3% ,水泥浆密度 1. 45 g / cm3 ,稠化时间 153 m in
由以上试验数据可以看出 , CZJ - 1防窜水泥浆 0. 5% ,上下密度差小于 0. 02 g / cm3 。
体系具有如下特点 。
2. 1. 3 GSJ - 1防窜降失水水泥浆体系 GSJ - 1防
(1)具有明显的促凝作用 , 40～50 ℃下可控稠 窜降失水剂是比较成熟和完善的固井防窜水泥外加
在水泥浆外层形成致密的保护层 ,阻止地层流体所 隙而造成的气侵 。体系的塑性能增加抗折强度 、抗
形成的油 、水 、气侵 ;另一方面 ,锁水剂会产生促进水 冲击韧性及改善弹性系数 15% ～20%。这些特性
泥水化速度的产物 ,使得水泥浆在低温下水化速度 对油房庄 、庆阳侧钻井的油层固井防窜及后期井下
加快 ,水泥石早期强度增加很快 ,特别是水泥浆过渡 作业都十分必要 。
关键词 侧钻井 固井 技术难点 水泥浆 冲洗液
中图分类号 : TE256 文献标识码 : A
老井侧钻技术就是根据设计的造斜点和老井油 层套管固井水泥返高情况 ,先测卡点 ,再下切割工具 或爆炸切割工具 ,套管切断后用钻机或液压拔升设 备将套管拔出 ,然后打悬空水泥塞至造斜点 ,再利用 井底动力钻具进行侧钻 。拔套管侧钻既节约表层套 管费用又可取出部分损坏的套管 ,但该技术需要一 部分井眼在老井眼内 ,老井眼被浸泡时间长 ,地层应 力发生改变而导致跨塌 、缩径严重 ,甚至还有橡皮泥 地层 ,给后面的钻井施工带来很大隐患 。当老井水 泥返至表层管套内或返得较高 ,对拔套管造成很大 影响 ,拔套管难度很大 ;在老井眼内侧钻 ,存在老井 井眼缩径 、跨塌等复杂情况 ,具有一定的危险性 ,增 加了事故发生的几率 。为此 ,需要进行老井侧钻井 固井技术研究 。
表 1 CZJ - 1水泥浆体系在不同温度下的性能测试结果
温度 CZJ - 1加量 稠化时间 过渡时间
抗压强度 /M Pa
2 d线性膨胀率
k
ε′
/℃
/%
/m in
/m in
8 h 12 h 24 h
/%
/10 - 3μm2
/%
40
0
187
43
4. 2
6. 9 12. 8
0. 016
98
29
40
3. 0
4. 8
5. 5
6. 4
4
3. 0
13
143
2. 0
4. 6
5. 4
6. 0
7. 2
5
4. 0
15
124
1. 4
5. 1
6. 6
6. 4
7. 7
6 0. 65 1. 40
0
6
229
6. 7
1. 6
2. 3
2. 3
3. 0
7
2. 0
9
186
2. 8
3. 6
4. 2
3. 5
4. 6
8
3. 0
12
153
2. 1
(5)底水油藏活跃 ,容易造成层间窜槽 。 ( 6 )延安组缩径容易引发卡钻和固井下套管作 业的不畅 ,以及注水泥顶替泵压的升高 。 1. 2 技术关键 (1)水泥浆体系优化技术 ,完全满足并达到固 井要求 。 (2)前置液优选技术 。 (3)合理有效的注水泥工艺技术及顶替技术 (紊流 +塞流 ) ,提高长裸眼井段封固质量 。 (4)根据平衡压力固井原则 ,水泥浆环空静液 压力要大于地层压力 。 (5)施工参数优选技术 ,尽量做到最佳匹配 。 (6)按照固井设计要求 ,确定合理施工方案 ,精 细现场施工措施 ,确保施工连续 、正常 、顺利 。
能形成较强的胶凝结构 ,增强了抗窜阻力 ,使自由水 生交联 ,形成致密的分子膜 ,使得水泥浆的 AP I滤失
和水泥沉降减到最低程度 。
量可控制在 30 mL 以下 ;同时能够在水泥中形成网
(3)具有微触变性和较高的内聚力 。
状结构 ,改变了水泥石的内部结构 ,增加了水泥石的
(4)具有较高的早期抗压强度 ,其 8 h抗压强度 密实性 ,从而减弱进入水泥浆体系的气体 ,增加其运
2 侧钻井固井技术研究
2. 1 水泥浆体系研究 2. 1. 1 CZJ - 1水泥浆体系 CZJ - 1水泥浆体系对 调整井 、底水油藏 、油气水活跃井固井效果比较明 显 。该水泥浆体系流变性好 、析水小 ,体系稳定 ,过 度时间只有 15 m in,施工泵压小 ,较易实现紊流顶
3作者简介 :朱哲 , 1971年生 。1994年毕业于承德石油学校油田应用化学专业 ,现从事油气田固井及水泥外加剂的研究工作 。 电话 : 029 - 86591553。
足二凝水泥浆体系对低密度水泥浆的要求 , 30 ℃、 2,表 2中稠化条件是 45 ℃、20 M Pa。
24 h的抗压强度都在 4 M Pa以上 ,大于 GB 10238 -
表 2 GQD - 1粉煤灰低密度水泥浆体系试验结果
密度 序号 水灰比
GQD - 1加量
/ g·cm - 3
/%
初稠 /B c
25
价碱金属离子 ,水泥颗粒表面的双电层 ξ电位 ,随着 1998油井水泥标准规定的 3. 5 M Pa; 30 ℃下的游离
双电层中阳离子浓度增大而降低 ,阳离子压缩双电 层 ,ξ电位降低 ,加快了水泥水化反应速度 ,使水泥
液是 2. 1 mL ,小于国家标准 3. 5 mL ,满足粉煤灰低 密度体系稳定性要求 。
吸附作用 ,还能提高粉煤灰水泥浆体系的黏滞性和 稳定性 。
GQD - 1加量为 3. 0%、水灰比为 0. 65、密度为 1. 40 g / cm3 的粉煤灰低密度水泥浆 ,其稠化时间满
(45 ℃、20 M Pa) ,游离液 2. 1 mL , 48 h渗透率 1. 06 ×10 - 3μm2 (纯水泥石 2 d的渗透率为 0. 71 ×10 - 3 μm2 ) 。该水泥石渗透率变化不大 ,可满足防腐蚀要 求 。 GQD - 1粉煤灰低密度水泥浆体试验结果见表
长庆油田老井侧钻井固井技术研究与应用3
朱 哲 1 马海忠 1 陈小荣 1 王文斌 1 程宏英 1 孙建林 2 武美平 2
(1. 长庆石油勘探局工程技术研究院 ,陕西西安 710021; 2. 长庆钻井总公司固井公司 ,陕西西安 710021)
摘要 针对长庆油田老井侧钻井水泥封固质量差的问题 ,进行了老井侧钻井固井技术研究 。总结和分析了调 整更新井及侧钻井固井的特点和难点 ,在室内试验研究了防窜 (油层 )二凝水泥浆体系 ,试验了高效冲洗隔离液 ,提 高了 1、2界面的水泥胶结质量 ,采用了紊流 +塞流的水泥浆顶替技术和平衡压力的侧钻井固井技术 。现场固井 46 口 ,固井一次合格率 100% ,油层段优质率大于 90%。侧钻井固井技术及其水泥浆体系的研制开发为长庆多级压 力层系 、低压易漏失 、油气 (伴生气 )水活跃及长裸眼复杂井固井提供了理论依据和技术支撑 ,提高了固井质量 ,降 低了固井成本 。
十分关键的作用 。
0. 15% , 48 h抗压强度 (45 ℃、常压 ) 23. 8 M Pa。
水泥浆主要指标 : 水泥浆密度 1. 85 ～1. 95 g / 2. 1. 4 GQD - 1低密度水泥浆体系 [ 1 ] GQD - 1低
cm3 ,水泥石抗压强度 23. 0 M Pa ( 24 h、40 ℃) ,稠化 密度水泥早强剂具有促凝 、高早强 、降析水作用 。以
稠化时间 游离液 抗压强度 (30 ℃) /M Pa
/m in
/mL
24 h
48 h
抗压强度 (40 ℃) /M Pa
24 h
48 h
1 0. 60 1. 50
0
7
204
Biblioteka Baidu
5. 4
2. 1
2. 8
2. 7
3. 3
2
1. 0
9
183
3. 2
3. 3
4. 0
3. 9
4. 8
3
2. 0
11
162
2. 6
3. 9
4. 1
4. 9
4. 3
5. 7
9
4. 0
15
139
1. 7
4. 7
5. 5
5. 1
6. 5
10
5. 0
19
120
1. 3
5. 2
6. 3
6. 2
7. 4
2. 1. 5 CXY冲洗液 CXY冲洗液是由表面活性 剂 、稀释剂和纤维素等按一定的比例和特定的工艺 配制成的水剂 。在固井注水泥前 ,加到水中 ,调节隔 离液密度在 1. 04 g / cm3 左右 ,起到稀释钻井液 、清 洗井壁和套管油污的作用 。 CXY与水泥浆相容性 好 ,使注水泥浆能在低速下实现紊流 ,提高顶替效 率 ,提高固井水泥的胶结质量和封固质量 。 2. 2 技术措施