低密度水泥浆固井技术在哈拉哈塘区块的应用

ＩＳＳＮ　ｌＯ０８—９４４６　ＣＮｌ３一ｌ２６５／ＴＥ　承德石油高等专科学校学报　第１３卷第３期，２０１１年９月　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｈｅｎｇｄｅ　Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　Ｖｏ１．１　３，Ｎｏ．３，Ｓｅｐ．２０１　１　

低密度水泥浆固井技术在　

哈拉哈塘区块的应用　

鲜　明　，郑渊云　，李　然　，苏文宸。　

（１．塔里木第二勘探公司固井队，新疆库尔勒８４１６０４；　

２．西南石油大学，四川成都６１００５９；　

３．川庆钻探井下作业公司，四川成都６１００５９）　

摘要：在塔北哈拉哈塘区块固井作业中，由于二开裸眼段长，揭开产层后地层压力系数低，存在裂缝型、溶洞　

型碳酸盐岩地层，采取常规密度水泥浆固井，极易诱发井漏，导致固井失败。通过分析该区块地质特点，根据　水泥浆体的颗粒级配理论，优化工艺，采用低密度高强度水泥浆封固了长裸眼段。１８口探井二开长裸眼段水　泥浆返高全部合格，缩短了钻井周期，提高了固井质量。　关键词：哈拉哈塘；固井；低密度水泥浆　中图分类号：ＴＥ２５６　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００８—９４４６（２０１１）０３—０００８—０６　

Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｌｏｗ　Ｄｅｎｓｉｔｙ　Ｓｌｕｒｒｙ　Ｃｅｍｅｎｔｉｎｇ　

Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｉｎ　ＨａＲａ　ＨａＴａｎｇ　Ａｒｅａ　

ＸＩＡＮ　Ｍｉｎｇ　，ＺＨＥＮＧ　Ｙｕａｎ．ｙｕｎ　，ＬＩ　Ｒａｎ　，ＳＵ　Ｗｅｎ—ｃｈｅｎ　

（１．２　Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　Ｃｏｍｐａｎｙ　ｏｆ　ＰｅｔｒｏＣｈｉｎａ　Ｔａｒｉｍ　Ｏｉｌｆｉｅｌｄ　Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｋｕｅｒｌｅ　８４１６０４，　

Ｘｉｎｊｉａｎｇ，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ　Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ　６　１　００５９，Ｓｉｃｈｕａｎ，Ｃｈｉｎａ；　３．Ｄｏｗｎｈｏｌｅ　Ｓｅｒｖｉｃｅｓ　Ｃｏｍｐａｎｙ　ｏｆ　ＣＮＰＣ　Ｃｈｕａｎｑｉｎｇ　Ｄｒｉｌｌｉｎｇ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｏｍｐａｎｙ　

Ｌｉｍｉｔｅｄ，Ｃｈｅｎｇｄｕ　６１００５９，Ｓｉｃｈｕａｎ，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｅｃａｕｓｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｌｏｎｇ　ｕｎｃａｓｅｄ　ｈｏｌｅ，ｌｏｗ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｆａｃｔｏｒ　ｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｆｒａｃｔｕｒｅｄ　ｏｒ　ｃａｖｅｄ　ｃａｒｂｏｎａｔｅ　ｒｏｃｋ，ｌｏｓｔ　ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ　ｉｓ　ｅａｓｙ　ｔｏ　ｏｃｃｕｒ　ｉｆ　ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ　ｃｅｍｅｎｔ　ｓｌｕｒｒｙ　ｗｉｔｈ　ｄｅｎｓｉｔｙ　ｏｆ　１．９０ｇ／　

ｃｍ３　ｉｓ　ｕｓｅｄ，ｏｒ　ｅｖｅｎ　ｌｅａｄ　ｔｏ　ｆａｉｌｕｒｅ　ｉｎ　ｃｅｍｅｎｔｉｎｇ　ｏｆ　ＨａＲａ　ＨａＴａｎｇ　ｒｅｇｉｏｎ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　

ｏｆ　ｔｈｅ　ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｏｎ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｓ　ｏｆ　ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ　ｔｈｅ　ｐａｒｔｉｃｌｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｅｍｅｎｔ，　ｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅ　ａｎｄ　ｍｉｃｒｏｓｉｌｉｃａｔｅ　ａｓ　ｗｅｌｌ　ａｓ　ｃｅｍｅｎｔｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ，ｔｈｅ　ｐｕｒｐｏｓｅ　ｏｆ　ｃｅｍｅｎｔｉｎｇ　ｌｏｎｇ　ｕｎｃａｓｅｄ　

ｈｏｌｅ　ｗｉｔｈ　ｌｏｗ　ｄｅｎｓｉｔｙ　ｓｌｕｒｒｙ　ｉｓ　ａｃｈｉｅｖｅｄ．Ｄｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｙｅａｒ　ｏｆ　２００９　ａｎｄ　２０　１　０，ｉｎ　Ｈａｒａ　Ｈａｔａｎｇ　ａｒｅａ，　ｅｉｇｈｔｅｅｎ　ｅｘｐｌｏｒａｔｏｒｙ　ｗｅｌｌｓ’ｃｅｍｅｎｔｉｎｇ　ｌｅｎｇｔｈ　ｉｎ　ａｎｎｕｌｕｓ　ａｒｅ　ａｌｌ　ｑｕａｌｉｆｉｅｄ，ａｎｄ　ｌｏｗ　ｄｅｎｓｉｔｙ　ｃｅｍｅｎｔｉｎｇ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｉｓ　ｉｎｔｅｒｐｒｅｔｅｄ　ａｓ　ｆｉｎｅ　ｍｏｒｅ　ｔｈａｎ　ｅｉｇｈｔｙ　ｐｅｒｃｅｎｔ　ｂｙ　ｌｏｇｇｉｎｇ．Ｗｅ　ｈａｖｅ　ｕｓｅｄ　ｔｈｉｓ　ｍｅｔｈｏｄ　ａｎｄ　

ｈａｖｅ　ｐｒｏｖｅｄ　ｉｔｓ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ，ｗｈｉｃｈ　ｍａｋｅｓ　ｔｈｅ　ｄｒｉｌｌｉｎｇ　ｃｙｃｌｅ　ｓｈｏｒｔｅｒ　ａｎｄ　ｃｅｍｅｎｔｉｎｇ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｂｅｔｔｅｒ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｈａｒａ　Ｈａｔａｎｇ；　ｃｅｍｅｎｔｉｎｇ；ｌｏｗ　ｄｅｎｓｉｔｙ　

哈拉哈塘凹陷是塔北隆起的一个次级构造单元。区块内奥陶系、志留系、石炭系、二叠系遭受严重　

剥蚀，存在石炭系与下伏奥陶系及二叠～三叠系与下伏石炭系之间两个重要的不整合面。该区块裸岩　

段及封固段长，二开裸眼普遍超过５　０００　ｍ，且同一裸眼段存在多套压力系数地层。针对这种地质特点，　

我们对该区块固井工艺和水泥浆体系进行了优化并应用于现场施工。　

收稿日期：２０１１－０５—０４　作者简介：鲜明（１９８１一），男，四ＪＩｌ内江人，塔里木第二勘探公司固井队助理工程师，硕士，主要从事固井工艺设计　和水泥浆体系研究工作。

　鲜　明，等：低密度水泥浆固井技术在哈拉哈塘区块的应用　・９・　

１　哈拉哈塘区块固井难点　

１．１地质因素　在哈拉哈塘地区，二叠系地层中广泛分布着厚度不稳定的火成岩。从成岩机理来说，在良里塔格组　

沉积末期，部分有利岩溶储集段被剥蚀，形成岩溶性储集层，宏观表现为高角度溶缝被泥质和方解石不　完全填充或后期溶蚀形成孔洞；哈８井（桑塔木剥蚀线）以南，顺层岩溶作用的叠加改造使得该区域储　集层裂缝更为发育…，这是固井过程井漏发生的内因。同时，防止地层流体窜槽也是一个亟待解决的难　

题。该区块４口井二开解开产层后，实测压力情况如表１。　

表１　哈拉哈塘区块４口井实测地层压力　

１．２工程因素　

该区块为缩短钻井周期，简化了井身结构。其典型的井身结构为一开采用ｑ￣２７３．０５　ｍｍ（１０÷”）套　叶　１　管下至１　５００　ｍ；二开采用ｑｂ２４１．３　ｍｍ（９÷”）井眼揭开奥陶系良里塔格组或吐木休克组２～３　ｍ后，下　二　１　入ｑｂ１７７．８　ｍｍ（７”）或ｑｂ２００．０３　ｍｍ（７÷　）套管封固全井段；三开采用ｑｂ１５２．４　ｍｍ（６”）钻头钻进至一　。　间房组或鹰山组Ｉ段地层，裸眼完井。二开裸眼段长，地层压力系数较低，水泥浆静液柱压力加上环空　

小间隙的循环摩阻，极易造成漏失失返。　１．３固井工艺　对于易漏失地层固井，既要防止环空返高不够，又要确保水泥封固段高顶替效率，防止窜槽发生。　

由此可见，单一固井技术的运用已经难以满足施工要求。　

２　技术措施　

２．１　通过先期堵漏。提高地层承压能力　良好的井眼准备是固井施工的必要前提。对于中完前的漏失，必须泵入凝胶材料和架桥介质对漏　

失层进行封堵，同时，还需对漏失层段划眼修复井壁，采用薄而致密的泥饼对防止漏失是比较有利的。　以新垦９井为例，钻进至井深５　６１７．７５　ｍ（二叠系脆性玄武岩），发现井漏，出口失返，排量３２　Ｌ／ｓ，　

泵压从２０．４　ＭＰａ下降为１９．９　ＭＰａ，漏失时钻井液密度为１．３０　ｇ／ｃｍ　。下光钻杆堵漏，关井，间断正挤　堵漏浆０．５　ｍ　，排量为８　Ｌ／ｓ，泵压最高为７．０　ＭＰａ，循环无漏失，此次累计漏失钻井液１　１６．５　ｍ　；在后续　

钻进中又发生漏失，初漏速１６　ｍ　／ｈ，循环加随钻堵漏剂，恢复正常，累计漏失３７　ｍ　，复杂解除。　２．２先期完成法　该区块二开２４１．３　ｍｍ井段为落实岩性，一般都是揭开奥陶系良里塔格组（０　Ｌ）后，再下入　

ｑｂ１７７．８　ｍｍ套管固井。低压油气藏一般都是采取这种中完方式。　

２．３优化固井工艺和浆体结构　在钻进过程中，哈拉哈塘地区多口井遇到漏失和放空现象，反映了大量裂缝、溶洞等油气储集空间　

发育。微观储集空间类型主要有粒内溶孔、裂缝、溶洞残留孔、粒间溶孔等，以粒内溶孑Ｌ和裂缝为主，据　

哈６、哈９及乡３井统计的２１５个薄片中，粒内溶孔占３４％，裂缝占１６％。　

哈７井良里塔格组、吐木休克组和一问房组都不同程度地发育储集层，以一间房组最为发育。该井　・１０・　承德石油高等专科学校学报　２０１１年第１３卷第３期　

一问房组钻至６　６２６．４０　ｍ井深开始井漏，至完钻井深６　６４５．２４　ｍ，共漏失钻井液１　２２３．７２　ｍ　，反映孔　

洞、裂缝非常发育。　

哈７—１井区有利储集层以“串珠”发育为特征，“串珠”平面形状呈椭圆形，东西长１００．０　ｍ，南北宽　

７５．０　ｍ。靶点位于“串珠”中心偏南，距离“串珠”边缘最大半径为４２　ｍ，最小半径为２５　ｍ。缝洞融合立体　雕刻成果表明，哈７—１井区发育上、下两个溶洞，上小下大，体积分别为５５×１０　ｍ　和３１６．９×１０　ｍ　。　

基于二开井段裸眼段长的特点，为降低井底压力，缩短施工时间，采取非连续式双级固井工艺施工，　采用注入低密度双凝浆体以满足地层需要。　

３　低密度水泥浆体系的提出　

采用低密度水泥浆可以解决新垦９井、新垦１井相继出现施工过程失返的情况。根据颗粒紧密堆　

积理论，采用水泥＋漂珠＋微硅不同粒度颗粒级配（图１），从而实现低密度水泥浆封固长裸眼段的目　

的。其中漂珠采用国产ＩＯ０００ＰＳＩ系列，在９０　ＭＰａ釜体压力下破碎率为４．３％；添加剂采用Ｌａｎｄｙ系列，　与缓凝剂Ｌａｎｄｙ６０５Ｌ和Ｌａｎｄｙ６０６Ｌ复配使用，在１１５～１２５℃线性表现良好。　

图１单颗粒水泥与颗料级配水泥的颗粒分布比较　

３．１干混料配比的确定　根据各混合料的体积分数以及密度值，计算得到以水泥质量为基准的质量分数，如表２所示。　

表２干混料的配比　

３．２低密度浆体沉降稳定性能　

水泥浆沉降稳定性能如图２。　１．６０　

厂、１．５６　

・１．５２　ｂＤ　

１．４８　稚　１．４４　

１．４０　八　．八　．．　、　’…　

０　４　８　１２　１６　２０　２４　２８　水泥浆柱高度／ｃｍ　

图２水泥浆柱沉降稳定性能　鲜　明，等：低密度水泥浆固井技术在哈拉哈塘区块的应用　

由图２可知，养护４８　ｈ脱模后，水泥石密度（１．５０９～１．５３１　ｇ／ｃｍ　）略大于浆体密度（１．４５　ｇ／ｃｍ。），　

最大密度差为０．０２２　ｇ／ｃｍ　，说明浆体的稳定性较好。微硅的合理加入起到良好的稳定作用，使漂珠能　

均匀分散在水泥浆体系中。　

３．３　浆体性能及稠化时间　在模拟井筒１１５　ｏＣ、９０　ＭＰａ条件下，浆体性能及稠化曲线分别见表３、图３、图４。　

表３低密度水泥浆常规性能　

注：固井添加剂采用Ｌａｎｄｙ中高温系列　

由表３所示的实验数据可知，该配方浆体的早期抗压强度和抗折强度较高，稠化时间较长，失水量　

较小，流变性能满足泵送要求，水泥、漂珠与微硅三者之间达到良好的颗粒级配效果。

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1.25~1.30gcm^3低密高强水泥浆体系研究与应用

2021年第3期西部探矿工程

*收稿日期：2020-10-19修回日期：2020-10-20作者简介：李德伟（1974-），男（汉族），甘肃榆中人，工程师，现从事油田固井工作。1.25~1.30g/cm3低密高强水泥浆体系研究与应用李德伟*（中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆固井公司,陕西西安710000）摘要：2019年，油田公司为了保护油层，保护套管的要求，调整了油、气井产建方案，油气井实行全封固，同时对低密度段封固质量及性能提出了更高的要求。低密度水泥石24h抗压强度达到7.0MPa以上。因此，为了解决承压能力低区块难以实施一次上返固井工艺的技术难题，研制出了一种复合减轻剂以及形成了三种低密高强水泥浆体系,使用密度范围为1.25~1.30g/cm3,适用温度范围广泛,具有水泥浆稳定性好、抗压强度高、渗透率低、防气窜能力强、失水量易控制等特点，提高低密度段固井质量，满足甲方产建方案要求。混灰流程方便，现场施工工艺简单，取得了很好的经济效益。关键词：1.25~1.30g/cm3；低密高强；水泥浆体系；复合减轻材料；现场应用中图分类号：TE24文献标识码：B文章编号：1004-5716(2021)03-0101-04随着长庆油田对低压低渗透油气藏的进一步勘探和开发，深井和长封固段井的数量也逐年增多，低压易漏井和深井长封固井的固井难点也日趋突显出来。为避免长封井和易漏井固井施工中出现漏失，并保证固井质量，对固井水泥浆的各项性能提出了更高的要求，特别是在2019年，为了适应新环保法的要求，长庆油田调整了油、气井产建方案，油气井实行全封固，同时对低密度段封固质量及性能提出了更高的要求。不仅要进一步降低水泥浆密度，还要保证水泥浆在大温差下的各项性能，最大程度地满足油田勘探开发的要求。1长庆油田低密度水泥浆应用现状目前，长庆油田应用的低密度水泥浆密度范围在1.35~1.65g/cm3之间，难以满足地层承压能力特低的区块的固井要求和固井质量要求。但该水泥浆密度和低温条件下的抗压强度，还不完全满足长封段固井要求。1.25~1.30g/cm3低密高强水泥浆体系的研究的完成将有利于保证长庆油田深井和长封固井的固井施工及提高固井质量，改善下部漏失层承压能力；同时随着水泥浆密度的进一步降低，也减少了液柱压力与地层压力的过平衡的程度，尽可能避免了油气层带来的损害；为长庆油田后续开发的需求提供了有利的技术支撑，对固井技术的发展起到积极的推动作用。在优选外掺料的过程中，应用颗粒级配及紧密堆积理论，从而降低了水泥浆体系的应用成本，为油田经济效益做出有效贡献。2减轻材料的优选2.1按减轻机理优选通过技术调研、优选出减轻材料有白土、玻化珍珠岩、空心玻璃微珠、粉煤灰、微硅等外加剂，见表1。要配制出具有低密高强的水泥浆体系，优选减轻材料时需要考虑有低的密度、沉降稳定性能好、来源广泛、符合长庆油田低成本开发战略，能带来较好的经济效益的减轻材料。另外，还需考虑减轻材料的粒度、硬度、吸水性、反应活性等物化性质对水泥浆体系的综合性能。2.2按水泥浆力学稳定性优选在水泥浆静止候凝过程中,要求浆体的固相颗粒不发生分层离析,达到预期封固高度和封固质量。在超低密度水泥浆中,由于减轻剂本身具有很低的密度,其上浮趋势明显,水泥浆存在不稳定趋向。在浆体密度一定时,减轻剂颗粒直径越大、密度越小,所需静切应力越大,因此减轻剂应尽量选择颗粒尺寸较小、密度与浆体接近的,才更容易保证浆体的稳定。另外,在满足施工对流动性的要求的前提下,可适当提高浆体的粘度,使减轻剂的上浮趋势降低,保持浆体的稳定。3实验材料性能分析3.1玻化珍珠岩的物化特性分析玻化珍珠岩属于火山玻璃质熔岩，属富含SiO2、Al2O3的岩类，外观为灰白色可流动颗粒、颗粒密度1012021年第3期西部探矿工程

螺旋型通井规在哈拉哈塘油田超深稠油井中的应用

【摘要】随着哈拉哈塘油田产能建设步伐不断加大，油井数量不断增加，各种地质因素、井筒因素、地面工艺因素等矛盾日渐突出，油管堵塞、稠油上返等现象时有发生，保持井筒畅通工作越显艰巨。普通通井工具在稠油井通井过程中软阻、软卡、顶钻事故频频发生，经过改进后的螺旋型通井工具在哈拉哈塘油田的应用取得了较好效果，经济效益显著。

【关键词】螺旋型通井规超深稠油井应用

哈拉哈塘油田是塔里木油田公司碳酸盐岩上产的主力，也是完成“新疆大庆”规划中原油上产的重点区块。区内主力产层为奥陶系碳酸盐岩，油藏具有超深（平均深度大于6500m），油稠（地面粘度最高达到621 mpa.s以上）的特点，原油性质分布差异性较大：原油密度由西南向东北变稠，西南部为中、轻质油分布区，东北部为中-重质油。随着哈拉哈塘油田的进一步开发，清蜡、试井施工等作业日渐增多，而通井又是保持井筒畅通以及各测试作业前必不可少的工序，普通通井工具在现场应用受到很大局限，经过改进后的螺旋型通井工具在哈拉哈塘油田现场应用取得了显著效果。

1 哈拉哈塘油田油管堵塞以及通井工具遇阻情况

哈拉哈塘油田哈x1、哈x2、哈x3等井先后发生过油管结蜡严重导致普通通井工具在上提下放过程中遇阻的情况，此外还出现过油管因通井工具落井导致油井停喷的事故。从哈x1、哈x2等井修井作业期间取出的油管堵塞情况可以看出哈拉哈塘油田油井结蜡的严重性（见图1）。

1.1 哈x1井修井取出油管堵塞情况

哈x1于2012年9月开始修井作业，发现油管在4870-5117m段内完全堵塞，5117—6443m段管内壁大部分被堵塞，堵塞以黑色沥青质块状物以及灰黑色砾石状蜡块为主（图1），此类堵塞难以清除，地面用蒸汽吹扫清除也较困难。

1.2 哈x2井通井工具落井案例

哈x2井于2012年4月16日开始清蜡作业，作业前油2.5mpa，套0.7mpa。工具串结构：钢丝绳帽（φ38mm×30cm）+钨钢加重杆（φ38m m×250c m）+机械震击器（φ38mm×220cm）+通井规（φ45mm×20cm）（总长度约5.2m，总重量约50kg，最大外径：φ45mm）。该井通井至6250m后上提至2900m时张力较正常值高50kg，上提至2450m时张力增多120kg，油压由2.5mpa下降至1.5mpa，直至上提至2404m处，油压落零，上提张力增大至510kg，工具遇卡。正注稀油解堵过程中，钢丝突然快速下行，至2439m时猛烈抖动一次，张力由245kg下降至121kg，继续上提钢丝至236m时发现通井工具及236m钢丝落井，油井停止自喷，影响产量60吨/天。1.3 其他通井遇阻情况

长封固段低密度水泥浆固井技术

发布时间：2021-05-07T15:51:46.190Z 来源：《工程管理前沿》2021年7卷第3期作者：杜明宇

[导读] 现阶段，我国社会经济和科学技术不断进步和发展

杜明宇

大庆钻探工程公司钻井工程技术研究院，163413

摘要：现阶段，我国社会经济和科学技术不断进步和发展，各个行业在生产经营管理过程中对石油资源的需求量日益增加，造成资源紧张的现状。人们对油气田不断加大开发力度，逐渐向复杂油气藏进行深度开发，增加了深井、超深井在油气田开发的占比。本文主要对

长封固段低密度水泥浆固井技术进行分析，提升固井施工的实际需求。

关键词：长封固段；低密度；水泥浆；固井技术

我国深井、超深井长封固段的固井施工工作的开展面临一系列的问题，存在抗高温、超缓凝等相关技术问题。低密度水泥浆固井技术能够很好的解决超缓凝问题，更好的简化井身的结构，同时最大限度的降低固井施工成本，保证取得更加理想的固井效果。

1固井技术难点分析

长封固段固井通常情况下其上下具有较大的温差，对水泥浆体系的实际性能具有较高的要求，水泥石早期强度发展较慢，经常容易出现超缓凝现象，同时具有较长封固段的情况下，具有较大的环空液注压力，水泥浆的流动摩阻和钻井液相比要高，进一步增加了地层出现

漏失的风险。另外，部分油气比较活跃的情况下，长封固段固井水泥浆就会产生严重的“失重”效应，容易导致地层不同压力系统各个层间

的流体出现窜流的现象。当油气井具有较大井径，并且不规则的情况下，在局部容易出现糖葫芦井眼，水泥浆出现“舌进”现象，对顶替效

率产生一定的影响，进而对固井施工质量和效率增加了较大的难度。固井施工过程中水泥浆量大，施工工期较长，同时存在较大的安全风

险、压力大，对仪器设备使用性能具有更高的要求。

2低密度水泥浆体系设计难点分析

复杂油气藏开采过程中包含复杂地层，面临高温、高压、易气窜、长封固段、上下温差大等相关难题，提升长封固段固井质量是当前研究的重要难题。部分长封固段中包含酸性气体，需要对双级固井、尾管固井存在的相应风险进行全面考虑，容易产生套管串密封的薄弱

45、新疆钻研院]低密度堵漏水泥浆技术

低密度堵漏水泥浆技术

280 低密度堵漏水泥浆技术

柳建齐静苏洪生张兴国

（新疆石油管理局钻井工艺研究院）

【摘要】新疆油田近年来所钻的地层多为低压易漏的裂缝性地层，虽然在固井前采取了憋压堵漏提高地层承压能力和用低密度水泥固井的技术措施，但在部分井的固井施工过程中仍然存在一定程度的漏失现象，为此，研制了具备自堵漏能力的低密度堵漏水泥浆体系，并在新疆油田八区、车排子等区块进行了60余口井的应用，取得了良好的应用效果，从而为解决类似井眼固井井漏的问题提供了一种新的技术手段。

【关键词】低密度低压易漏堵漏水泥石抗折强度

八区、车排子、百21井区是新疆油田近几年的重点开发区块，属低压裂缝性油藏，安全压力窗口窄，在开发初期的固井过程中漏失就比较严重，加上近几年的注水开发，其地层压力系统更加复杂，固井施工的难度更大，主要表现在如下三个方面：

（1）安全压力窗口窄，泥浆密度1.35 g/cm3溢流、1.38 g/cm3失返，平衡注水泥困难；

（2）井径极不规则，φ215.9mm井眼，井眼直径最大可达310mm，提高顶替效率困难；

（3）封固段长，大多在1000m左右，最长达1600余米。

虽然通过固井前憋压堵漏提高地层承压能力和使用低密度水泥固井降低井筒液柱压力的技术措施在一定程度上解决了上述区块平衡注水泥困难的问题，但是，在微裂缝发育井和断层井的固井施工过程中仍存在一定程度的漏失现象，严重影响了该类井眼的固井质量。

我院研制了具备自堵漏能力的低密度堵漏水泥浆体系，并在上述区块进行了60余口井的应用，取得了良好的应用效果，从而为解决类似井眼固井井漏的问题提供了一种新的技术手段。

1 室内实验

1.1 堵漏剂对流变性的影响

表1是堵漏剂对体系流变性的影响，可以看出，加入堵漏剂后，由于堵漏剂在浆体内呈针状均匀分散，形成了较强的网状结构，因此，浆体的触变性更强，更利于堵漏，但是，其流动能力出现了轻微的下降，为此，需根据情况确定其合适加量，以兼顾堵漏能力和流动能力。

固井低密度激活增强稳定剂的研究与应用

技术研究

110 2021年第4期

鄂尔多斯盆地为典型的低压易漏地层，先注后采的开采模式导致地层压力梯度紊乱、多变无规律可询，且地层活跃、含水多、油藏底水严重；加之低成本战略开发，井身结构简化，多以长裸眼方式钻进，钻井、固井过程及易漏失，为满足环保和井筒密封完整性的要求，固井必须采用低密度水泥浆解决低压易漏地层封固率低与质量差的问题。现填充段防漏固井多以1.25~1.55g/cm3低密度为主，其低密度主要由微硅、轻珠、粉煤灰等材料构成，但受环保、价格的影响，这些材料的活性与质量下降明显，原有低密度增强剂只考虑增强水泥强度的方法不能适应多变地层和材料质量变化后的固井需求，形成的低密度体系性能差，强度低，导致固井封固率低、质量易波动；需研发激活外掺料活性、增强水泥强度复合型外加剂GJ-J，形成防漏、抗水侵、高强、稳定性更好的低密度水泥浆体系，全面提升低密度体系综合性能，解决存在的技术难题，满足油田高效开发和井筒全生命周期的技术要求[1-2]。1 GJ-J低密度激活增强稳定剂的性能单一外加剂对材料改善、促进水泥水化的作用有限，而复合外加剂材料与材料之间相辅相成，相互依托，能够发挥各类外加剂的特点，GJ-J低密度激活增强稳定外加剂主要由4 种不同粒径的无机盐材料复配而成。其中A、B两种材料由Na+盐组成，C、D两种材料Ca2+、SiO32-盐组成，这4 种材料的粒径互补、配伍性强，可形成更加致密的水泥石网状结构，显著提高低密度水泥浆综合性能。GJ-J低密度激活增强稳定剂形成的低密度水泥浆体系析水量小、抗压强度高且稳定性好，适用于低压易漏地层及井筒上部填充段固井需求，加入GJ-J外加剂后，当GJ-J外加剂加量为2.5%～3%时，低密度体系稳定性提高明显，24h、48h抗压强度显著提高，稠化时间可控，形成的低密度水泥浆体系各项性能优异，能够满足易漏地层现场固井需求。2 GJ-J低密度激活增强稳定剂室内研究GJ-J外加剂优选要遵循以下原则：①各种外加剂之间不会发生化学反应；②各种材料之间不能有相互抑制作用；③各种外加剂不会对后期抗压强度产生明显的负作用；④早强剂无毒且来源广泛。经过大量的室内实验评价与攻关研究，优选出4种（A、B、C、D）Na2+，Ca2+、SiO32-无机材料，精细各组分之间的配比，复配形成GJ-J低密度激活增强稳定剂。GJ-J外加剂材料之间相互依托，相辅相成，每种材料发挥不同的功效。其作用机理在于A、B两种材料由Na+盐组成，激发低密度外掺料中SiO2、Al2O3的活性，使低密度外掺料不仅起降低密度作用，参与水泥水化，加快水化进程，提高水泥的早期强度；C材料主要是加速C3A水化，促进Ca（OH）2结晶沉淀，形成C-S-H无定型晶核提高水泥石抗压强度，D材料主要稳定水泥浆体系，防止后期水泥石收缩，提高体系的防水窜能力。首先选取Ф20mm×50cm的耐高温聚氧乙烯（PVC）空心管。参照GB/T 19139—2008标准配制好1.35、1.55g/cm3轻珠和粉煤灰体系低密度水泥浆，其GJ-J加量为2.5%、3%，分别取浆杯上部、固井低密度激活增强稳定剂的研究与应用沈明1 罗延庆1 邢鹏举1 浦健1 曹嘉21. 川庆钻探工程有限公司长庆固井公司陕西西安 7100212. 川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院陕西西安 710021摘要：研发了一种可激发低密度外掺料活性、增强水泥强度的复合外加剂GJ-J，配制的低密度水泥浆体系各项性能优异。通过15口井现场对标试验，解决了因材料质量变化所引发的固井技术难题。关键词：低密度固井液固井泥浆稳定剂固井质量Research and application of low density activation strengthening stabilizer for cementingShen Ming1，Luo Yanqing1，Xing Pengju1，Pu Jian1，Cao Jia21. Chuanqing Drilling Engineering Co.，Ltd.，Changqing Cementing Company，Shanxi Xi'an 7100212. Drilling and Production Engineering Technology Research Institute of Chuanqing Drilling Engineering Co.，Ltd.，Shanxi Xi'an 710021Abstract：A kind of compound additive gj-j which can stimulate the activity of low-density admixture and enhance the strength of cement was developed. The prepared low-density cement slurry system has excellent performance indexes. Through the field benchmarking test of 15 wells，the cementing technical problems caused by the change of material quality were solved.Keywords：Low density cementing fluid；Cementing mud；Stabilizer；Cementing quality

河50区块固井水泥浆体系技术论文

摘要:河50区块是胜利油田产能建设的重点开发项目。该区块地质情况复杂,且由于施工井是老区调整井,存在地面环境受限、油水关系复杂、是典型的老油田区块。并且经过三十多年开采,已全面进入高含水期,严重制约着油田和采油厂上产大局。地下压力系统遭到破坏,给固井工程提出了严峻的挑战。常规的固井技术不能满足该地区的固井要求。为此,针对该地区大位移、小半径绕障定向井的地质结构特点,开发优化了低密度膨胀水泥浆体系,并结合其他固井工艺技术解决了现场固井技术难题。并且取得了良好的现场应用效果。

关键词:河50断块;固井工程;地质结构;低密度水泥

前言

精细油藏描述结果显示,作为整装断块的河50潜力巨大。该区块新井以大位移、小半径绕障定向井为主,存在地面施工条件差、地下井网密集防碰难度高、上部地层易缩径、下部地层压力不均衡等多项生产技术难点,施工难度非常高。不但给钻井技术面提出的新的难题,而且给固井工程也提出了较高的要求。固井设计要求固井水泥浆体系技术必须满足:水泥浆稳定性好,低失水,零自由水,早期强度发展快;水泥石抗压强度高,韧性好。满足该地区特殊的地层结构特点。

一、固井难点分析

综合以上地质特点和固井要求,该区块的主要固井难度集中在以下3个方面:

(1)大位移、小半径绕障定向井套管居中困难,在拉力和自重作用下,大斜度井段套管与上下井壁大面积接触,套管严重偏心,窄边钻井液很难被水泥浆顶替走,影响封固质量。

(2)水泥浆在大斜度井段凝固时,由于重力作用,形成上稀下稠,上侧的水泥石强度低,渗透率高,易引起油气水窜槽。

(3)固井封固段长,上部地层压实作用差、压力低,固井施工过程中极易发生漏失,常规水泥固井的施工风险大。二、水泥浆性能要求

综合以上地质特点和固井要求,水泥浆性能具体要求以下6个方面:

(1)低滤失量。如果水泥浆滤失太大,不仅污染产层,而且水泥浆变稠,流动阻力增大,井漏的风险随着增大,因此一般要求水泥浆的API滤失量小于50mL。

低密度高强度水泥浆在固井中的应用

摘要：针对油水井固井要求的不断提高，常规水泥浆固井已经不能够满足生产需要。通过研究和多次的实验，研制出低密度高强度水泥浆。本文介绍了该体系的机理、施工流程及现场实例并进行了总结。

关键词：水泥浆固井强度

1 前言

随着油田开发的逐步深入，老油区块由于经受长期的注采不平衡，导致整个地层压力体系发生变化，局部压力亏空，形成低压、易漏层位。另外，一些井由于本身地层情况，承压能力极低，还有，由于对保护油井套管的角度出发，一些深井的水泥返深要求达到技套内，封固段一般都超过2200米，传统的固井技术己经很难满足要求。为此，针对低压、易漏、长封段井情况，以紧密堆集理论为指导，研究出一种能满足低压、易漏、长封固段井及各种井况的低密、高强水泥浆体系。

2 体系机理

该泥浆体系是一种以增强剂PZW为核心的低密高强度矿渣浆技术，它是通过对胶凝材料宏观力学与微观力学的研究并结合超细颗粒和粉未技术而形成的一项新的技术。它通过对胶凝材料颗粒间化学键力与范德华力的研究，建立了范德华力与颗粒中心间距的关系而提出了紧密堆积理论。紧密堆积理论以颗粒级配技术为依托，而PZW是具有合理颗粒直径分布（优选2种以上不同直径的颗粒）、富含硅质胶凝材料组成，可以有效形成物料颗粒级配和紧密堆积，其中的水化活性材料，还可以发生自身的凝硬性反应，并与矿渣中的活性物料发生胶凝反应，配合减轻剂漂珠，形成矿渣、漂珠、增强剂为主要组成物质的、具有合理颗粒分布的低密度高强矿渣浆体系完全能够克服普通低密度水泥浆的缺陷，减少矿渣浆游离液、失水量及矿渣古的收缩，缩短候凝时间，并提高矿渣石的抗压强度和均匀性，抗腐蚀和防气窜能力，并不使用温度和环境水质的限制；增强剂与矿渣一起使用，配制出密度1.20g/cm3受-1.45g/cm3的高性能低密度矿渣浆，其性能可与正常密度矿渣浆相媲美。增强剂PZW表观性状为灰色固体粉未，密度为2.80g/cm3，比表面积为8000-12000，适用温度范围为20-200 ℃（BHCT）。

富满油田长封固段低摩阻超低密度水泥浆固井技术

◄钻井完井►doi:10.11911/syztjs.2023060

引用格式：杨昆鹏，李鹏晓，敖康伟，等. 富满油田长封固段低摩阻超低密度水泥浆固井技术[J]. 石油钻探技术，2023, 51（6）：64-70.

YANG Kunpeng, LI Pengxiao, AO Kangwei, et al. Ultra-low density and low-friction cement slurry cementing technologies in long sealing

sections of Fuman Oilfield [J]. Petroleum Drilling Techniques，2023, 51(6)：64-70.

富满油田长封固段低摩阻超低密度水泥浆固井技术

杨昆鹏1,2,3，李鹏晓1,2,3，敖康伟1,2,3，张天意1,2,3，夏元博1,2,3，侯薇1,2,3

（1. 天津中油渤星工程科技有限公司, 天津 300451；2. CNPC钻井工程重点试验室, 天津 300451；3. 油气钻完井技术国家工程研究中心, 天津300451）

摘　要: 为解决塔里木富满油田二开固井裸眼段长、漏失压力低，1.35 kg/L水泥浆固井一次上返成功率低，且水泥浆流变

性和稳定性差、早期强度发展慢等技术难题。依据紧密堆积设计理论，通过研究低密度水泥浆用增强剂、优选耐压减轻材料、

优化低黏降滤失剂和高效梳型聚羧酸减阻剂等配套外加剂的加量，研制了密度为1.20 kg/L的低摩阻超低密度水泥浆，该水泥

浆沉降稳定性低于0.02 kg/L，K≤0.5 Pa·sn，n≥0.8；24 h底部抗压强度大于7.5 MPa，较传统低密度水泥浆抗压强度提高50%以

上，满足长封固段、高温高压、易漏失井固井对水泥浆性能的要求。低摩阻超低密度水泥浆在富满油田应用了3井次，效果良

好，平均固井质量合格率88.0%。研究及现场应用表明，低摩阻超低密度水泥浆可以为富满油田安全高效开发提供支持。

深井低密度水泥浆体系的研究

龙源期刊网

深井低密度水泥浆体系的研究

作者：张美琴

来源：《商情》2019年第11期

【摘要】根据深井低密度水泥浆体系的设计思路，结合材料、试验设备和试验方法，并对深井低密度水泥浆体系性能评价，完善低密度水泥浆体系。龙源期刊网

【关键词】固井技术低密度水泥浆体系深井

随着油气田勘探开发向深井、超深井发展，目的层地质条件的复杂性给固井工程带来了许多困难和挑战，尤其是长封固段低压易漏井固井，不仅要求水泥浆密度低，而且要求水泥浆缓凝剂具有优异的耐高温能力和适应大温差高强度的性能。而低密度水泥浆体系正式伴随着这样的难题，逐渐完善发展，要改善解决该类井的固井技术难点和固井质量，就必须要进一步完善低密度水泥浆体系。为此，在了解国内外深井低密度水泥浆体系的现状和发展的基础上，结合我们胜利油田的具体情况，本着节约成本并提高固井质量的需求，进一步优化完善我们的深井低密度水泥浆体系。

1深井低密度水泥浆体系的设计思路

深井低密度水泥浆体系要求水泥浆在高温下具有密度低、稠化时间易调、失水量低、稳定性好、强度高等性能，并且减轻材料、石英砂、微硅、高温降失水剂、高温缓凝剂等外加剂的配伍性好，因此，深井低密度水泥浆体系的设计关键是水泥外加剂的优选和水泥浆性能的调整。目前主要解决深井低密度水泥浆失水性能差、稳定性差、强度低等的问题，最终通过开展相关试验及优化体系配方达到在高温条件下，失水量低、稳定性好、强度高、稠化时间易调等性能，使该深井低密度水泥浆的性能满足深井超深井高温防漏高强度的需求。

2材料、试验设备和试验方法

2.1材料和主要设备

主要材料：山东胜潍G级油井水泥；中空；石英砂；微硅；高温降失水剂；高温缓凝剂。主要设备：高温高压稠化仪；高温高压养护釜；高温高压失水仪；水泥石抗压强度试验机。