CN101962530A - 一种油气田区域探井固井水泥二级浆工艺 - Google Patents

一种油气田区域探井固井水泥二级浆工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种油气田探井固井技术，特别是一种油气田区域探井固井水泥二级浆工艺，其特征是：包括：二级领浆、二级尾浆，其中，二级领浆由中温水泥浆体系，降失水剂ST-800、缓凝剂G64、分散剂USZ按配比加水搅拌构成，二级尾浆由水泥浆体系、缓凝剂G64、膨胀剂F17A及、分散剂USZ加水搅拌构成；所述的二级领浆中的中温水泥浆体系包括：G级水泥、漂珠、微硅，其比例是74:18:8；所述的水泥浆体系包括：G级水泥和粉状降失水剂G307按比例配制成100份：其比例为97.5：2.5。它提供了一种工艺性和稳定性好的中高温油气田区域探井固井水泥二级浆工艺。

Description

一种油气田区域探井固井水泥二级浆工艺
技术领域
本发明涉及一种油气田探井固井技术，特别是一种油气田区域探井固井水泥二级浆工艺。
背景技术
在我国油田勘探区域不断扩大，并且向深层次发展，如长庆油田目的层从奥陶系加深到寒武系、震旦系，深井、超深井钻井数量逐年增加。边缘区域探井地域跨度大，分布于鄂尔多斯盆地各地，在伊盟隆起、天环坳陷、渭北隆起、及伊陕斜坡南部都有区域探井，今年还在西缘逆冲带布井。特别是地层温度存在不确定性，部分区域温度异常。如棋探1井，井深5229m，井底静止温度达154.6℃，地温梯度达到3℃/100m。这些区域探井井深4000～5300m，循环温度都在90～130℃，属中高温。
长庆油田油气井一般井深在4000米之内，井温属中、低温，井深超过4000米的深井较少，在固井技术上一直没有形成系统完善的中高温水泥浆体系。当需要中高温条件下注水泥时，主要在使用成熟的中温水泥浆体系中加大缓凝剂加量，或用高温降失水剂和缓凝剂来调节水泥浆性能。水泥浆性能往往出现以下问题：一是稠化时间不稳定，试验重复性差；二是滤失量不容易控制；三是现场固井施工时，水泥浆提前稠化；四是水泥浆超缓凝，固井质量较差。在尾管固井过程中曾出现过水泥浆未顶替到位，提前憋泵留大段水泥塞，或水泥浆超缓凝固井质量差；注水泥塞施工时上提钻具困难，循环出的多余水泥浆有稠化结块的征兆，出现过不同程度的险情和事故，严重威胁着施工安全。
因此，原来以中温水泥浆为主的配方应用于区域探井固井，在技术上存在一定的局限性，给施工带来了许多安全风险。
发明内容
本发明的目的是提供一种工艺性和稳定性好的中高温油气田区域探井固井水泥二级浆工艺。
本发明的目的是这样实现的，一种油气田区域探井固井水泥二级浆工艺，其特征是：包括：二级领浆、二级尾浆，其中，二级领浆由中温水泥浆体系，降失水剂ST-800、缓凝剂G64、分散剂USZ按配比加水搅拌构成，二级尾浆由水泥浆体系、缓凝剂G64、膨胀剂F17A及、分散剂USZ加水搅拌构成。
所述的二级领浆中的中温水泥浆体系包括：G级水泥、漂珠、微硅，其比例是74:18:8。
所述的水泥浆体系包括：G级水泥和粉状降失水剂G307按比例配制成100份：其比例=97.5：2.5。
所述的二级领浆的降失水剂ST-800占中温水泥浆体系的2%。
所述的二级领浆的缓凝剂G64占中温水泥浆体系的0.14%。
所述的二级领浆的分散剂USZ占中温水泥浆体系的0.2%。
所述的二级尾浆的缓凝剂G64占水泥浆体系的0.06%。
所述的二级尾浆的膨胀剂F17A占水泥浆体系的2.5%。
所述的二级尾浆的分散剂USZ占水泥浆体系的0.3%。
本发明的优点是：
1.应用分级固井工艺，控制一、二级固井封固段长，使用性能稳定的低密度水泥浆，控制顶替排量，达到防漏失的目的。一级固井使用抗高温水泥浆体系保证施工安全，二级固井使用常规水泥浆体系，确保水泥浆在中低温条件下强度发育迅速。水泥浆体系中外加剂在中高温条件下性能稳定，水泥浆稠化时间容易调整，水泥浆与钻井液和其它类型水泥浆的相容性，能够保证注水泥施工安全。
2.水泥浆呈直角稠化，胶凝强度发育快，低密度水泥24小时抗压强度达到18MPa，常规密度水泥浆24小时抗压强度达到23MPa，水泥浆体系防气窜能力强。
3. 低密度水泥浆API失水小于80ml，常规密度水泥浆API失水小于20ml，有利于保护产层。
4. 水泥浆流变性能好，有利于提高顶替效率。
5. 对尾管悬挂器改进后没有降低工具载荷能力和座挂效果，增加了过流面积，替浆过程中没有发生憋泵事故，工具使用可靠。
6. 通过尾管固井、注水泥塞、常规完井固井等不同井型开展现场试验，证明能够解决长庆油气田区域探井固井技术难题。
附图说明
下面结合实施例创刊图对本发明作进一步说明：
图1是二级领浆稠化曲线；
图2是二级尾浆稠化曲线。
具体实施方式
应用分级固井工艺，控制一、二级固井封固段长，使用性能稳定的低密度水泥浆，控制顶替排量，达到防漏失的目的。一级固井使用抗高温水泥浆体系保证施工安全，二级固井使用常规水泥浆体系，确保水泥浆在中低温条件下强度发育迅速。在中高温油气田区域探井固井水泥工艺中，二级浆包括：二级领浆、二级尾浆，其中，二级领浆由中温水泥浆体系，降失水剂（ST-800）、缓凝剂（G64）、分散剂（USZ）按配比加水搅拌构成，二级尾浆由水泥浆体系、缓凝剂（G64）、膨胀剂（F17A）及、分散剂（USZ）加水搅拌构成。水泥浆体系中外加剂在中高温条件下性能稳定，水泥浆稠化时间容易调整，水泥浆与钻井液和其它类型水泥浆的相容性，能够保证注水泥施工安全。二级领浆中的中温水泥浆体系包括：G级水泥、漂珠、微硅，其比例是74∶18∶8。所述的水泥浆体系包括：G级水泥和粉状降失水剂（G307）按比例配制成100份：其比例为97.5∶2.5。
一般按下述表述中高温油气田区域探井固井水泥二级浆工艺：
二级领浆：G:PZ:HS-500=74:18:8 +ST-800 2% +G64 0.14% +USZ 0.2%
二级尾浆：G级+ G307 2.5% +G64 0.06% + F17A 2.5% +USZ 0.3%
也就是说：二级领浆的降失水剂（ST-800）占中温水泥浆体系的2%。二级领浆的缓凝剂（G64）占中温水泥浆体系的0.14%。二级领浆的分散剂（USZ）占中温水泥浆体系的0.2%。二级尾浆的缓凝剂（G64）占水泥浆体系的0.06%。二级尾浆的膨胀剂（F17A）占水泥浆体系的2.5%。二级尾浆的分散剂（USZ）占水泥浆体系的0.3%。
上述的常规使用的中温水泥浆体系是：G级水泥、漂珠、微硅，中温水泥浆体系G级水泥、漂珠、微硅的比例=85∶15∶5。当循环温度小于100℃时，降失水剂G60-S占中温水泥浆体系的2%，缓凝剂G64占中温水泥浆体系的的0.28%，USZ分散剂占中温水泥浆体系的0.2%，这种中高温水泥浆体系称为一级领浆。
本发明中对循环温度大于100℃时，中高温水泥浆体系做110℃温度下的静胶凝强度试验，从水泥浆110℃静胶凝发展曲线和强度发展曲线得出，循环温度大于100℃时，中高温水泥浆体系具有良好的防窜性能。试验结论：所选用的水泥浆对温度适应能力强，在100-130℃范围内随温度的增加，加大缓凝剂加量，稠化时间可调，水泥浆呈直角稠化，防窜能力强。水泥浆API失水稳定，受温度影响小，领浆API失水小于80ml，尾浆API失水低于20ml。领浆所形成的水泥石抗压强度18MPa，尾浆所形成的水泥石抗压强度23MPa。 
图1和图2给出二级领浆稠化曲线和二级尾浆稠化曲线。当温度不同，压力相同时，温度高稠化时间短，温度低稠化时间长。
水泥外加剂对温度很敏感，对使用的温度范围有严格要求。按水泥浆试验温度划分，一般50℃以下为低温，50--90℃为中温，90--120为中高温，120℃以上为高温。长庆区域边缘探井井深在4000—5300m，不同施工区域井深差别大，目的层温度差别大，同一口井裸眼段长达4000m，井筒内上、下部井段温差大，因此对裸眼段长，温度差较大的井选择外加剂就显得很困难。目前中低温和高温水泥外加剂品种较齐全，性能稳定，但适用于中高温条件下的水泥外加剂品种还不是很成熟，还没有形成完善的中高温水泥浆体系。
缓凝剂的作用就是能够有效地延长或维持水泥浆处于液态和可泵性时间。选用液体缓凝剂BXR-200L做不同温度和加量下的水泥浆稠化时间，试验数据可以看出，稠化时间的变化与其加量的成正比，随试验温度的增加，水泥浆稠化时间缩短，当使用温度较高时，需要增加缓凝剂的加量。
分散剂的主要作用是降低水泥浆的塑性粘度和屈服值，可以提高水泥浆的可泵性，降低流动阻力。分散剂的掺入能够在一定程度上消除水泥浆体系中的团聚结构，将团聚结构中水释放出来，提高水泥浆的混配能力。该体系中选用USZ作为分散剂。

Claims (9)

1.一种中高温油气田区域探井固井水泥二级浆工艺，其特征是：包括：二级领浆、二级尾浆，其中，二级领浆由中温水泥浆体系，降失水剂ST-80）、缓凝剂G64、分散剂USZ按配比加水搅拌构成，二级尾浆由水泥浆体系、缓凝剂G64、膨胀剂F17A及、分散剂USZ加水搅拌构成。
2.根据权利要求1所述的一种中高温油气田区域探井固井水泥二级浆工艺，其特征是：所述的二级领浆中的中温水泥浆体系包括：G级水泥、漂珠、微硅，其比例是74:18:8。
3.根据权利要求1所述的一种中高温油气田区域探井固井水泥二级浆工艺，其特征是：所述的水泥浆体系包括：G级水泥和粉状降失水剂G307按比例配制成100份：其比例为97.5∶2.5。
4.根据权利要求1所述的一种中高温油气田区域探井固井水泥二级浆工艺，其特征是：所述的二级领浆的降失水剂ST-800占中温水泥浆体系的2%。
5.根据权利要求1所述的一种中高温油气田区域探井固井水泥二级浆工艺，其特征是：所述的二级领浆的缓凝剂G64占中温水泥浆体系的0.14%。
6.根据权利要求1所述的一种中高温油气田区域探井固井水泥二级浆工艺，其特征是：所述的二级领浆的分散剂USZ占中温水泥浆体系的0.2%。
7.根据权利要求1所述的一种中高温油气田区域探井固井水泥二级浆工艺，其特征是：所述的二级尾浆的缓凝剂G64占水泥浆体系的0.06%。
8.根据权利要求1所述的一种中高温油气田区域探井固井水泥二级浆工艺，其特征是：所述的二级尾浆的膨胀剂F17A占水泥浆体系的2.5%。
9.根据权利要求1所述的一种中高温油气田区域探井固井水泥二级浆工艺，其特征是：所述的二级尾浆的分散剂USZ占水泥浆体系的0.3%。
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