CN102618231A

CN102618231A - 低温浅层防窜水泥浆

Info

Publication number: CN102618231A
Application number: CN2012100607301A
Authority: CN
Inventors: 马淑梅; 王旭光; 徐永辉; 和传健; 张立
Original assignee: Daqing Petroleum Administration Bureau; China National Petroleum Corp
Current assignee: Daqing Petroleum Administration Bureau; China National Petroleum Corp
Priority date: 2012-03-09
Filing date: 2012-03-09
Publication date: 2012-08-01
Anticipated expiration: 2032-03-09
Also published as: CN102618231B

Abstract

一种低温浅层防窜水泥浆。该防窜水泥浆由下列组分组成，各组分按质量百分比配比：三异丙醇胺：0.05%-1%；氯化钙1%-5%；醋酸乙烯乳液1%-8%；丁苯乳液2%-20%；有机硅油消泡剂1%-5%；余量是水。该水泥浆使用温度10-60℃，能够加快油井水泥水化速度、缩短过渡时间、改善界面过度层结构、改善泥饼质量、提高界面胶结强度和水泥环弹性形变能力，解决了低温浅井固井后管外冒等复杂事故的不断发生，保证低温浅井的顺利开发，提高油气产能，延长油气井使用寿命。

Description

低温浅层防窜水泥浆

技术领域

本发明属于油田钻井完井液，属于一种低温浅层防窜水泥浆。

背景技术

由于油田开发的深入，浅气上移、套损、注采不平衡等因素,造成局部地区浅层异常高压、油气水浸严重，固井后管外冒、环空气窜等复杂事故不断发生，而常规水泥浆体系，低温下存在水化速度缓慢，候凝时间过长、渗透性高、界面胶结差等诸多弊端，不能满足复杂浅井的固井需求。

发明内容

为了克服背景技术中存在的问题，本发明提供一种低温浅层防窜水泥浆，该水泥浆使用温度10-60℃，能够加快油井水泥水化速度、缩短过渡时间、改善界面过度层结构、改善泥饼质量、提高界面胶结强度和水泥环弹性形变能力，解决了低温浅井固井后管外冒等复杂事故的不断发生，保证低温浅井的顺利开发，提高油气产能，延长油气井使用寿命。

本发明所采取的技术方案是：该防窜水泥浆由下列组分组成，各组分按质量百分比配比：三异丙醇胺：0.05%-1%；氯化钙1%-5%；醋酸乙烯乳液1%-8%；丁苯乳液2%-20%；有机硅油消泡剂1%-5%；余量是水。

本发明的有益效果是：针对低温浅井的管外冒、环空气窜等问题进行大量研究，提出低温浅层防窜水泥浆体系，通过体系中各组分的相互作用，优化水泥浆体系性能，改变水泥水化产物的界面取向、改善界面过度层结构、硬化二界面泥饼、提高水泥环的界面胶结强度和弹性变形量等，从根本上解决因水泥浆体系、水泥环本体、界面等缺陷而引发的固井技术难题。

附图说明：

图1是本发明27℃水泥浆体系抗窜曲线图；

图2是本发明45℃水泥浆体系抗窜曲线图；

图3是水泥石本体扫描电镜分析图（放大5,000倍）；

图4是水泥环一界面扫描电镜（放大5,000倍）；

图5是水泥环二界面扫描电镜（放大5,000倍）。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步说明：

低温浅层防窜水泥浆体系包括A级油井水泥、G油井水泥和高强低密度水泥。以G级油井水泥（水灰比：0.44；体系配方：三异丙醇胺：0.07%、氯化钙3%、醋酸乙烯乳液6%、丁苯乳液6%、有机硅油消泡剂3%及水81.93%）为例，对水泥浆体系的各种性能进行评价（水泥浆密度1.90g/cm³）。

不同温度本发明水泥浆体系常规性能试验数据表表1

Figure 2012100607301100002DEST_PATH_IMAGE002

注：本发明水泥浆体系析水量为0mL,流动度为28cm；原浆析水量为5mL，流动度为17cm。

界面胶结强度试验数据表2

Figure 2012100607301100002DEST_PATH_IMAGE004

注：二界面有2-4mm的泥饼。

水泥浆体系渗透率试验数据表3

Figure 2012100607301100002DEST_PATH_IMAGE006

水泥石三轴力学性能试验数据表4

Figure 2012100607301100002DEST_PATH_IMAGE008

从以上各表的试验数据可以看出，本发明的水泥浆体系低温下具有较高的早期强度（10℃×8h抗压强度为4.0MPa）,较短的过渡时间，滤失量小于50mL；在二界面有4mm泥饼存在的情况下，一界面胶结强度大于原浆的1.5倍，二界面胶结强度，达到0.011MPa/10℃*48h、0.022 MPa/ 10℃*15d, 0.071 MPa/45℃*48h、0.079 MPa /45℃*15d；水泥石低温下渗透率低（原浆渗透率是DCK水泥浆体系的10倍）；水泥石的屈服变形量大于原浆2倍以上。

抗窜能力，如图1和图2所示。图中最上面的一条线为气层压力曲线，从图中可以看出，水泥浆水化凝结过程中、水泥浆凝固后，气层压力曲线未发生变化，说明没有发生气窜。根据图中的压力可以得到，本发明水泥浆体系的抗窜压差大于4.5MPa/m。

水泥石内部和界面处的微观结构，如图3、图4和图5所示；从扫描电镜图看出，原浆无论是水泥石本体还是界面都存在着大量的结构疏松水化产物、大孔洞和裂缝；本发明试样的本体和界面没有发现明显孔洞、裂缝等缺陷，结构紧密。

本发明低温浅层防气窜水泥浆体系在杏12、13区、朝阳沟、喇嘛甸、葡北等复杂区块的复杂井应用了190多口井，对提高固井质量、有效地预防管外冒等复杂情况取得了显著成效。

本发明低温浅层防窜水泥浆体系在杏12区西部的应用：杏12区西部由于套损、井网加密等原因，致使地层异常高压（主要N2-S1、S2），高压区平均压力系数为1.85，局部压力系数高达1.95。油气水浸、固井后管外冒等复杂事故不断发生。截至2011年10月8日，完钻的214口井中，在完井电测时地层流体异常的54口，采用DCK低温浅层防气窜水泥浆体系固井，有1口井发生管外冒，而其它160口井中，有16口井发生了管外冒。

本发明低温浅层防窜水泥浆体系在朝阳沟地区的应用：朝阳沟661-80区块扶余油层物性差，部分井区异常高压，完钻钻井液密度在1.70-1.85 g/cm³，油气水浸严重，固井质量难以保证，采用本体系固井34口，固井优质率由原来的10%提高到了70%以上，有效地预防了管外冒等复杂情况的发生。

本发明低温浅层防窜水泥浆体系在喇嘛甸地区的应用：喇南中西一区浅气层活跃，套损、断层遮挡、气顶气等造成局部异常高压，为了避免管外冒等发杂事故的发生，采用该体系固井，固井后无管外冒情况发生。其中，在同一平台的3口井中，2口井采用体系固井固井质量优质，无管外冒情况发生，而采用原浆固的1口井，固井后发生了严重的管外冒。

Claims

1. 一种防窜水泥浆，由下列组分组成，各组分按质量百分比配比：三异丙醇胺：0.05%-1%；氯化钙1%-5%；醋酸乙烯乳液1%-8%；丁苯乳液2%-20%；有机硅油消泡剂1%-5%；余量是水。