深井水泥浆体系研究与应用.doc

深井水泥浆体系研究与应用深井水泥浆体系研究与应用摘要:辽河油田的开采进入了开发的中后期,随之而来的是加大了深层勘探开发的力度。深井固井的成败直接关系到勘探成果。深井固井由于弗下的高温、高压及复杂的地质情况给固井施工带来较大的困难,不但对施TIE艺有特殊要求,而且更需要相应的水泥浆体系与之配套。注水泥材料及其性能愈加成为关键的因素。本文着重介绍了辽河石油勘探局钻井二公司固井公司为了保证和提高深井的固井质量,在深井水泥浆体系研究与应用方面的情况。主题词:固井深井水泥浆外加剂概述随着各油田的开采进入了开发的中后期,浅层资源大幅度减少,为了满足日益增长的工业需要,世界各国都加大了深层勘探的力度。我国西部油田深井和超深井较多,但近几年东部油田也加大了深层勘探和外围找油的力度,预计在今后几年内将有更多的深井投入钻探,以期找到地下深层新的油气储量。辽河油田近年来也加大了深层勘探的力度。深并井下的高温、高压及复杂的地质情况给固井施工带来较大的困难,不但对施工工艺有特殊要求,而且更需要相应的水泥浆体系与之配套。随着需要封固的套管串深度的加大,注水泥材料及其性能愈加成为关键的因素。在国际上,高温井段的固井费用(包括相应的外加剂费用)往往高出常规井段的几倍甚至几十倍,这从另一个侧面反映出复杂深井固井的难度及风险性。深井的钻井投入大、风险高,是创造经济效益的关键。固井的成败直接关系到勘探成果(为了保证和提高深井的固井质量,我们着重从深井水泥浆体系、深井固井工艺技术等方面进行了大量研究工作。本文着重介绍了辽河石油勘探局钻井二公司固井公司在深井水泥浆体系研究与应用方面的情况。以前深井水泥浆体系存在的问题:在过去的深井固井中,基本水泥浆通常为J级水泥浆。J级水泥浆具有以下缺点:但是,(I)J级水泥同大部分水泥外加剂的配伍性较差,很难找到适合于与J级水泥配伍的水泥外加剂。(2)J级水泥浆纯浆失水量较大:失水量一般在1800—2100ml,6(9MPa?30rain。(3)J级水泥由于J级水泥对的检测标准是:在检测标准较为宽松,因此导致性能不稳定,稠化时间调节性能差。试验温度120。C或62。C条件下稠化时间大于180分钟即算合格。不使用外加剂很难调节稠化时间,特别是很难达到直角稠化。(4)流变性能差,流变性能只能通过调整水(即调整水泥浆密度)来控制。水泥浆密度过低灰比又会影响水泥浆体系的强度。所以,水泥浆的流变性能可调节的范围较小。由于J级水泥浆体系的固有缺陷,我们研究的深井水泥浆体系是以GgP。Tl(泥浆为基本水泥、采用各种水泥外加剂和外掺料调节性能的水泥浆体系。1、水泥浆体系技术指标的设计?密度:1(85—1(909,cm3?水泥浆失水量:<100mL?230?稠化时间:可以根据井深和固井施工要求任意调节。??直角稠化特性:30BC到70BC的稠化时间小于30min。(流变性能:流动度>24cm或初始稠度<20BC。2、室内研究与试验为了研究符合设计要求的水泥浆体系,我们选用了三家水泥外加剂生产厂家的产品进行了室内试验。这三家厂家分别是:美国雪佛龙?菲利普斯化工(上海)有限公司(以下简称菲利普斯公司),美国?道威尔公司(以下简称斯伦贝谢公司),天津中油渤星工程科技股份有限公司(以下简称渤星斯伦贝谢公司)。为了适应不同井深,我们选择了65。C(适应2800m以下的井深)、100。C(适应3700m以下的井深)、125。C(适应4500m以下的井深)三种不同的温度分别对三家公司的产品进行了全套性能的水泥浆试试验中为了便于比较,对水泥浆体系的稠化时间做了以下要求:试验温度65。C时的可泵验。时间为150。200分钟;试验温度100。C时的可泵时间为180。240分钟;试验温度125,时的可泵时间为200—240分钟。表1、表2、和表3分别是三家公司在实验温度为65。C时的水泥浆体系实验数据。表1:正常密度水泥浆体系:试验温度65。C;菲利浦斯公司30—70Bc稠化时间(100强度(90?,常压,FLHnt(200HTR(100A:rR90?失水嘉华G级水密度24h)?,60MPa,50min)时间mlmlmlmlg,cm3gggM咿aminrIUnJ80081(06O(31(8980>500rain347(6618(5无强度8(580082148344(687(4O(31(897(8800349(888413012(6O-31(888786(880035012(6O(8O-31(88>265rain„800352812(5(O(31(8878>41lmin1(23无强度注:上表中FL是粉末状非缓凝性的降失水剂;HTR(200为液体高温缓凝剂;HTR(100为液体中温缓凝剂;ATR为液体消泡剂。下同。从表1的试验数据可以看出,菲利普斯公司的水泥外加剂产品从稠化时