论文部分内容阅读
摘要：随着现今钻井技术的不断发展，油田勘察工作持续化深入，促使挖井与生产井的工作开展在不断增加难度，许多的深井正在面临着深、多、长等多种难度的挑战。深井固井工作开展不仅要有相应的机制与工艺，同时还要使用具有高性能的水泥浆体系加以配套，在国际上的发展中，高温井段使用的固井费用要高于常规井段的好几倍，这也就反映出复杂井体固井技术应用存在的难度与风险性。
关键词：樊121区块;水泥浆体系;探索与应用
前言：
固井水泥体系的设计是为了更好的满足固井性能的要求，在使用中还需要考虑到温度、体系的稳定性以及水泥石的高温稳定性等，保障在任何的情况下都可以正常的开展施工，促进固井技术施工质量的提升。同时还需要加强对弹性材料以及增韧材料的使用，在分析水泥浆外加剂以及一些掺料的同时，还要考虑水泥浆自身性能产生的影响。
一、樊121区块概况
樊107块沙三段构造简单，总体为向西北倾斜的单斜，东南高西北低，大芦湖油田樊121-斜78井井口方位221°距离26m，济阳坳陷东营凹陷博兴洼陷带樊家鼻状构造带西翼樊107断块，井位坐标：初测井口纵X：4 119 784.00横Y：20 580 033.00靶点A纵X：4 120 460.00横Y：20 580 980.00。
据樊121-33井投产初期测压数据折算，沙三下81小层原始地层压力47.71 Mpa，压力系数1.44，为异常高压系统。2018.08.10据樊121-斜90井沙三中77小层及沙三下81小层测试压力数据，地层压力30.75 Mpa，折算压力系数0.88，为常压系统。设计井位所在区域动用程度低，考虑地层压降相对较低，异常高压系统可能性大。设计井井口位于老井樊121-斜80井井场内。要求采用钻井液不落地工艺施工。
二、常规的固井水泥浆体系
对于中温的固井水泥浆体系来讲最适用的温度是在小于或等于120℃;高温的固井水泥浆体系在实际应用过程中，有着非常优秀的抗高温性能，但是在实际应用中温度不适宜超过160℃;超高温固井水泥浆体系在实际使用中，有着更加突出的抗高温性能，也是现今很少可以将可控温度达到200℃的水泥浆体系，其适用于不超过200℃的温度。这样的体系较多使用在淡水水泥浆固井中，也应用在一些矿化度比较高的水泥浆固井中，可以应用在一些常规的、条件一般的固井中，也可以应用在一些低密度、高密度有着特殊条件的复杂固井中，在实际应用时有着非常优良的水泥浆体系性能，促使其广泛的被应用在工程中，同时有着良好的可调控性，整体的浆体性能是比较稳定的，各种性能之间非常容易调节。
三、深层经固井水泥浆体系研究
（一）高温防气体窜外加剂的选择
根据现今国内外对外加剂使用性能、使用状况以及深层气井的钻井等特征展开的研究，结合了大量的室内试验等展开对比分析，最终考虑使用丁苯胶乳作为防气窜水泥浆外加剂，这是最为合适的一种方法。该物质是由多种微小的橡胶粒子所构成的，随着水泥温度的不断升高，促使橡胶分子与水分子、水泥中的化学物质形成一种氢键，继而形成一种网架状的结构，从而在其外表聚集了比其他类型水泥还要多的的能量，于是促使其抗高温的性能得到更好的保障。将橡胶分子填充在水泥颗粒中，在合适的压差作用下可以汇聚形成致密的硬橡胶块，这样一来就可以阻止水泥浆失水的现象出现，很大程度上降低了水泥石的渗透率，气体在进入水泥石会遇到更大的阻力。在乳化丁苯乳胶的过程中，会出现一些絮状的凝结物其在水泥机制中汇聚成为一种抑制渗透的乳胶膜，有效的防止气体进入到水泥浆注中。丁苯胶乳水泥在经过一定的配置之后，需要始终保持着低胶凝的强度状态，可以充分的将水泥浆的液柱压力传递出去，随着时间的发展促使温度不断升高，于是就形成了直角胶凝，以此降低水泥浆因为失重而产生的压力，有效的达到了防气窜的效果。
（二）增加韧性材料的选择
为了更好的满足深汽油井固井的要求，除了使用丁苯胶乳作为防气窜的原料之外，还需要使用DZF-1作为增加韧性的一种材料，可以减少在射孔、压裂等工作中，出现的冲击载荷，导致水泥中原有的原始细微裂缝迅速的增大与应力集中，避免形成更大的裂纹，继而造成气体的窜槽。DZF-1材料作为一种具有低弹的矿物纤维，将其作为一种主体加入到含有多种不同成分的纤维混合物中，就可以提升其自身的抗拉性能，针对于水泥石中出现的缺陷裂痕尖端應力场产生了屏蔽的作用，以此有效的提升了水泥石自身的抗断裂韧性以及抗冲击的性能等，促使其形成高强度的水泥石。
四、深气井固井的工艺技术
使用双极注水泥技术，可以在一次性的长封固井中将其划分为两段比较短的封固井展开作业，更多的是应用在深井的封固井作业中，这样的方法可以减少一次注水泥固井在实际施工中的难度，同时减轻了环空液柱出现的压力，减少固井出现泄露的可能性。使用双极注水泥的方法，可以将其分为淹没式的连续双极注入、一剂间隔式的双极注水泥。使用淹没式连续双极注水泥注入的一级与二级之间是没有间隔膜的，这样的做法是为了更加有效的避免二级井眼钻井液的腐蚀，促使工程的正常开展。而采取淹没式双击注入水泥，是在进行一级水泥浆浇注的过程中，少量的附加同时注入定量的缓凝前导水泥浆，以此便于打开双极箍之后，可以更好的将水泥浆顺利的导出到地面，并且在一级冲洗液中添加一些稀释剂，继而有效的控制水泥浆受到污染的程度，同时配套使用内置的隔离液与液压胶塞液，促进工程的开展。
结语：
防气窜的使用导致韧性泥浆的失水量比较低，并且稠化的时间比较短，在适中的时候基质的渗透率是比较低的，且内部有着较大的阻力，总体的防窜性能比较好。水泥石中有着比较高的可塑性，同时具有比较强的抗冲击韧性，这样可以减小在井下工作时对水泥环造成的损坏。在使用防气窜增加韧性的水泥浆以及相应的配套设施时，要保障水泥浆在失重的情况下气层压稳，防止出现气窜的现象。
参考文献：
[1]郑少军，王凯伦，刘思雨等. 基于紧密堆积理论的低密度固井水泥浆设计[J]. 钻探工程，2021，48（03）：94-100.
[2]田进，何淼，王晓亮等. 桑托斯盆地盐膏层固井水泥浆的研究及应用[J]. 当代化工，2021，50（02）：438-442.
[3]李治衡，张晓诚，谢涛等. 动态复杂压力下的水泥浆体系及性能评价[J]. 钻井液与完井液，，：1-8.
[4]张强. 深水油气井浅层固井水泥浆性能浅析[J]. 中国石油和化工标准与质量，2021，41（02）：28-30.
[5]张俊，潘宏霖，张诗航等. 深水固井水泥浆技术难点分析及其防治措施研究[J]. 辽宁化工，2020，49（11）：1427-1429+1437.
东营大明石油工程科技开发有限责任公司 山东东营 257000
关键词：樊121区块;水泥浆体系;探索与应用
前言：
固井水泥体系的设计是为了更好的满足固井性能的要求，在使用中还需要考虑到温度、体系的稳定性以及水泥石的高温稳定性等，保障在任何的情况下都可以正常的开展施工，促进固井技术施工质量的提升。同时还需要加强对弹性材料以及增韧材料的使用，在分析水泥浆外加剂以及一些掺料的同时，还要考虑水泥浆自身性能产生的影响。
一、樊121区块概况
樊107块沙三段构造简单，总体为向西北倾斜的单斜，东南高西北低，大芦湖油田樊121-斜78井井口方位221°距离26m，济阳坳陷东营凹陷博兴洼陷带樊家鼻状构造带西翼樊107断块，井位坐标：初测井口纵X：4 119 784.00横Y：20 580 033.00靶点A纵X：4 120 460.00横Y：20 580 980.00。
据樊121-33井投产初期测压数据折算，沙三下81小层原始地层压力47.71 Mpa，压力系数1.44，为异常高压系统。2018.08.10据樊121-斜90井沙三中77小层及沙三下81小层测试压力数据，地层压力30.75 Mpa，折算压力系数0.88，为常压系统。设计井位所在区域动用程度低，考虑地层压降相对较低，异常高压系统可能性大。设计井井口位于老井樊121-斜80井井场内。要求采用钻井液不落地工艺施工。
二、常规的固井水泥浆体系
对于中温的固井水泥浆体系来讲最适用的温度是在小于或等于120℃;高温的固井水泥浆体系在实际应用过程中，有着非常优秀的抗高温性能，但是在实际应用中温度不适宜超过160℃;超高温固井水泥浆体系在实际使用中，有着更加突出的抗高温性能，也是现今很少可以将可控温度达到200℃的水泥浆体系，其适用于不超过200℃的温度。这样的体系较多使用在淡水水泥浆固井中，也应用在一些矿化度比较高的水泥浆固井中，可以应用在一些常规的、条件一般的固井中，也可以应用在一些低密度、高密度有着特殊条件的复杂固井中，在实际应用时有着非常优良的水泥浆体系性能，促使其广泛的被应用在工程中，同时有着良好的可调控性，整体的浆体性能是比较稳定的，各种性能之间非常容易调节。
三、深层经固井水泥浆体系研究
（一）高温防气体窜外加剂的选择
根据现今国内外对外加剂使用性能、使用状况以及深层气井的钻井等特征展开的研究，结合了大量的室内试验等展开对比分析，最终考虑使用丁苯胶乳作为防气窜水泥浆外加剂，这是最为合适的一种方法。该物质是由多种微小的橡胶粒子所构成的，随着水泥温度的不断升高，促使橡胶分子与水分子、水泥中的化学物质形成一种氢键，继而形成一种网架状的结构，从而在其外表聚集了比其他类型水泥还要多的的能量，于是促使其抗高温的性能得到更好的保障。将橡胶分子填充在水泥颗粒中，在合适的压差作用下可以汇聚形成致密的硬橡胶块，这样一来就可以阻止水泥浆失水的现象出现，很大程度上降低了水泥石的渗透率，气体在进入水泥石会遇到更大的阻力。在乳化丁苯乳胶的过程中，会出现一些絮状的凝结物其在水泥机制中汇聚成为一种抑制渗透的乳胶膜，有效的防止气体进入到水泥浆注中。丁苯胶乳水泥在经过一定的配置之后，需要始终保持着低胶凝的强度状态，可以充分的将水泥浆的液柱压力传递出去，随着时间的发展促使温度不断升高，于是就形成了直角胶凝，以此降低水泥浆因为失重而产生的压力，有效的达到了防气窜的效果。
（二）增加韧性材料的选择
为了更好的满足深汽油井固井的要求，除了使用丁苯胶乳作为防气窜的原料之外，还需要使用DZF-1作为增加韧性的一种材料，可以减少在射孔、压裂等工作中，出现的冲击载荷，导致水泥中原有的原始细微裂缝迅速的增大与应力集中，避免形成更大的裂纹，继而造成气体的窜槽。DZF-1材料作为一种具有低弹的矿物纤维，将其作为一种主体加入到含有多种不同成分的纤维混合物中，就可以提升其自身的抗拉性能，针对于水泥石中出现的缺陷裂痕尖端應力场产生了屏蔽的作用，以此有效的提升了水泥石自身的抗断裂韧性以及抗冲击的性能等，促使其形成高强度的水泥石。
四、深气井固井的工艺技术
使用双极注水泥技术，可以在一次性的长封固井中将其划分为两段比较短的封固井展开作业，更多的是应用在深井的封固井作业中，这样的方法可以减少一次注水泥固井在实际施工中的难度，同时减轻了环空液柱出现的压力，减少固井出现泄露的可能性。使用双极注水泥的方法，可以将其分为淹没式的连续双极注入、一剂间隔式的双极注水泥。使用淹没式连续双极注水泥注入的一级与二级之间是没有间隔膜的，这样的做法是为了更加有效的避免二级井眼钻井液的腐蚀，促使工程的正常开展。而采取淹没式双击注入水泥，是在进行一级水泥浆浇注的过程中，少量的附加同时注入定量的缓凝前导水泥浆，以此便于打开双极箍之后，可以更好的将水泥浆顺利的导出到地面，并且在一级冲洗液中添加一些稀释剂，继而有效的控制水泥浆受到污染的程度，同时配套使用内置的隔离液与液压胶塞液，促进工程的开展。
结语：
防气窜的使用导致韧性泥浆的失水量比较低，并且稠化的时间比较短，在适中的时候基质的渗透率是比较低的，且内部有着较大的阻力，总体的防窜性能比较好。水泥石中有着比较高的可塑性，同时具有比较强的抗冲击韧性，这样可以减小在井下工作时对水泥环造成的损坏。在使用防气窜增加韧性的水泥浆以及相应的配套设施时，要保障水泥浆在失重的情况下气层压稳，防止出现气窜的现象。
参考文献：
[1]郑少军，王凯伦，刘思雨等. 基于紧密堆积理论的低密度固井水泥浆设计[J]. 钻探工程，2021，48（03）：94-100.
[2]田进，何淼，王晓亮等. 桑托斯盆地盐膏层固井水泥浆的研究及应用[J]. 当代化工，2021，50（02）：438-442.
[3]李治衡，张晓诚，谢涛等. 动态复杂压力下的水泥浆体系及性能评价[J]. 钻井液与完井液，，：1-8.
[4]张强. 深水油气井浅层固井水泥浆性能浅析[J]. 中国石油和化工标准与质量，2021，41（02）：28-30.
[5]张俊，潘宏霖，张诗航等. 深水固井水泥浆技术难点分析及其防治措施研究[J]. 辽宁化工，2020，49（11）：1427-1429+1437.
东营大明石油工程科技开发有限责任公司 山东东营 257000