油田固井砂浆消泡剂

科技与创新｜Science and Technology & Innovation2024年第02期DOI：10.15913/ki.kjycx.2024.02.024吉林油田枯竭型气藏储气库固井技术贾聚全（吉林油田公司钻井工艺研究院，吉林松原138000）摘要：地下储气库运行时井筒需要承受注采交变载荷，对一次固井质量及水泥石长期性能要求高。

枯竭型气藏储气库固井施工过程中存在漏失、井筒封闭困难、注采管柱要求高等技术挑战。

为保障储气库长期安全运行，从分析储气库井井口带压原因出发，通过优选韧性材料和韧性水泥浆体系、采用凝胶堵漏技术、优化固井施工参数等措施，保障了吉林油田双坨子储气库一期工程3口先导试验井各层次套管固井水泥浆一次返地面，固井质量合格率为100%，固井胶结平均优质率达到75.03%。

关键词：储气库；韧性水泥；凝胶堵漏；顶替效率中图分类号：TE37 文献标志码：A 文章编号：2095-6835（2024）02-0088-03当前国家将油气储运的重点工程作为油气工作的重点事项，其中吉林双坨子储气库为在建储气库重点工程之一。

双坨子储气库分2期建设，一期工程涉及新钻井3口，其中泉三段1口定向井（坨库X1）、泉一段1口水平井（坨库X2）和1口直井（坨库X3）。

要保证储气库井的长期安全运行，不发生天然气泄漏等严重事故，首先要确保套管及环空水泥环长期有效密封。

从分析储气库井井口带压原因出发，针对性采取预防措施，才能保证储气库井筒密封的完整性。

1 储气库井井口带压原因分析及预防带压措施分析各储气库建设和运行情况，储气库井环空带压主要原因如下：①油管和套管泄漏。

由封隔器密封失效或内管柱螺纹丝扣连接差等情况引起。

②固井时钻井液顶替效率差。

提高顶替效率是保证层间封隔和防止环空带压问题的一项重要措施，防止环空带压的第一步就是要提高固井时的顶替效率。

③水泥浆设计不合理。

水泥浆的性能除满足施工要求外，还要考虑水泥石（如杨氏模量、泊松比等）的力学性能由于井下温度、压力、应力变化能否满足长期封隔的需要。

中原油田内蒙探区浅水平井固井技术【摘要】内蒙探区稠油浅水平井，油层埋藏较浅、油层胶结较疏松、井眼曲率大等特点，并采用筛管完井，对储层伤害小，提高采收率，通过对该地区的固井技术研究，有效的解决稠油浅水平井固井难题。

【关键词】稠油水平井井眼净化筛管中原油田内蒙探区稠油浅水平井位于白音查干地区，其代表井号有达9-平1井、锡14-平1井，油层埋深浅（300-600m），由于油层埋藏浅、压实及其成岩作用强度较弱，油层胶结较疏松。

并且是水平稠油热采井，这给固井带来了一系列的难题。

1 井身结构及特点该区块中的水平井油层埋藏较浅，一般在出表层套管100m左右开始测斜，钻深至250m左右到达油层的顶部，最大井斜为75°，开始采用水平钻进方法，钻穿5-6个储层。

为提高油气采收率，有效避免油气产层污染，一般采用套管加筛管完井，即套管下至离油顶30m左右，连接热力补偿器、防砂筛管至井底，完全下在水平井段。

筛管完井，对储层伤害小，井筒与地层的沟通程度高。

同时下入热力补偿器，可有效避免热采中高温而击毁筛管。

如锡14-平1井身套管结构如下：φ273.1x79+φ177.8x430.18+φ190x780.67（筛管）垂深403.67 m水平位移494.77 m2 存在的难点2.1 压力系数低，易发生井漏由于储层埋藏较浅，银根组储层以砂砾岩、含砾不等粒砂岩为主，埋深较浅，分选性差，结构较疏松，压实及其成岩作用强度较弱，易破裂，压力系数仅为0.8，易发生井漏，导致固井失败。

2.2 对水泥浆性能要求高该区块为热采井，因此所选水泥浆体系既要抗高温、防井漏，又要在低温条件下形成强度快，防止油气窜槽又要满足在高温条件下开采水泥石强度不衰退和渗透率不增大，防止出现井口窜汽现象。

这给水泥浆体系提出更高的要求。

2.3 套管下入困难由于造斜段短，下入套管短，筛管长，重量轻，摩阻大，导致套管与筛管难下入到预定位置。

2.4 井径不规则，易形成“糖葫芦”井眼井较浅，压实及其成岩作用强度较弱，易掉块、垮塌，易形成“糖葫芦”井眼2.5 裸眼封隔器、井口密封装置、油管与套管之间的密封及分级箍等工具优选，直接影响固井的成败。

文章编号:100125620(2006)0520078203井楼油田复杂井固井技术何德清　谢亚辉　白斌　许广辉　陈红宾　曾元生(河南石油勘探局钻井工程公司,河南南阳)摘要　井楼油田稠油油藏埋深浅,稠度大,需进行蒸汽吞吐才能开采。

由于长期注水、注汽开采,导致地层水十分活跃,井下动态干扰大,在钻进过程中经常发生溢流、井涌、气窜,影响固井质量。

采用管外封隔器工艺与快凝早强膨胀水泥浆体系,并配合其他固井技术措施如用低密度水泥浆替代“清水”用作冲洗液、采用小排量进行替浆和优化固井设计相结合,有效地解决了井楼油田稠油浅井复杂井的固井质量差的难题。

关键词　固井　溢流　管外封隔器　快凝早强膨胀水泥浆　固井质量　井楼油田中图分类号:TE256.6文献标识码:A 井楼油田主要特点是稠油油藏埋深浅,稠度大,需进行注汽吞吐才能开采。

由于长期受污水回注及注汽开采的影响,大部分地层的原始压力发生变化,地层水十分活跃,在新井钻进过程中经常发生溢流、井涌、气窜现象。

如楼963井,因受周围注汽井的影响,在钻进中发生井下溢流,钻井液密度由原来的1.20g/cm 3加重到1.94g/cm 3仍未能压稳井下溢流。

这增大了稠油浅井固井施工难度,采用常规固井方法很难保证固井质量。

结合该区块的特点采用管外封隔器与快凝早强膨胀水泥浆体系等固井技术措施,保证了固井质量,取得了较好的效果。

1　稠油浅井固井施工难点1.1　油层埋藏浅、地层温度低,水泥外加剂选择困难井楼油田稠油埋深一般都在112～524m 之间。

因为油层埋深浅,地层温度低,常规的水泥外加剂很难发挥作用,水泥浆失水量大,候凝时间长。

加上某些区块又有浅气层存在,容易产生油、气、水的互窜,从而影响固井质量。

1.2　多数封固层位压力远远高于原始压力由于长期污水回注、注汽开采,井楼油田各区块地层压力变化很大,井下油、气、水层压力体系混乱,大部分层位压力远远高于原始压力,即使在钻井的前期把同区块的注水井、注汽井停了,井下的能量也难以释放,因此,在该区块钻井过程中经常发生溢流、井涌,增大了固井施工难度。

河南科技Henan Science and Technology矿业与水利工程总第872期第1期2024年1月收稿日期：2023-06-12作者简介：于培刚（1977—），男，本科，工程师，研究方向：固井防窜水泥浆体系的研发与应用。

不同固井水泥浆体系防气窜能力研究于培刚 侯海欧（中海油田服务股份有限公司油田化学事业部，天津 300459）摘 要：【目的】为了研究常用的几种水泥浆体系防气窜性能，并建立科学的评价方法，同时指导施工现场进行水泥浆体系配方的调整。

【方法】在对固井水泥浆发生气窜机理研究的基础上，采用自制的水泥浆防气窜评价设备，建立水泥浆防气窜能力评价方法，测试并研究不同水泥浆体系的防气窜性能。

【结果】结果表明，高水灰比不利于水泥浆防窜，防窜材料能够明显提升水泥浆防窜能力。

【结论】研究得出，后期水泥浆防窜能力研究应聚焦在高压下模拟水泥浆气窜效果及弹性颗粒材料等方面。

关键词：固井水泥浆；防气窜能力；评价方法；压力组合中图分类号：TE256 文献标志码：A 文章编号：1003-5168（2024）01-0033-06DOI ：10.19968/ki.hnkj.1003-5168.2024.01.007Study on the Gas Channeling Prevention Ability of Different CementingSlurry SystemsYU Peigang HOU Haiou（Oilfield Chemical Business Department of China Oilfield Services Co., Ltd., Tianjin 300459,China ）Abstract: [Purposes ] This paper aims to clarify the anti-gas channeling performance of several com⁃monly used cement slurry systems, establish scientific evaluation methods, and guide the adjustment of cement slurry system formulations on construction sites. [Methods ] On the basis of studying the mecha⁃nism of gas channeling in cementing cement slurry, the author used a self-made evaluation equipment for gas channeling prevention of cement slurry, established an evaluation method for the gas channeling prevention ability of cement slurry, and tested and clarified the gas channeling prevention performance of different cement slurry systems.[Findings ] The results show that high water-cement ratio is not condu⁃cive to channeling prevention of cement slurry, but channeling prevention materials can significantly im⁃prove the channeling prevention ability of cement slurry. [Conclusions ] The research concludes that theanti channeling effect of cement slurry in the later stage should be focused on simulating the gas channel⁃ing effect of cement slurry under high pressure and studying elastic particle materials.Keywords:cementing slurry; anti-gas channeling ability; evaluation method; pressure combination0 引言油气井固井施工结束后，由于环空静液柱压力与地层间的压力平衡会随着水泥浆的水化过程产生变化，导致地层中的流体进入环空，这种现象称为流体窜流。

高温大温差水泥浆体系在胜利油田中的应用针对胜利油田深井封固段长、井底温度高、上下温差大、顶部水泥浆易出现缓凝甚至超缓凝等固井技术难题，开展了高温大温差水泥浆体系的研究。

运用降失水剂KCM008L、缓凝剂KCM007L、分散剂KCM002L和抑泡剂KCM003，开发出了新型高温外加剂系列，并考察了其综合性能。

实验结果表明，该水泥浆体系在高温大温差下性能稳定；在温差为80℃条件下，该体系起强快、候凝时间短，水泥石强度尤其是顶部强度高，能满足温度范围在105～175℃，封固段长（垂深差）1041～3577m，最大温差为73℃的油气井固井施工要求。

标签：深井固井；大温差；高温外加剂；水泥浆随着胜利油田勘探开发向中深井、深井以及超深井方向发展，油气井固井作业常遇到水泥封固段长（封固段大于2000m）、井底温度高、上下温差大的情况，上下温差常常高达60℃甚至更高。

在超高温及大温差环境下，由于现场水泥浆体系均以井底温度进行设计，导致上部水泥强度形成缓慢，甚至长时间处于不凝固状态，既不传递液柱压力，又未形成胶结，极易造成油气水窜槽，降低了固井施工质量，影响了油气田的勘探开发效果。

目前，人们主要采用特殊固井工艺技术解决长封固段固井难题[1]，如：分级固井[2]、多凝水泥浆体系[3]等。

为了适应配套的固井技术，岳家平[4]、黎泽寒[5]等人对大温差水泥浆体系进行了研究。

结合胜利油田实际需要，我们研发了高温大温差水泥浆体系，开发了新型高温外加剂系列，使该体系能够在高温大温差下性能稳定、水泥石强度尤其是顶部强度高，综合性能优良，适应超深井长封固段固井作业的需要。

1 水泥外加剂的特点1.1 降失水剂KCM008LKCM008L的温度和水泥浆密度适用范围很广，温度范围为37-204℃，水泥浆密度范围为1.44-2.40g/cm3。

试验显示，KCM008L对水泥品种不敏感，但会提高水泥浆的粘度，含有KCM008L的水泥浆体系通常游离液较低，且KCM008L对浆体无缓凝作用。

一、促凝早强剂定义：主要是指能显著缩短水泥浆稠化时间，加速水泥熟料矿物的凝结与硬化，提高水泥早期抗压强度的外加剂。

主要用途：缩短凝结时间，表层套管注水泥、打水泥塞、堵漏等。

作用机理：①氯盐类早强剂：氯盐促进水泥浆硬化和早强的机理，主要有两个面的原因。

一是增加水泥颗粒的分散度，从而加速水泥水化和硬化的速度；二是与水泥熟料矿物产生化合作用，与C3A化合生成水化氯铝酸钙，从而使胶体膨胀，水泥隙减少，密实性增大，从而提高了水泥的强度。

②硫酸盐类早强剂：硫酸盐对水泥的促硬、早强作用，主要是因为它能与水泥熟料矿物水解析出的氢氧化钙发生置换反应，从而能加速与水泥熟料中的C3A反应生成更多的硫铝酸钙，提高水泥水化液相中的固相比例，加快水泥凝结硬化的速度和早期强度的提高。

③有机早强剂：如三乙醇胺，它能起到促凝早强作用是由于三乙醇胺能促进水泥形成更多的钙矾，能有效地吸附在水泥熟料矿物表面，加快C3A与膏之间的反应，但三乙醇胺可能减缓C3S的水化速度。

通常，它与其它促凝早强剂复合使用，可发挥更好的早强作用。

主要类型：①无机盐类氯化钙，液体氯化钙，硅酸盐，硫酸盐，氯化钠，铝酸盐、硝酸盐、碳酸盐、硫代硫酸盐以及钠、钾、铵的氢氧化物等。

②有机化合物促凝剂主要包括：甲酸钙[Ca(HCOO)2]、甲酰铵（CHONH2)、草酸（H2C2O4)和三乙醇胺[（N(C2H4OH)3]等。

③复合促凝剂研究表明，由多种无机盐促凝剂和有机化合物促凝剂复合的早强剂，往往可得到比单一类型促凝剂促凝效果更好的外加剂。

我国目前油田常用的早强剂通常为复合型的促凝早强剂，往往很少单独使用一种早强剂二、缓凝剂定义：通过物理化学作用，能显著延缓水泥浆稠化时间，防止油井水泥凝结过快的外加剂可称作为油井水泥缓凝剂。

有些缓凝剂同时还具有减阻和降失水的作用。

主要作用：延长水泥浆稠化时间，保持水泥浆在注入和顶替期间保持良好的可流动性。

作用机理：主要是指缓凝剂的化学性质和缓凝剂与水泥相（硅酸盐或铝酸盐）的作用过程，由于不同的缓凝剂有不同的化学性质和作用过程，所以，目前所提出的所有理论都还不能全面的解释缓凝剂本身参与水泥的水化过程的情况，本项工作需进一步的研究。

福山油田花121平1井固井技术【摘要】花121平1井是部署在福山油田福山凹陷花场构造流一段花121断块的一口水平井，设计完钻井深3003m，最大井斜角为89.12°，最大狗腿度4.56，水平位移733.17m，是海南福山油田第一口水平井。

本井采用原钻柱双扶正器通井、使用高效复合前置液清洗井眼、优化水泥浆性能、优化扶正器设计工艺等一系列措施，采用密度1.88g/cm3微膨胀早强水泥浆体系固井，声幅测井结果显示，固井质量优质。

作为海南福山油田第一口水平井，该井的成功固井为海南福山油田水平井固井开创了新的纪元。

，为福山油田今后类似井固井提供了可靠性借鉴。

【关键词】水平井复合前置液扶正器固井质量花121平1井位于海南省澄迈县福留村西约250m，是部署在福山油田福山凹陷花场构造流一段花121断块的一口水平井，钻井目的是加快评价花121断块，进一步认识流一段油气层分布规律及落实该块油气水关系，提高油层动用程度，提高单井产量，提高油藏采收率。

本井靶点1距花1-4x井靶点360m，靶点2距花1-4x井靶点610m。

三开设计采用Φ215.9mm钻头钻至井深3003m，水平位移733.17m，斜井段长963m，最大井斜角为89.12°。

设计使用Φ139.7mm套管下至2995m，固井方式采用单级固井，设计水泥浆返至上层套管鞋即1800m，封固段1200m。

该井是福山油田第一口水平井，具有重要的划时代意义。

1 花121平1井Φ139.7mm套管固井基本情况及其难点分析花121平1井三开采用Φ215.9mm钻头，设计井深3003m。

本井最大井斜89.12°，最大狗腿度4.56，井底位移733.17m，钻井液密度1.23g/cm3。

该井所在区块平均地温梯度3.83℃/100m，年平均地表温度27℃，Φ139.7m m生产套管下深3000m，采用单级固井，水泥浆返至1800m，封固段长为1200m。