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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910113067.9(22)申请日 2019.02.13(71)申请人 中石化石油工程技术服务有限公司地址 100029 北京市朝阳区惠新东街甲6号第12层申请人 中石化江汉石油工程有限公司 中石化江汉石油工程有限公司页岩气开采技术服务公司(72)发明人 张良万 彭小平 何吉标 刘俊君 屈勇 张家瑞 卞江 (74)专利代理机构 湖北武汉永嘉专利代理有限公司 42102代理人 朱宏伟 胡建平(51)Int.Cl.C04B 28/02(2006.01)C09K 8/493(2006.01)(54)发明名称一种适合页岩气水平井大型分段压裂用的固井水泥浆体系(57)摘要本发明涉及一种适合页岩气水平井大型分段压裂用的固井水泥浆体系，其包括以下重量份计的原料：油井水泥100份，淡水43-46份，弹韧剂2-4份，防窜剂1-2份，降失水剂1-3份，分散剂0.4-0.6份，膨胀剂1-1.5份，缓凝剂0.5-2.0份，消泡剂0.1-0.5份，所述弹韧剂为比表面积≥7m 2/g、体积压缩率≥5％的橡胶纤维或所述橡胶纤维与橡胶颗粒的混合物。
本发明所述固井水泥浆体系的稠化防窜性能、弹韧性等综合性能优异可在水泥环承受分段压裂交变载荷作用下有效实现水泥环与套管的同步变形，保证页岩气水平井在后期储层改造和试气生产作业过程中的井筒密封长期完整性，有效预防套管环空带压现象的出现，为页岩气水平井长期生产和大规模压裂提供有效保证。
权利要求书1页 说明书5页 附图3页CN 109761547 A 2019.05.17C N 109761547A权 利 要 求 书1/1页CN 109761547 A1.一种适合页岩气水平井大型分段压裂用的固井水泥浆体系，包括以下重量份计的原料：油井水泥100份，淡水43-46份，弹韧剂2-4份，防窜剂1-2份，降失水剂1-3份，分散剂0.4-0.6份，膨胀剂1-1.5份，缓凝剂0.5-2.0份，消泡剂0.1-0.5份；所述弹韧剂为比表面积≥7m2/g、体积压缩率≥5%的橡胶纤维或所述橡胶纤维与橡胶颗粒的混合物。
固井水泥浆体系常规固井水泥浆体系中温超高温高温高抗盐固井水泥浆体系中高温高抗盐高温高抗盐固井水泥浆体系系•中温固井水泥浆体系适用温度范围≤120℃•高温固井水泥浆体系抗高温性能优秀，适用温度范围≤160℃•超高温固井水泥浆体系抗高温性能突出，是目前少有的可抗温度至200℃左右的水泥浆体系，适用温度范围＜200℃高水泥浆固井•既可用于常规密度一般条件下固井，也可用于低密度、高密度等特殊条件下复杂井的固井•具有优良水泥浆体系性能的可广泛使用的水泥浆体系•具有配伍性好、浆体各性能稳定、各种性能都很容易调节的优点，能够真正做到“低失水、低析水、高强度、浆体稳定、流变性能和稠化时间好调节”•解决了固井工程中常需要提高顶替效率、需要防止油气水窜、需要低密度或高密度固井、需要适当的触变性等问题20LM、减阻剂WD-30LM组成。
•高温体系由降失水剂WD-10LH 、缓凝剂WD-20LH、减阻剂WD-30LH组成。
•超高温体系由降失水剂WD-10LSH 、缓凝剂WD-20LSH、减阻剂WD-30LSH组成。
的各种需求。
•另外还有消泡剂WD-60L、隔离剂WD-100S、冲洗剂WD-110S等辅助固井制剂。
•中高温高抗盐体系适用温度范围≤130℃•高温高抗盐体系抗高温性能突出，是目前少有的可抗温度至200℃左右的抗盐水泥浆体系，适用温度范围＜200℃•既可用于常规密度一般条件下固井，也可用于低密度、高密度等特殊条件下复杂井的固井•解决深井和超深井及盐膏层固井对水泥浆提出的非常规要求•适应现代固井技术发展的一种全能型水泥浆外加剂体系•中高温高抗盐体系由降失水剂WD-11LM 、缓凝剂WD-21LM、减阻剂WD-31LM组成。
•高温高抗盐体系由降失水剂WD-11LH 、缓凝剂WD-21LH、减阻剂WD-31LH组成。
高抗盐固井水泥浆体系组成•防气窜剂WD-50S、浆体稳定剂WD-70S、早强剂WD-80S、增塑剂WD-90S等辅助性能调节剂，也同样适用于该体系，能满足现场固井对水泥浆提出的各种要求。
243CPCI中国石油和化工石油工程技术防窜双凝高密度水泥浆体系研究与现场试验覃 毅1 孙泽秋2 贺鑫欣1 杨棋翔1 尹 璐1（1.中国石油集团渤海钻探工程有限公司第一固井分公司 河北任丘 062552；2.中国石化石油工程技术研究院德州大陆架石油工程技术有限公司 山东德州 253005）摘 要：水泥浆的性能是固井的关键，直接决定着一口井固井质量的好坏，水泥浆密度、稠化时间、强度、析水等一系列指标都改变水泥浆性能。
根据水泥外加剂的作用，经过室内研究，在水泥浆中加入降失水剂、分散剂、调凝剂、消泡剂等外加剂，优选出适合该区块固井的防油气水窜双凝双密度水泥浆体系。
在某生产油井固井现场试验，固井质量合格率100%，优质率98%以上，取得了良好的效果。
关键词：防窜水泥浆 高密度水泥浆体系 室内研究 现场试验水泥浆化验是固井成功与否的关键环节。
水泥浆各项性能须满足固井施工要求①水泥浆流动性，稠化时间达到安全施工时间，控制失水小于50ml ，析水接近零和抗压强度达到后续这个要求；②混拌后的水泥浆试验，保证与室内实验的一致。
在某区块复杂井水泥浆密度设计一般在上部地层较低，在下部地层较高，呈现的密度梯度直接影响着水泥浆的凝固时间，实际施工时，密度波动较大，难以保证水泥浆密度梯度的形成，不能实现压稳，从而造成固井质量不合格。
某区块井中油层、水层、油水同层多。
有些断块水层、油水同层多，有多达9-10层的，位置浅，能量比较大，严重影响水泥浆凝固质量。
根据固井实际需要，某区块井井深在2600m 到3500m 之间，选用防窜双凝高密度水泥浆体系，试验温度在75至85℃。
1 外加剂的选择水泥浆失水严重会造成产层污染，固井施工中，适当控制失水量十分重要，重要的方法是使用降失水剂。
水泥浆中加入降失水剂、调凝剂、膨胀剂、分散剂等，形成早强微膨胀油井水泥浆体系，具有良好的水泥石、析水小、自身补偿水泥石收缩等优良性能，并可根据现场情况对水泥浆进行针对性的调整，稠化时间满足施工要求。
文章编号：1000 − 7393(2023)03 − 0284 − 05 DOI: 10.13639/j.odpt.202302011河探1井超高密度水泥浆控压注水泥塞技术党冬红1 徐文光2 杨杰1 和建勇1 费中明1 蒋世伟1 卢三杰11. 中国石油集团渤海钻探工程有限公司第一固井分公司；2. 中国石油集团渤海钻探工程有限公司华北事业部引用格式：党冬红，徐文光，杨杰，和建勇，费中明，蒋世伟，卢三杰. 河探1井超高密度水泥浆控压注水泥塞技术［J ］.石油钻采工艺，2023，45（3）：284-288.摘要：重点风险探井河探1井四开钻遇超高压油气层，二开Ø244.5 mm 套管抗内强度60 MPa ，关井能力不足，存在井控风险。
为保障本井Ø177.8 mm 套管回接固井的正常施工，通过室内实验开展加重材料及外加剂的优选，采用球形铁粉加重材料，配置出满足该井注水泥塞施工的密度2.60 g/cm 3水泥浆体系，在160 ℃、170 MPa 条件下，48 h 强度24.5 MPa ，168 h 强度28.1 MPa ，滤失量23 mL 。
现场采用批混批注的方式，结合精细控压技术，实现了注水泥塞全过程的压力平衡，顺利完成了该井注水泥塞施工，水泥塞质量合格。
应用结果表明，配置的2.60 g/cm 3超高密度水泥浆适用于类似的超高压固井施工，通过精细控压，可以解决钻井液密度不足以压稳地层、窄安全密度窗口固井时存在的压力波动问题，为后续同类井控压注水泥塞及控压固井积累了经验。
关键词：河套盆地；固井；水泥塞；超高密度水泥浆；精细控压；安全密度窗口中图分类号：TE256 文献标识码： APressure-controlled cement plug injection technology with ultra-high-densitycement slurry in well Hetan 1DANG Donghong 1, XU Wenguang 2, YANG Jie 1, HE Jianyong 1, FEI Zhongming 1, JIANG Shiwei 1, LU Sanjie 11. The First Cementing Company , CNPC Bohai Drilling Engineering Co., Ltd., Renqiu 062552, Hebei , China ;2. North China Division , CNPC Bohai Drilling Engineering Co., Ltd., Renqiu 062552, Hebei , ChinaCitation: DANG Donghong, XU Wenguang, YANG Jie, HE Jianyong, FEI Zhongming, JIANG Shiwei, LU Sanjie. Pressure-controlled cement plug injection technology with ultra-high-density cement slurry in well Hetan 1［J ］. Oil Drilling & Production Technology, 2023, 45(3): 284-288.Abstract: The key risk exploratory Well Hetan 1 encountered oil-gas layers with ultra-high pressure during drilling in the fourth section, while the internal strength of the Ø244.5 mm casing in the second section is 60 MPa, which is insufficient to shut in the well,posing well control risks. In order to ensure the normal construction of cement plugback with Ø177.8 mm casing in this well,weighting materials and admixtures were screened through indoor experiments. A cement slurry system with a density of 2.60 g/cm 3,suitable for cement plug injection construction in this well, was prepared by adding spherical iron powder as weighting material. Under conditions of 160 ℃ and 170 MPa, the strengths of the cement slurry system after 48 hours and 168 hours were 24.5 MPa and 28.1MPa, respectively, with a filtration loss of 23 mL. On-site construction was carried out using the batch mixing and batch injecting method, combined with precise pressure control technology, achieving pressure balance throughout the cement plug injection construction process. The cement plug injection construction in this well was successfully completed, and the quality of the cementplug met the standards. The application results show that the cement slurry system with an ultra-high density of 2.60 g/cm 3 is suitable基金项目: 中国石油天然气集团公司科研项目“复杂超深井固井密封完整性技术研究”(编号：2021DJ4105)。
抗高温高密度水泥浆体系研究与应用摘要：油气田为获得高产油气井，目的层位愈发加深，对井深质量的要求越来越高，故在建井期间的固井作业至关重要。
深井固井面临高温、水泥浆密度高等难点，所以抗高温、高密度水泥浆体系的性能，直接影响油气井固井作业的成败，对日后的油气井产量有决定性影响。
本文对抗高温高密度水泥浆体系的室内研究以及现场固井应用进行全面论证，介绍了试验的操作方法、水泥浆体系关键材料以及试用性能评估等，希望能对油气井固井作业有所帮助，能够有效提升固井作业的质量和成效。
关键词：抗高温高密度水泥浆；水泥浆体系；技术应用引言：油气井固井作业中，为了获得质量性能优良的水泥浆体系，技术人员提前就抗高温（120-150℃）、高密度（2.20-2.40g/cm3）水泥浆体系进行室内研究，在此基础上开展现场固井作业试用。
在水泥浆体系的关键材料中，加重剂、抗高温降失水剂、抗高温缓凝剂以及抗高温防腐材料，都是极其重要的组成部分，希望通过室内研究和现场测试，能够得到质量性能都符合固井作业要求的水泥浆体系，为油气田的安全高效开采打好基础。
1.实验操作①依据国标油井水泥试验规定评估水泥浆性能，高温试验评价方法的参照物是国标油井水泥石抗高温测试规定；②先行对水泥石实施高温养护，放置于特定腐蚀条件下，达到要求时长后取出并剖开，依据酚酞遇到碱性发红的原理对腐蚀范围进行标定，借助游标卡尺对4处不红区域进行边界厚度测定，测算所得平均值就是水泥石达到的腐蚀深度。
测试水泥石常规养护条件下的抗压强度数据P0，以及腐蚀水泥石抗压强度数据P n。
2.水泥浆体系关键材料防腐水泥浆体系通常适用于高温高压地层，要完成体系构建，须取得水泥浆中的关键材料开展室内研究，得到水泥浆体系中所需的密度极高且耐高温固井材料。
2.1.加重剂深层油气井富含二氧化碳的，通常具有很高的地层压力，对水泥浆的密度要求很高。
现行固井做法中加重剂多以锰矿粉、重晶石以及铁矿粉为主，水泥浆性能因掺入不同加重剂而出现很大性能差异。
