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自愈合水泥浆体系在四川地区的应用

杨炳祥 刘浩亚 魏浩光 曾敏 何世明

杨炳祥,刘浩亚,魏浩光,等. 自愈合水泥浆体系在四川地区的应用[J]. 钻井液与完井液,2022,39(1):65-70 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2022.01.011
引用本文: 杨炳祥,刘浩亚,魏浩光,等. 自愈合水泥浆体系在四川地区的应用[J]. 钻井液与完井液,2022,39(1):65-70 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2022.01.011
YANG Bingxiang, LIU Haoya, WEI Haoguang, et al.Application of autonomous healing cement slurry system in Sichuan[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2022, 39(1):65-70 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2022.01.011
Citation: YANG Bingxiang, LIU Haoya, WEI Haoguang, et al.Application of autonomous healing cement slurry system in Sichuan[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2022, 39(1):65-70 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2022.01.011

自愈合水泥浆体系在四川地区的应用

doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2022.01.011
基金项目: 国家自然科学基金项目“海相深层油气富集机理与关键工程技术基础研究”(U19B6003);中石化科技部攻关项目“低弹模自修复固井水泥浆体系研发”(P20006)资助
详细信息
    作者简介:

    杨炳祥,高级工程师,现在主要从事钻井技术管理工作。电话 18583377808;E-mail:yangbingxiang.xnyq@sinopec.com

    通讯作者:

    何世明,教授,现在主要从事钻井方面的教学与科研工作。电话13981894760;E-mail:hesming@sina.com

  • 中图分类号: TE256.6

Application of Autonomous Healing Cement Slurry System in Sichuan

  • 摘要: 针对油气井开发过程中水泥环受损产生裂缝而破坏固井封隔效果,以烃触发溶胀型聚合物为自愈合乳液粒子,形成自愈合水泥浆体系。结果表明,自愈合乳液粒子的粒径在200~250 nm,其加量为10%时水泥石吸油愈合效果及机械性能较佳;8 d内水泥石裂缝愈合率达70%~100%,2 d抗压强度为16.2 MPa,弹性模量为6 GPa;渗流实验结果表明,水泥石出现大于0.1 mm裂缝时,柴油气流速由9 g/min降至6 g/min,小于0.1 mm的裂缝时柴油流速由6 g/min可降低为0。说明自愈合水泥石一旦产生损伤,裂缝中渗入的油气分子使自愈合乳液粒子自发膨胀黏连并逐步修复闭合裂隙,裂缝越小自愈合效果越好,实现了水泥石自愈合修复功能。现场应用表明,该水泥浆体系固井质量优质率达到 88.9%,固井及压裂后技术套管均不带压,显示出良好的应用效果。

     

  • 图  1  自愈合乳液粒子粒径大小对其吸油能力的影响

    图  2  不同自愈合粒子含量下水泥石的孔隙率与渗透率

    图  3  不同水泥石的扫描电镜图

    图  4  自愈合水泥石在不同压差下浸润柴油后的自愈合参数

    图  5  常规水泥石在0.2 mm裂缝下的动态渗流情况

    图  6  常规水泥石在0.1 mm裂缝下的动态渗流情况

    图  7  自愈合水泥石在0.2 mm裂缝下的动态渗流情况

    图  8  自愈合水泥石在0.1 mm裂缝下的动态渗流情况

    表  1  自愈合乳液粒子对水泥石抗压强度的影响

    自愈合
    乳液粒
    子/%
    抗压
    强度/
    MPa
    抗压强
    度下降
    率/%
    自愈合
    乳液粒
    子/%
    抗压
    强度/
    MPa
    抗压强
    度下降
    率/%
    025.91016.237.4
    521.716.22014.344.8
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    表  2  不同密度自愈合水泥浆体系的基本性能

    ρ/
    g·cm−3
    FLAPI/
    mL
    T/
    φ600φ300φ200φ100φ6φ3p48 h/
    MPa
    t稠化/
    min
    1.8732262521331095412816.2274
    90>30024716534108
    1.9022262681431215910818.5242
    90>3002571782286
    2.002026>30026519310811720.8262
    90>300269190109118
    2.101826>300296218128181320.3230
    90>300>3002671942921
    2.301826>300286214127191621.6206
    90>3002772081322217
     注:45 ℃游离液为0;稠化时间测定温度为90 ℃
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    表  3  自愈合水泥在四川地区的应用情况

    井号套管层次T地层/℃ρ钻井液/(g·cm−3ρ水泥浆/(g·cm−3固井质量
    威页29-4HFΦ139.7 mm+Φ145.6 mm油层尾管1362.252.30(中浆应用自愈合水泥)优质
    江沙220HFΦ139.7 mm油层尾管791.952.10合格
    中江122Φ244.5 mm油层套管62.51.751.95优质
    元坝272-2Φ206.4 mm+Φ193.7 mm油层尾管1502.132.25优质
    元坝702Φ273.1+282.6 mm技术尾管( 48套气层)1202.262.4优质
    元坝702Φ139.7 mm油层尾管1622.252.35优质
    合深5井Φ127 mm油层尾管1491.301.88优质
    马6井Φ193.7 mm技术尾管1191.912.05优质
    河嘉204HΦ193.7 mm+Φ200.03 mm +Φ206.4 mm油层套管951.601.85优质
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-10-21
  • 修回日期:  2021-12-13
  • 刊出日期:  2022-05-06

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