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致密气藏超长水平段低摩阻水泥浆固井技术

王鼎 陈财政 杜松涛

王鼎,陈财政,杜松涛. 致密气藏超长水平段低摩阻水泥浆固井技术[J]. 钻井液与完井液,2022,39(4):488-494 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2022.04.014
引用本文: 王鼎,陈财政,杜松涛. 致密气藏超长水平段低摩阻水泥浆固井技术[J]. 钻井液与完井液,2022,39(4):488-494 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2022.04.014
WANG Ding, CHEN Caizheng, DU Songtao.Low friction cement slurry cementing technology in ultra-long horizontal section of tight gas reservoir[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2022, 39(4):488-494 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2022.04.014
Citation: WANG Ding, CHEN Caizheng, DU Songtao.Low friction cement slurry cementing technology in ultra-long horizontal section of tight gas reservoir[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2022, 39(4):488-494 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2022.04.014

致密气藏超长水平段低摩阻水泥浆固井技术

doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2022.04.014
详细信息
    作者简介:

    王鼎,硕士研究生,工程师,现在主要从事固完井技术研究工作。电话:15891390539 ;E-mail :wdcd2011@126.com

  • 中图分类号: TE 256.6

Low Friction Cement Slurry Cementing Technology in Ultra-long Horizontal Section of Tight Gas Reservoir

  • 摘要: 长庆油田致密气藏超长水平段固井,存在裸眼段长、环空间隙小、流动摩阻压耗大和施工压力高,易发生漏失造成固井质量差和后期环空带压等一系列复杂问题,严重影响后续开采和单井产量。为此开发了低摩阻低密度水泥浆和低摩阻高强韧性水泥浆,来提高水泥浆的流动性,降低流动摩阻压耗、施工压力和漏失风险。低摩阻低密度水泥浆采用耐压性能优良的空心玻璃微珠做为主要减轻材料,提高体系的耐压性能,入井后保持较高的结构圆整度,有效降低摩阻压耗。低摩阻高强韧性水泥浆在常规高强韧性水泥浆的基础上,引入实心玻璃微珠和复合高效增强剂,在保证水泥石力学性能的基础上,提高了水泥浆的流动性能,降低了水泥浆的摩阻压耗。室内模拟实验表明,低摩阻低密度水泥浆较常规低密度水泥浆范宁摩阻系数由0.0593降低至0.0295,降低50.25%;低摩阻高强韧性水泥浆较常规高强韧性水泥浆摩阻系数由0.070降低至0.0414,降低40.86%。前期先导性试验应用表明,使用低摩阻水泥浆摩阻压耗降低明显,有效降低施工压力。采用低摩阻水泥浆并进行低摩阻高强韧性水泥浆分段梯度携砂设计,助力致密气藏5256 m超长水平段固井施工顺利完成,固井质量合格,为长庆致密气藏超长水平段固井提供有力的技术支撑。

     

  • 图  1  Y6000(左)和SGM280(右)扫描电镜图

    表  1  常规低密度水泥浆基本性能

    实验
    方案
    ρ/
    g·cm−3
    稠度/
    Bc
    游离液/
    %
    流动度/
    cm
    流变参数范宁摩
    阻系数
    nK/Pa·sn
    11.32150.3180.470.920.0269
    21.47190.8150.363.600.0593
     注:实验方案1:制备水泥浆置于常压稠化仪上升温至80 ℃再养护20 min,进行性能评价;实验方案2:制备水泥浆置于增压稠化仪上升温升压至80 ℃、40 MPa再养护20 min,进行性能评价。
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    表  2  低摩阻水泥浆体系基础性能

    配方实验
    方案
    ρ/
    g·cm−3
    稠度/
    Bc
    游离液/
    %
    p/MPa流动度/
    cm
    nK/
    Pa·sn
    范宁摩阻
    系数
    24 h48 h
    1#11.25140.27.310.621.00.600.430.0287
    21.26140.27.811.220.50.610.420.0295
    2#11.9018033.641.518.00.890.210.0414
    21.9018033.741.918.00.890.210.0414
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    表  3  低摩阻低密度水泥浆现场试验应用情况对比

    井号井深/
    m
    垂深/
    m
    水平段长/
    m
    ρ钻井液/
    g·cm−3
    施工压力/
    MPa
    低密度封
    固段长/m
    常规密度封
    固段长/m
    理论计算摩
    阻压耗/MPa
    实际反推摩
    阻压耗/MPa
    S28-*H15041322915001.350-20.0-2685318009.9710.72
    S28-*H25045320813101.350-23.0-28795161010.5912.59
    S28-**H14960317313001.320-21.5-28885188010.1210.91
    S28-**H24736312013361.320-23.5-29815184011.0013.05
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    表  4  套管内流体流动摩阻压耗计算表

    流体ρ/(g·cm-3L/mv/(m·s-1d/mλP/MPa
    清水1.0150411.0270.09960.041.08
     注:P=$ \dfrac{\mathit{\lambda }\rho L{v}^{2}}{2d} $,λ为经验值0.04
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    表  5  环空流体流动摩阻压耗计算表

    流体ρ/
    g·cm−3
    L/
    m
    v/
    (m·s−1
    Δd/
    mm
    fP/
    MPa
    钻井液1.3519760.8254.5120.01771.42
    前置液1.014120.8254.5120.00820.11
    低摩阻低密度1.268530.8254.5120.02950.96
    常规高强韧性1.9018000.7914.6800.076.40
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    表  6  低摩阻高强韧性水泥浆现场试验应用情况对比

    井号井深/
    m
    垂深/
    m
    水平段长/
    m
    ρ钻井液/
    g·cm−3
    施工压
    力/MPa
    低密度封
    固段长/m
    常规密度封
    固段长/m
    理论计算摩
    阻压耗/MPa
    实际反推摩
    阻压耗/MPa
    J5*-*H148503021.5015001.380-23.5-2880022989.0710.96
    J5*-*H247392957.0015001.380-25.5-30800210711.7613.90
    J7*-*H247243183.8011881.410-22.0-2868517307.989.73
    J7*-*H146642924.0013391.410-23.5-30650165010.1511.88
    S28-*H253803103.0019401.400-24.0-3080523509.6811.62
    S28-*H154073092.1019571.400-26.0-31785234013.0514.55
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    表  7  低摩阻高强韧性水泥浆分段梯度携砂设计

    流体ρ/
    g·cm-3
    六速PV/
    mPa·s
    YP/
    Pa
    Zj
    φ3φ6φ100φ200φ300φ600
    完井钻井液1.432412.521.529.550214.602.79a
    低摩阻高强韧性1.881635.769.097.0142922.582.13a
    低摩阻高强韧性1.9031039.575.0105.0175983.452.23a
    低摩阻高强韧性1.9361448.088.0121.52181105.752.47a
     注:Zj=$ \dfrac{{\rho }_{\mathrm{流}\mathrm{体}}}{{\rho }_{\mathrm{岩}\mathrm{屑}}} $×$ {PV}^{YP/PV} $;a=$ \dfrac{1}{{\rho }_{\mathrm{岩}\mathrm{屑}}} $
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    表  8  低摩阻高强韧性水泥浆体系基本性能

    ρ/
    g·cm-3
    稠度/
    Bc
    游离液/
    %
    p/MPat稠化/
    min
    流动度/
    cm
    流变参数范宁摩阻
    系数
    24 h48 hnK/
    Pa·sn
    1.8816032.940.5405200.910.170.0370
    1.9018033.741.9355180.890.210.0414
    1.9320034.943.4315170.850.320.0495
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    表  9  套管内流体流动摩阻压耗的计算表

    流体ρ/(g·cm−3L/mv/(m·s−1d/mλP/MPa
    清水1.0185251.0780.09720.042.06
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    表  10  环空流体流动摩阻压耗计算表

    水泥浆ρ/
    g·cm-3
    L/
    m
    v/
    m·s−1
    Δd/
    mm
    fP/
    MPa
    低摩阻低密度1.2619370.8254.5120.02952.18
    低摩阻高强韧性1.8813500.8254.5120.03702.83
    低摩阻高强韧性1.9030000.7914.680.04126.27
    低摩阻高强韧性1.9322280.7914.680.04955.69
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-03-08
  • 修回日期:  2022-04-21
  • 刊出日期:  2022-07-30

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