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防漏堵漏低密度水泥浆技术

田野 马春旭 赵军 陈为行 王义昕 宋维凯

田野,马春旭,赵军,等. 防漏堵漏低密度水泥浆技术[J]. 钻井液与完井液,2024,41(4):515-521 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2024.04.013
引用本文: 田野,马春旭,赵军,等. 防漏堵漏低密度水泥浆技术[J]. 钻井液与完井液,2024,41(4):515-521 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2024.04.013
TIAN Ye, MA Chunxu, ZHAO Jun, et al.Study on a low density cement slurry capable of preventing and stopping mud losses and the use of the slurry[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2024, 41(4):515-521 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2024.04.013
Citation: TIAN Ye, MA Chunxu, ZHAO Jun, et al.Study on a low density cement slurry capable of preventing and stopping mud losses and the use of the slurry[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2024, 41(4):515-521 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2024.04.013

防漏堵漏低密度水泥浆技术

doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2024.04.013
基金项目: 中海油服公司级项目“低密度水泥浆体系优化研究”(E-23206007)。
详细信息
    作者简介:

    田野,高级工程师,现在从事固井技术研究工作。电话18033662931;E-mail:tianye2@cosl.com.cn。

  • 中图分类号: TE256.6

Study on a Low Density Cement Slurry Capable of Preventing and Stopping Mud Losses and the Use of the Slurry

  • 摘要: 跃进3-3XC井完钻井深达9432 m,水平钻进距离超过3400 m,刷新了亚洲最深和超深水平大位移井的纪录。该井地质结构复杂,施工难度大,对水泥浆性能要求高,除了高温、高压外,地层承压能力低,极易发生漏失。针对此类问题,通过研发新型功能性材料,构建了C-Lo PSD(1.30 g/cm3)、C-Lite STONE(1.60 g/cm3)与C-Hi PSD(1.40 g/cm3)三套低密度水泥浆体系,涵盖了中低温、高温等应用条件,并在跃进3-3XC井中成功应用,水泥浆性能满足固井需求。与之前用水泥浆体系相比,混浆效率、流变性、悬浮稳定性、水泥石抗压强度等明显提升。其中,C-Lite STONE(TBHC=75 ℃/TTOC=30 ℃)与C-Hi PSD(TBHC=145 ℃/TTOC=105 ℃)水泥浆体系在温差分别为45 ℃和40 ℃下,顶部48 h抗压强度达到8.1 MPa和14.3 MPa。跃进3-3XC井在施工期间多次遭遇漏失,通过使用自研的新型堵漏材料C-B62和C-B66,成功封堵裂缝,保证了固井施工的顺利进行。

     

  • 图  1  跃进3-3XC井三开井身结构图

    图  2  悬浮稳定剂对C-Lite STONE水泥浆流变性的影响

    图  3  悬浮稳定剂对C-Lite STONE水泥浆稠化性能的影响

    图  4  胶乳C-GR1对C-Hi PSD水泥浆流变性的影响

    图  5  不同减轻剂对低密度水泥浆流变性能的影响

    图  6  不同减轻剂对低密度水泥浆流变性的影响

    图  7  不同减轻剂对低密度水泥浆流变性的影响

    图  8  不同减轻剂对低密度水泥浆稠化时间的影响

    图  9  C-Lite STONE水泥浆体系30 ℃下的顶部强度

    注:1 psi=6.895 kPa

    图  10  C-Hi PSD水泥浆体系105 ℃的顶部强度

    注:1 psi=6.895 kPa

    表  1  跃进3-3XC井井况条件与水泥浆性能要求

    井段/m 水泥浆 ρ/(g·cm−3 T循环/ ℃ T顶部/ ℃ T静止/ ℃ P井底/MPa t混浆/s t稠化/min FL/mL 游离液/% p底部/ MPa
    4600~5056 一级领浆 1.30 88 94 108 65 ≤50 360~420 ≤50 ≤1 ≥7
    5056~5256 一级尾浆 1.90 88 108 65 ≤50 210~270 ≤50 ≤1
    1700~3700 二级领浆 1.60 75 30 96 58 ≤50 300~360 ≤100 ≤1 ≥7
    3700~4700 二级尾浆 1.60 75 74 96 58 ≤50 180~270 ≤100 ≤1 ≥7
    5154~6600 领浆 1.40 145 105 150 105 ≤50 360~420 ≤50 0 ≥14
    6600~9131 尾浆 1.80 145 150 105 ≤50 210~270 ≤50 0
     注:浆体的上下密度差均小于0.05 g/cm3;底部的24 h抗压强度均大于14 MPa。
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    表  2  跃进3-3XC井低密度水泥浆体系的组成及适用条件

    水泥浆 适用
    条件
    体系
    组成
    水灰
    ρ/
    g·cm−3
    旧体系
    组成
    C-Lo PSD 中低温 C-SE1 0.66 1.30 C-BT1
    C-Lite STONE 中低温、
    大水灰比
    C-SE2、
    C-J65L
    0.77 1.60 C-BT5、
    C-J62S
    C-Hi PSD 高温 C-SE3、
    C-J65L、
    C-GR1
    0.64 1.40 C-BT1、
    C-J62S
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    表  3  悬浮稳定剂对C-Lite STONE水泥浆性能的影响

    稳定
    加量/
    %
    流变参数 t混浆/
    s
    FLAPI /
    mL
    Δρ/
    g·cm−3
    顶部强度/
    MPa
    n K/Pa·sn
    空白 0 0.84 0.24 15 49 0.11 6.2
    C-J62S 0.6 0.71 0.81 35 46 0.03 6.6
    C-J65L 1.0 0.62 1.26 25 35 0.02 8.1
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    表  4  胶乳C-GR1对C-Hi PSD水泥浆性能的影响

    C-GR1/
    %
    C-FL80L/
    %
    流变参数t混浆/
    s
    FLAPI/
    mL
    Δρ/
    g·cm−3
    nK/Pa·sn
    0120.791.0380200.06
    980.691.3345180.03
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    表  5  C-B62和C-B66堵漏能力评价

    编号B62/
    %
    B66/
    %
    裂缝堵漏承压能力/MPa
    0.25 mm0.5 mm0.75 mm
    1000/
    20.5042/
    303.00//
    40.31.5>75/
    50.53.0>7>75
    注:在有效封堵裂缝后,能够承受的最大压力。
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    表  6  不同减轻剂对低密度水泥浆性能的影响

    减轻
    流变参数t混浆/
    s
    Δρ/
    g·cm−3
    P顶部/
    MPa
    nK/Pa·sn
    C-BT10.691.72500.0312.6
    C-SE10.820.65300.0315.8
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    表  7  不同减轻剂对低密度水泥浆性能的影响

    减轻
    流变参数t混浆/
    s
    Δρ/
    g·cm−3
    P顶部/
    MPa
    nK/Pa·sn
    C-BT50.680.78230.034.4
    C-SE20.621.26250.028.1
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    表  8  不同减轻剂对低密度水泥浆性能的影响

    减轻
    C-R42L/
    %
    流变参数t混浆/
    s
    Δρ/
    g·cm−3
    t稠化/
    min
    P顶部/
    MPa
    nK/Pa·sn
    C-BT1100.731.23650.053662.4
    C-SE360.691.33450.0337814.3
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    表  9  跃进3-3XC井水泥浆性能

    开次水泥浆ρ/(g·cm−3t混浆/st稠化/minFL/mLΔρ/g·cm−3p底部/MPap底部/ MPa
    二开一级领浆1.3030415250.0318.415.8
    一级尾浆1.9015235230.0226.5
    二级领浆1.6025311350.0214.88.1
    二级尾浆1.6025224350.0215.612.7
    三开领浆1.4045378180.0316.414.3
    尾浆1.8820234260.0132.3
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-02-14
  • 修回日期:  2024-04-03
  • 刊出日期:  2024-09-30

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