留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

且深1井盐层尾管超高温高密度固井水泥浆技术

徐大伟 汪晓静 徐春虎 魏浩光 常连玉

徐大伟,汪晓静,徐春虎,等. 且深1井盐层尾管超高温高密度固井水泥浆技术[J]. 钻井液与完井液,2024,41(5):622-629 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2024.05.009
引用本文: 徐大伟,汪晓静,徐春虎,等. 且深1井盐层尾管超高温高密度固井水泥浆技术[J]. 钻井液与完井液,2024,41(5):622-629 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2024.05.009
XU Dawei, WANG Xiaojing, XU Chunhu, et al.Extra-high temperature high density cement slurry for cementing liners through salt formation in well Qieshen-1[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2024, 41(5):622-629 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2024.05.009
Citation: XU Dawei, WANG Xiaojing, XU Chunhu, et al.Extra-high temperature high density cement slurry for cementing liners through salt formation in well Qieshen-1[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2024, 41(5):622-629 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2024.05.009

且深1井盐层尾管超高温高密度固井水泥浆技术

doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2024.05.009
基金项目: 国家重点研发计划课题“井筒稳定性闭环响应机制与智能调控方法”(2019YFA0708303)。
详细信息
    作者简介:

    徐大伟,博士,现在主要从事高温流体与材料研究工作。E-mail:xudw.sripe@sinopec.com。

    通讯作者:

    汪晓静,E-mail:wangxiaojing.sripe@sinopec.com。

  • 中图分类号: TE256

Extra-High Temperature High Density Cement Slurry for Cementing Liners through Salt Formation in Well Qieshen-1

  • 摘要: 且深1井是中石化西北油田分公司部署在塔里木盆地塔中地区的一口风险探井,四开中途完钻井深8745.00 m,井底静止温度196 ℃。针对且深1井四开固井面临的高温、高压、高盐、小间隙和全油基钻井液难驱替等诸多技术难题,围绕水泥浆体系的强度衰退、沉降稳定性、流变性能、稠化时间4个方面展开研究。通过引入富铝材料抑制强度衰退,优选不同粒径加重材料、硅粉调控沉降稳定性,配合耐超高温降失水剂、复配缓凝剂、聚醚-羧酸类分散剂综合调控水泥浆各项性能,设计出一套耐温200 ℃,密度高达2.3 g/cm3的超高温高密度抗盐水泥浆体系。该水泥浆体系性能稳定,API失水量为44 mL,流性指数n大于0.7,稠化时间线性可调,高温沉降稳定性为0.01 g/cm3,1 d和28 d的抗压强度分别为19.2 MPa和27.1 MPa,未见衰退迹象。结合驱油型加重前置液体系和其它固井技术措施,且深1井固井施工顺利。

     

  • 图  1  养护龄期、温度对水泥石抗压强度的影响规律

    图  2  复合增强材比例、温度对水泥石强度的影响规律

    图  3  富铝材料SCW加入前后水泥石的微观形貌

    图  4  未加入和加入防衰退材料SCW水泥石的XRD谱图

    图  5  降失水剂加量、温度与API失水量的关系

    图  6  不同温度下分散剂SCD-L加量与流性指数n的关系

    图  7  且深1井水泥浆在190 ℃下的稠化曲线

    图  8  且深1井水泥浆“双高点”稠化曲线(200 ℃)

    图  9  且深1井水泥浆升、降温的稠化曲线

    图  10  加入前置液前后全油基钻井液冲洗效果对比

    表  1  我国高温高密度水泥浆体系应用情况

    区块井号钻井液
    类型
    ρ/
    g·cm−3
    T实验/
    井深/
    m
    施工
    年份
    官渡官深1高密度2.82953700.002013
    中原油田文72-421高密度2.81682670.002014
    塔里木克深24-1高密度2.65135>65002018
    塔里木皮山北1高密度2.601306929.002011
    四川元坝21高密度2.551094600.002013
    四川新场12高密度2.551164697.002011
    塔里木昆仑101高密度2.501406985.002016
    松辽科探松科2高温1.882005798.002017
    共和干热岩GH-01高温1.851804002.882021
    四川川深1高温1.881788420.002020
    四川马深1高温1.901608418.002016
    塔里木大北303JS高温高密度2.381628106.682022
    河套盆地河探1高温高密度2.601606064.442023
    塔里木且深1高温高密度2.301908745.002023
    下载: 导出CSV

    表  2  高密度水泥浆体系还原铁粉、硅粉粒径、降失水剂黏度与沉降稳定性的关系

    编号 ρ/
    g·cm−3
    还原铁
    粉/目
    硅粉/
    SCFL-
    W/%
    SCFL-180L/
    %
    ρ/
    g·cm−3
    1 2.2 300 120 15 0.45
    2 500 120 15 难下灰
    3 300 120 15 0.25
    4 500 120 15 0.12
    5 300 200 15 0.05
    6 500 200 15 0.01
    7 2.4 300 120 15 0.55
    8 500 120 15 难下灰
    9 300 120 15 0.05
    10 500 120 15 0.02
    11 300 200 15 0.00
    12 500 200 15 难下灰
     注:基础配方为:G级水泥(KG)+X%硅粉+40%铁矿粉(200目)+ Y%还原铁粉+15%降失水剂+10% SCR-4+1%消泡剂+M%自来水,其中硅粉和还原铁粉的用量根据实测密度进行调整。
    下载: 导出CSV

    表  3  复合缓凝剂配比、温度对稠化时间的影响

    SCR-4/
    %
    SCR-7/
    %
    t稠化/min
    180 ℃ 190 ℃ 200 ℃
    0 2 323 211 105
    6 2 390 312 197
    8 0 362 281 125
    8 1 469 384 277
    8 2 604 506 400
    10 1 534 446 377
    10 2 656 523
     注:基础配方为:水泥(KG)+50%复合防衰退材料+40%铁矿粉+ 235%还原铁粉+15% SCFL-W +X% SCR-4+Y%SCR-7+1%消泡剂+Z%自来水。
    下载: 导出CSV

    表  4  棒状黏土、驱油冲洗液加量对冲洗效率的影响

    序号棒状黏土/%驱油冲洗液/%冲洗效率/%
    131085
    241087
    351092
    461092
    55588
    651092
    751599
    852099
    下载: 导出CSV

    表  5  且深1井水泥浆性能要求与实测性能

    水泥浆 ρ/
    g·cm−3
    流动度/
    cm
    n FLAPI/
    mL
    t稠化/min ρ/
    g·cm−3
    p/MPa
    190 ℃ 200 ℃
    2.35 g·cm−3
    190 ℃恒温20 min,
    降至170 ℃
    1 d 7 d 28 d
    性能要求 2.30 20~24 冷、热浆>0.6 ≤50 360~500 270~400 <0.03 >14.0 >14.0
    实测性能 2.30 21 冷浆:0.60
    热浆:0.65
    42 438 300 480 min,未稠 0.01 19.2 25.6 27.1
     注:沉降稳定性的测试温度为190 ℃;抗压强度的测试温度为200 ℃。
    下载: 导出CSV
  • [1] 张锦宏, 周爱照, 成海, 等. 中国石化石油工程技术新进展与展望[J]. 石油钻探技术,2023,51(4):149-158. doi: 10.11911/syztjs.2023021

    ZHANG Jinhong, ZHOU Aizhao, CHENG Hai, et al. New progress and prospects for Sinopec's petroleum engineering technologies[J]. Petroleum Drilling Techniques, 2023, 51(4):149-158. doi: 10.11911/syztjs.2023021
    [2] 严思明, 严圣东, 吴亚楠, 等. 功能材料对固井水泥石力学性能的影响[J]. 石油钻采工艺,2018,40(2):174-178.

    YAN Siming, YAN Shengdong, WU Yanan, et al. Effect of functional materials on mechanical properties of hardened cement paste[J]. Oil Drilling & Production Technology, 2018, 40(2):174-178.
    [3] 姚勇, 尹宗国, 焦建芳等. 官深1井超高密度水泥浆固井技术[J]. 石油钻探技术,2013,41(01):118-122. doi: 10.3969/j.issn.1001-0890.2013.01.023

    YAO Yong, YIN Zongguo, JIAO Jianfang, et al. Cementing with Ultra-High Density Slurry in Well Guanshen-1[J]. Petroleum Drilling Techniques, 2013, 41(01):118-122. doi: 10.3969/j.issn.1001-0890.2013.01.023
    [4] 李韶利, 宋韶光. 松科2井超高温水泥浆固井技术[J]. 钻井液与完井液,2018,35(2):92-97. doi: 10.3969/j.issn.1001-5620.2018.02.015

    LI Shaoli, SONG Shaoguang. Cementing technology for ultra-high temperature well Songke-2[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid, 2018, 35(2):92-97. doi: 10.3969/j.issn.1001-5620.2018.02.015
    [5] 姚晓, 葛莊, 汪晓静, 等. 加砂油井水泥石高温力学性能衰退机制研究进展[J]. 石油钻探技术,2018,46(1):17-23. doi: 10.11911/syztjs.2018008

    YAO Xiao, GE Zhuang, WANG Xiaojing, et al. Research progress of degradation of mechanical properties of sand-containing cement in high temperature regimes[J]. Petroleum Drilling Techniques, 2018, 46(1):17-23. doi: 10.11911/syztjs.2018008
    [6] 罗翰, 何世明, 罗德明. 川深1井超高温高压尾管固井技术[J]. 石油钻探技术,2019,47(4):17-21. doi: 10.11911/syztjs.2019094

    LUO Han, HE Shiming, LUO Deming. Ultra-High Temperature and High Pressure Liner Cementing Technology in Well Chuanshen 1[J]. Petroleum Drilling Techniques, 2019, 47(4):17-21. doi: 10.11911/syztjs.2019094
    [7] 刘湘华. 油井水泥浆高温悬浮稳定剂的开发及性能研究[J]. 钻井液与完井液,2019,36(5):605-609. doi: 10.3969/j.issn.1001-5620.2019.05.014

    LIU Xianghua. Development of and study on a high temperature suspension stabilizer for oil well cement slurries[J]. DrillingFluid & Completion Fluid, 2019, 36(5):605-609. doi: 10.3969/j.issn.1001-5620.2019.05.014
    [8] 于永金, 张航, 夏修建, 等. 超高温固井水泥浆降失水剂的合成与性能[J]. 钻井液与完井液,2022,39(3):352-358. doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2022.03.014

    YU Yongjin, ZHANG Hang, XIA Xiujian, et a1. Synthesis and study of an ultra-high temperature filtrate reducer for cement slurries[J]. DrillingFluid & Completion Fluid, 2022, 39(3):352-358. doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2022.03.014
    [9] XIA X J, FENG Y K, GUO J T, et a1. Zwitterionic Copolymer for Controlling Fluid Loss in Oilwell Cementing: Preparation, Characterization, and Working Mechanism[J]. Polymer Engineering and Science, 57, 2017, 78-88.
    [10] 于永金, 薛毓铖, 夏修建, 等. 一种抗240 ℃超高温固井缓凝剂的研发与评价[J]. 天然气工业,2023,43(3):107-112.

    YU Yongjin, XUE Yucheng, XIA Xiujian, et al. Research & development and evaluation of a cementing retarder resistant to 240 ℃ ultra-high temperature[J]. Natural Gas Industry, 2023, 43(3):107-112.
    [11] XIA X J, GUO J T, CHEN D, et al. Hydrophobic associated copolymer as a wide temperature range synthetic cement retarder and its effect on cement hydration[J]. Journal of Applied Polymer Science, 2017, 134(35):45242. doi: 10.1002/app.45242
    [12] TIAN H W, KONG X M, MIAO X, et al. A new insight into the working mechanism of PCE emphasizing the interaction between PCE and Ca2+ in fresh cement paste[J]. Construction and Building Materials, 2021, 275:122133. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2020.122133
    [13] 涂思琦, 谢飞燕, 敖康伟, 等. 一种适用于长宁页岩气井的高效洗油隔离液[J]. 钻井液与完井液,2022,39(1):82-86. doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2022.01.014

    TU Siqi, XIE Feiyan, AO Kangwei, et a1. A high efficiency oil wash spacer for shale gas wells in Changning oilfield[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid, 2022, 39(1):82-86. doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2022.01.014
    [14] 李小林, 李剑华, 杨红滨, 等. 基于热增黏共聚物的高密度水泥浆高温稳定剂[J]. 钻井液与完井液,2022,39(1):76-81. doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2022.01.013

    LI Xiaolin, LI Jianhua, YANG Hongbin, et a1. Study on thermally viscosifying copolymer as a high temperature stabilizer for high density cement slurries[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid, 2022, 39(1):76-81. doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2022.01.013
  • 加载中
图(10) / 表(5)
计量
  • 文章访问数:  200
  • HTML全文浏览量:  62
  • PDF下载量:  42
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2024-03-11
  • 修回日期:  2024-04-28
  • 刊出日期:  2024-11-07

目录

    /

    返回文章
    返回