水泥浆防油气水侵关键性能的评价方法研究
朱泽鑫 梁志平 马向利 胡伟 张光明 张越
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朱泽鑫 梁志平 马向利 胡伟 张光明 张越,. 水泥浆防油气水侵关键性能的评价方法研究[J]. 天然气进展,2024.1. DOI:10.12721/ccn.2024.157005.
摘要: 在长庆油田的综合运行过程中,要结合多方面的综合因素,全面考虑水泥浆防油气水侵关键性能评价的相关方法。本文主要围绕长庆油田中水泥浆防油气水侵的关键性能进行阐述,并针对当前油田的综合运行模式,探讨防油气水侵性能评价的有效方式,更好的推动整个钻井技术的整体进步。
关键词: 油田;防油气水侵;关键性能;性能评价
DOI:10.12721/ccn.2024.157005
基金资助:

在当前的油田钻井技术与开发中,要提高油气井固井的质量,就要围绕水泥特性、水泥浆流动规律、压力平衡、井身质量等方面的合理运用,尤其是要注重水泥浆防油气水侵关键性能进行多方面的研究,并对防油气水侵的能力评价进行多方面的研究运用,能起到良好的效果。

1影响水泥浆防油气水侵关键性能的主要指标

1.1密度问题

在水泥浆注替以及凝固处理的过程中,就会出现相应的窜流现象,其中,水泥的密度是一个关键性的影响因素,因此,在水泥浆注浆以及所产生的井液柱压力与流动阻力的过程中,就会出现有流动性的地层流体压力,这样在小于地层压力的情况下,就会出现有相应的破裂压力等现象,从而产生窜流的现象。其中,在水泥浆的组成过程中,主要包括在水泥、配浆水、外加剂等方面的材料,这些材质的密度会对整个防油气水侵的性能形成相应的影响,并且对水泥浆的整个密度都有很大的反作用。

1.2失水问题

在水泥浆防油气水侵的关键性能中,降失水性能主要是在水泥浆压差作用下,形成对约束自由水的能力。目前没有严格控制滤失速滤的水泥浆体系进行顶替到位之后,在很短时间内会形成快速的缩水反应,进而对环空液柱压力与地层压力的平衡有一定影响。在出现有失水现象时,在气层之上会形成桥堵现象,不能形成压力的正常传递,在环空压力小于地层压力的情况下,地层流体就会侵入桥堵点以下未凝固水泥浆中,不利于整个过程的全面控制。

1.3失重现象

在水泥浆防油气水侵失重过程控制中,对于固井过程中出现的地层立体入侵、破坏水泥浆柱的完整性等,以及造成水泥浆环空窜流、降低固井质量,是一个关键性的问题。其中,由于胶凝引起的失重中,水泥在物理以及化学作用下,水泥浆逐渐从液体变化成固态。在转变的过程中,水泥浆会形成两种相应的类型,其中,在网架等作用下,造成一些水泥浆重量救护悬挂在井壁与套管上,就会降低水泥浆在地层中的压力作用,导致窜流现象的出现。同时,在桥堵引起的失重现象中,由于水泥浆在设计过程中,在失水形成的水泥饼、钻井时候出现有岩屑、岩块等因素影响,在渗透层的井径间隙较小的时候,就会出现相应的桥堵现象,也就会造成桥堵部分注浆压力不能有效的传递到下部的地层处,尤其是在水泥注浆体积减少的过程中,会形成有效静液柱压力,也会导致出现窜流现象。

1.4静胶凝强度过渡时间问题

在水泥浆的凝固过程中,如果水泥浆处于非液态以及固态的时期,这个时期就可以称之为静胶凝强度过渡时间。在这个过程中,就会很明显的限制液柱压力的传递效果,在水泥浆压力明显下降的过程中,也会出现有内部孔渗透性不好的特点,不能让气体形成有效的运移,因此,就会造成窜流现象。从当前的相关研究表明,在多组不同水泥浆体系失重或者窜流的实验中,水泥浆在静止之后的10分钟内静胶凝强度就会出现相应的饿变化,尤其是在压力在10至50Pa的过程中,会造成相应的失重现象,在压力上升到130至220Pa的过程中,水泥浆可以有效的阻止窜流现象的出现。在水泥浆静胶凝强度过渡时间中,越短的话就越能过形成水泥浆结构的全面发展,因此发生窜流的可能性就会减少。因此,在设计防窜水泥体系的过程中,要全面考虑静胶凝强度过渡时间的整体影响。

2防油气水侵能力评价的有效方法

2.1沉降稳定性的评价

在沉降稳定性的评价过程中,要对水泥浆的养护形成综合管理,然后在养护之后的选取中,将500ml的水泥浆放入量筒之内,在放置2个小时之后分别进行上部与下部浆倒入强度试模养护。从整个凝固时间以及相关角度测量出相应的密度,并结合相应的计算方式,在上下部水泥浆石磨块的换算密度中,可以形成对防油气水侵相关因素的整体运行,并在整个计算过程中,对塑性膨胀防油气水侵水泥浆体系形成沉降稳定性的控制,在自由液的数值为0的情况下,可以计算出整个防油气水侵的综合性能。

2.2韧性与膨胀评价的运用

在综合油田钻井技术以及材料的综合性能中,可以对整个过程中材料的弹性形成模量控制方式,在掌握好相应地质状况与整个性能的技术中,形成综合性的测试方式。按照材料弹性模量越小或泊松比越大其韧性越好原则,使用三轴应力实验仪和水泥石膨胀收缩仪对水泥石弹性模量和膨胀性进行测试。实验基本配方为,1# 常规体系,2# 本文体系。塑性膨胀防油气水侵水泥浆体系的弹性模量较常规体系降低了18.3%,具有更好的塑性;同时该体系不发生体积收缩,膨胀率3.41%。

2.3现场综合评价的全面运用

防油气水侵水泥浆体系已在佳34-XHX、双XX-1等多口井气层套管固井中进行了现场应用,总体上油层套管固井合格率相对较高,能够满足分段压裂投产施工要求。以 XX8-11井为例,完钻井深3420m、5-1/2″套管下深3418m,使用的防油气水侵水泥浆体系基本性能,配合采用水泥浆性能优化、细化固井施工工艺等技术措施,明显提高了固井质量,该井固井质量合格率达 98.24%, 优质率92.98%。该井分段压裂施工,在井口油压最高93.057MPa、套压35.095MPa下投产至今未发生环空气窜现象。

3结语

因此,在整个油田水泥浆防油气水侵关键性能与评价方式中,要结合现代化的先进技术,采用合理的实验方法,结合水泥浆综合性能与各个材料之间的有效配合,这样可以对整个技术控制产生相应的影响,尤其是在水泥浆关键性能与防油气水侵能力评价的方式中,对于科学有效的实验方式,要突出先进性与科学化的运用,这样,对于水泥浆防油气水侵性能与评价方式的运用都有很大的实践作用。

参考文献:

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