摘要：环空气窜是多年来困扰固井工程界的技术难题之一。以水泥浆失重理论为基础,通过分析水泥浆有效液柱压力、内部结构阻力和地层流体压力三者间关系以确定验窜时机,结合连续采集水泥浆孔隙压力变化来判别气体是否克服水泥浆内部结构阻力而发生气窜,形成了一种可以直观考察处于胶凝过渡态水泥浆的防气窜能力评价新方法,以此方法研究了不同类型水泥浆的窜流情况,结果表明:①水泥净浆几乎无法抵抗气体侵入;②引入适量的降失水剂可轻微提高水泥浆基体的防气窜能力,但效果并不明显,仅能抵抗50 psi(0.344 MPa)的气窜压力;③防气窜水泥浆体系因防气窜剂的种类和加量变化,防气窜能力表现各异,通常能够抵御气窜压力范围为100~200 psi(0.689~1.379 MPa),部分防窜材料可以通过增大其加量达到提高防气窜能力的效果,但材料受自身特性影响,存在一定的气窜抵抗能力极限。该方法操作相对简便、实用性强、重复性较好,可横向对比评价不同类型防气窜水泥浆抵抗气体侵入的能力,为防气窜水泥浆体系设计优选提供有效参考。

摘要：苏里格致密气藏气层段固井质量差,难以满足新标准要求,2020年因气窜不达标井占比约15%,严重影响固井效率和后期开发。为此开发新型界面增强型隔离前置液和防气窜水泥浆,优化设计防气窜压稳固井工艺以提高防气窜能力。室内研究表明界面增强型隔离前置液可有效提高冲洗效率增强界面胶结强度;新型防气窜水泥浆从性能系数、触变性、静胶凝强度过渡时间、水泥石早期抗压强度、水泥石渗透率、水泥石膨胀率等方面有效提高防气窜能力;从注替、候凝最可能发生气窜的时刻进行精细防气窜压稳设计,确保压稳气层。现场应用于300余口井,固井施工顺利,固井质量达标井占96.5%,有效解决气窜问题。

摘要：目前固井行业缺乏可结合实际情况进行水泥浆防气窜性能的评价方法,导致在单井设计中水泥浆的防气窜性能难以把握。通过规范水泥浆静胶凝强度的试验分析,提出将环空水泥浆柱视为由多段长度为30.48m的水泥浆柱组成,考察最接近气层水泥浆柱能否抵抗气侵从而延绅至井口的整个水泥浆柱的环空水泥浆防气窜性能的评价新方法。使用该方法对固井水泥浆配方进行了研究,并结合气田的现场尾管固井实例对所选水泥浆配方进行了评价。结果表明,在水泥浆的防气窜设计中仅强调控制水泥浆失水或缩短水泥浆候凝期间的过渡时间是不够的,必须提高水泥浆在候凝期间的内部结构阻力或降低水泥浆在候凝期间的渗透率,才能确保气井的固井质量。该方法可指导入井水泥浆的防气窜性能设计及评价。

摘要：LY1井是位于四川盆地东北的一口超深预探井,裂缝和溶洞异常发育,存在多个压力系统和含气层,二开采用φ273.1 mm套管回接固井,且井深5 289 m处有一盐水层,Cl-含量高达45 000 mg/L,固井作业需克服水泥浆窜槽、气窜、抗盐污染等难点,对水泥浆体系的抗盐防气窜性能要求高,为此,研究了过平衡压力双凝抗盐防气窜水泥浆体系。优选了抗盐、防气窜处理剂,且通过设计钻井液、隔离液、水泥领浆的密度梯级匹配来提高顶替效率,减少水泥浆窜槽机会,设计与水泥浆和钻井液混合液相容性强的化学冲洗液对混合液稀释分散。通过实验室评价及在LY1井的现场应用可知,该体系在Cl-含量高达91 025 mg/L的条件下抗盐性能良好,水泥浆性能指数SPN小于3,具有良好的防气窜能力,且固井作业顺利,声幅测井固井优质率达75.23%,合格率达100%,为该地区超深井的复杂固井作业提供了宝贵经验。

摘要：针对四川盆地海相高温、高压、高含硫超深气井所面临的高温水泥浆沉降、气窜、水泥石强度衰退等主要固井技术难题,基于高温高压稠化仪模拟沉降稳定性评价方法、颗粒级配原理优选体系稳定材料,采用直接测定气窜和塑性态渗透率为辅助手段的防气窜评价方法优选防气窜材料,基于乌氏黏度计法的聚合物耐温能力评价方法来优选高温缓凝剂,采用正交法测试、热重法辅助分析180℃高温养护后水泥石抗压强度,优选高温稳定剂石英砂粒径和加量,研究出水泥浆和水泥石性能良好的胶乳弹韧性和低渗透防窜水泥浆体系。结果表明,①水泥浆体系在密度为1.90~2.30 g/cm^(3)、温度为150~180℃范围内具有良好的工程性能和应用前景,为解决该类固井技术难题奠定了基础;②加砂可缓解水泥石强度衰退,高温下,加砂量与抗压强度呈正向关系,相同加砂量下,只加细砂强度表现更优,但长期强度增加幅度不如粗砂;建议150℃和180℃时,硅砂加量分别大于35%和45%;③基于乌氏黏度计法的聚合物耐温能力评价方法能有效评价降失水剂和缓凝剂的抗高温能力,是快速筛选高温井关键处理剂的重要辅助手段;④建议进一步开展H2S介质等酸性气体对水泥石的腐蚀评价,有利于合理设计防气窜防腐水泥浆体系。

摘要：针对超高温超高密度水泥浆设计中难于协调的超高密度与高强度、良好流动性与浆体稳定性的矛盾问题,利用粒度级配原理建立了以水泥为水化胶凝材料和颗粒表面存在吸附水化膜的三级颗粒紧密堆积粒度级配新模型,并应用该模型通过室内优化和添加剂优选实验,实现了以还原铁粉和铁矿粉加重、硅粉热稳定和微硅充填的双三级颗粒级配的组配加重,进行超高密度水泥浆的实验优化。开发出了抗温达200℃,密度达2.82 g/cm3的超高密度防气窜水泥浆体系。室内评价结果表明,该体系综合性能协调良好,防气窜能力强,说明所建立的三级颗粒级配新模型和应用该模型采用双三级颗粒级配进行超过密度水泥浆实验设计的可靠性和实用性。

摘要：为解决水平井开发中油层套管固井质量差的实际难题,从水泥浆防气窜性能设计入手,通过室内实验分析了不同体系水泥浆性能对气窜的影响,评价了各种常用防气窜评价方法的适应性;结合水平井井眼轨迹特点,形成了水平井水泥浆防气窜性能多因素评价方法,即在自由水为0和滤失量小于50 mL条件下修正了水泥浆性能系数(SPNx值)和阻力系数(Ax值)评价方法,并成功应用于川西某口中浅层水平井固井中,为以后川西水平井固井水泥浆防气窜性能设计提供了理论指导。

摘要：Judayaah-1井是也门71区块的一口探井,该井三开Φ244.5 mm套管固井存在着相对高压气层、封固段长、气窜风险大等固井难点。为确保该井固井质量,对固井难点进行了分析,针对该井的实际情况,优选了Schlumberger公司的ISO BLOCK防气窜水泥浆体系、MUDPUSH加重隔离液以及Halliburton公司的H-ES双级固井工具。利用水泥浆"失重"压力计算式,推导出气层以上尾浆最大封固段长度计算式并进行了环空液柱结构设计。一级固井采用了循环摩阻憋压、二级固井采用了井口憋压等综合固井技术措施,确保了施工安全和固井质量。该井固井施工的成功,为该区块的后续固井作业提供了参考,同时也验证了所推导气层以上尾浆最大封固段长度计算公式的可行性。

摘要：传统的水泥浆防窜能力评价方法,有考虑水泥浆滤失量,也有未考滤水泥浆滤失量的,针对低渗透气藏水泥浆防气窜能力评价方法问题,研究了滤失量与防气窜能力之间的关系,实验分析非渗透、胶乳及常规降滤失3类水泥浆体系。实验结果表明,不同的水泥浆体系,其滤失量大小对防气窜能力的影响不同,结合现场应用实践,研究表明,实际工程中不宜直接用滤失量的大小衡量水泥浆防气窜的能力。在此基础上,研究了固井防气窜设计方法,水泥浆体系设计时需考虑防止水泥浆失重和增大气窜阻力,浆柱结构设计时要增大缓凝水泥浆与速凝水泥浆的初凝时间差及增大缓凝水泥浆与速凝水泥浆的长度差,工艺技术措施主要是弥补环空压力下降,加压的大小可按水泥浆到水柱后的环空液柱压力与地层压力的差来计算,其加压过程选择在水泥浆候凝60min内进行。

摘要：川东北地区地层条件复杂,井深,气层压力高,固井防气窜的难度大。要提高高压气井的固井质量需要设计合理的液柱结构确保压稳,应用具有良好防气窜能力的高密度水泥浆体系,并采取合理的固井工艺。通过采用Gaudin-schutzmann粒度分布方程来优化高密度水泥浆体系的粒度分布,使其达到紧密堆积状态;优选防气窜能力强的添加剂,来提高水泥浆体系防气窜性能;应用新型分段气窜预测模型来进行防气窜预测与压稳设计,以优化环空液柱结构。高密度防气窜水泥浆体系在川东北地区的河坝2井、元坝2井等应用了10井次,入井水泥浆最高密度2.41 kg/L,气层固井质量均达到优质。