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江苏金坛盐穴储气库井低含盐水泥浆固井技术_图文

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江苏 金坛 盐穴储气库井低含 盐水 泥浆 技术 图文
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第31卷第3期 2014年5月 钴井 液与 完井 液 l 014 0.3969~.001—5620.2014.03.018 江苏金坛盐穴储气库井低含盐水泥浆固井技术 陈光 , 连进报 , 杨增民 , 任玲娟 , 吴晋波 , 时永会 , 石磊 (1.渤海钻探工程公司第一固井分公司,河北任丘;2.冀东油田开发技术公司,河北唐山) 陈光等.江苏金坛盐穴储气库井低含盐水泥浆固井技术[井液与完井液,2014,31(3):69—71. 摘要 盐岩地层对水泥浆失水、稠化时间、抗压强度等性能有重要影响,因此浅层盐穴储气库固井常使用含盐水 泥浆,但存在水泥浆超缓凝、强度低的问题,且没有理想的抗盐促凝提强外加剂。在分析水泥浆抗盐规律的基础上优 化盐水浓度,降低负面效应,突出提强能力,利用超细增强材料与其它固相材料的紧密堆积促凝提强,制备了低含盐 增强水泥浆体系,并开发了配套施工工艺。利用该技术成功实施了10口浅层盐穴储气库井固井,优质率井段在80%以上。 目前该技术已推广到湖北云应、河南平顶山和湖南衡阳等地的盐穴储气库井固井中,质量稳定,应用前景广阔。 关键词 盐穴储气库;固斗;盐水水泥浆 中图分类号: 文献标识码:A 文章编号:1001.5620(2014)0~0069.03 江苏金坛储气库为盐穴储气库群,位于金坛市 陈家庄盐矿大岸次洼,目的层为阜宁组,钻遇三垛 组、戴南组、阜宁组,主要为棕黄色泥岩、浅灰色细 砂岩、含不等砾砂岩、灰棕色泥岩,阜宁组主要为灰 白色盐岩。通过对目的层大段盐岩溶腔、造穴建库, 存储天然气。该区块盐穴储气库井为三开井,一开 508.0 开 444.5 眼下人 339.7 三开 311.1 深1 000 于地层复杂,存储条件要求高, 施工难点较多,尤其是在低温、高含盐条件下水泥浆 超缓凝,水泥石强度低,无法控制盐层失稳,使用抗 盐早强水泥浆体系效果仍不理想,固井优质率不高, 严重地影响了储气库建设,因此研究盐穴储气库井固 井技术非常必要。 1 固井难点 1)井较浅,完井井底循环温度为65℃左右,水 泥浆水化慢,强度提升迟缓。 2)盐水水泥浆性能控制困难。钻井采用饱和盐 水钻井液,60 000 。含盐量对 水泥浆性能的影响,尤其在盐岩环境中水泥浆的超缓 凝成为影响盐穴储气库井固井质量不高的主要因素。 曾试验采用抗盐早强剂促凝提强技术,但效果并不明 显,低密度水泥浆无法达到强度的最低要求,因此需 开发不依赖早强剂促凝提强的水泥浆技术。 3)地层压力系数低。套管鞋处地层破裂压力当 量密度在1.65 g/右,而盖层上方的地层破裂压 力当量密度只有1.60 g/右,固井过程中的防漏 堵漏、确保固井质量是固井技术的必要内容。 4)储气库井对水泥石性能要求高。由于注采周 期的变化,水泥石长期承受应力作用,需要有一定韧 性抵抗冲击破碎能力。普通水泥石在强度增加时脆性 也增加,在交变应力下易开裂。 5)上部地层砂泥岩交错,钻井液的长期冲刷、 溶蚀造成地层塌垮严重,井径变化较大且极不规则, 通过对金坛地区等6口井的井径测井数据统计, 二开西444.5 4%, 三开 311.1 6%。 为避免进一步垮塌,不宜采用大排量替浆,但井眼尺 寸大,环空间隙较大,水泥浆易窜、混,提高顶替效 率的难度较大。 2水泥浆配方的优选 2.1低含盐的确定 盐层固井表明,含盐水泥浆有助于抑制盐岩向 第一作者简介:陈光,高级工程师,主要从事固井水泥浆技术研究及水泥浆检测工作。地址:河北省任丘市北站路渤海钻 探第一固井公司;邮政编码062552;电话(0317)2712394;70 铅井液与 完井液 2014年5月 水泥浆扩散、防止井壁坍塌。高含盐(大于18% (及饱和盐水水泥浆具有抑制盐岩溶蚀、 阻止盐侵的能力,但存在超缓凝、强度低等负效应; 低含盐水泥浆与盐岩存在较大浓度差,盐扩散速度较 快,抑制盐岩溶蚀作用虽不明显,但促凝特性较好。 综合考察,盐穴储气库井固井选用低含盐水泥浆体系。 不同盐含量水泥石强度实验结果见表1。由表在盐含量低于7%(,有明显的早强作用; 掺量大于10%后,水泥石强度随含盐量的增加明显 降低,甚至低于纯水泥石的强度 ]。 表1不同盐含量水泥石强度实验 ( 2.5 5.0 7.5 10.0 12.0 尸24 h.65 5.5 16.2 16.9 17.5 17.1 15.3 综上所述盐浓度对水泥浆稠化时间、抗压强度的 影响,盐含量为7%的盐水水泥浆综合性能较好,而 且适量的含盐量也能使水泥石适度膨胀,有利于界面 的胶结、防窜。 2.2超细增强材料的优选 水化速度的快慢反映了从初凝到终凝的时间长 短,在高含盐时水化速度明显减慢,稠化时间延长是 由于盐沉淀在水泥颗粒表面对其水化的机械屏蔽作 用。因此,除合理确定含盐量以外,优选超细增强材 料掺人用其颗粒小、比表面积大的 特性,降低盐在固相材料表面的堆积密度,从而改善 水泥的水化过程,缩短稠化时间,尽快建立起水泥 石强度。实验表明,一定量的超细(粒径小于0.025 强材料的加入,可使水泥浆稠化时间缩短 30%左右,早期强度提高10%左右,实验结果见表2。 由表2可知,加入一定比例的超细(粒径小于0.025 I'强材料,可使饱和盐水水泥浆稠化时间缩短 20%,早期强度提高10%。 1 水 2 %盐水+分散剂+降失水剂 3 2 10%超细增强材料 表2不同水泥浆的常规性能 注:稠化实验条件为65℃、17 2 实验条件为65℃。 2.3增韧材料的优选 为了提高水泥石抗交变应力的能力,加入了一 种弹性增韧复合材料,其对水泥石的弹性、韧性的影 响见表3。由表3可知,同等条件下加入弹性增韧复 合材料的水泥石弹性模量比纯0%左右,抗拉强度提高7%以上,说明加入弹性增 韧复合材料的水泥石抗交变应力的能力大幅度增加, 提高了水泥环与井壁的胶结强度、密封性。 表3弹性增韧复合材料对水泥浆弹、韧性能的影响 注:养护条件为常温。 2.4处理剂优选 实验优选处理剂,采用密度为1.92 g/1.65 g/密度盐水水泥浆组合,其配方如下。不同密 度水泥浆性能和稠化曲线见表4、图2和图3。 4 2 +10%超细增强材料(100%减轻材料 +细增强材料)+0.1%消泡剂.3%弹性 增韧复合材料00S(密度为1.92、1.65 g/ 表4不同密度盐水水泥浆性能 注:稠化实验条件为65℃、172 实验条件为65℃。 瑚 150 0 0 20o o 0 o 塞竺 20 0 n5 2 1.92 g/O 塞: 2o 0 0.0 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 图3 1.65 g/水水泥浆稠化曲线 o :垂 2O 0 o 竺垂 2O 0 第31卷第3期 陈光等:江苏金坛盐穴储气库井低含盐水泥浆固井技术 71 可以看出,密度为1.92、1.65 g/性能良好,各项指标均满足要求,适合盐穴储气库 井固井需要。 3 主要工艺措施 为了较好地解决该地区盐穴储气库井固井技术难 题,改善固井质量,配合低含盐水泥浆安全固井,主 要采用以下固井工艺措施。 1)足量盐水前置液。为了清除井壁虚泥饼,提 高井壁与水泥石的胶结强度,先注入2 1和盐水 作冲洗液;然后注入8 m 配浆水作隔离液,占环空 200 1盐浓度从饱和盐水钻井液、冲洗液、 隔离液逐渐过渡到水泥浆,形成浓度梯度,避免浓度 差过大造成水泥浆污染。 2)合理设计扶正器位置。完井固井最下部和重 合段每5根套管加1个旋流弹性扶正器,其余井段每 2根加1个扶正器,提高套管居中度。 3)表层套管尺寸大,水泥浆在套管内流速小, 为提高水泥浆顶替效率,使用内插管固井。 4)钻井液长期浸泡和冲蚀导致井眼极不规则, 为避免水泥浆冲蚀导致井壁坍塌加重,在套管引鞋、 浮箍之间安装旋流套管,使水泥浆在环空旋流上返, 在非紊流排量下获得需要的顶替效果。 5)完井固井使用双胶塞,减少套管内水泥浆与 钻井液的混窜,防止单塞失效,准确控制水泥塞高度。 6)完井固井中,套管鞋和盖层处地层破裂压力 低,为压稳地层、防漏防窜,采用常规密度与1g/密度水泥浆组合,常规密度水泥浆封固至上层套管 鞋以上5O~100 m,低密度水泥浆返至地面。 4应用效果 盐水水泥浆及配套工艺措施在金坛盐穴储气库固 了声幅和变密度测井解释,界面胶结良好, 固井合格率为100%,优质率稳定在80%以上,较好 地解决了盐层固井诸多技术难题,达到储气库井固井 的要求,固井质量统计见表5。 表5江苏盐穴储气库固井质量统计 5 结束语 研发的低含盐盐水水泥浆技术较好地解决了盐穴 储气库井固井的技术难题。目前该技术已推广到湖北 云应、河南平顶山和湖南衡阳等地的盐穴储气库井固 井中,质量稳定,应用前景非常广阔。 参考文献 [1】郑成军,陈光,任建良,等.冀中地区家29断块盐层 固井技术的探讨[J]钻井液与完井液,2009,26(3): 84.86. et of 9 ].009, 26(3):84.86. [2】尹学源,张子桥.金坛盐穴地下储气库固井技术[J】_石油 钻探技术,2006,31(2):45.47. in ].006,31(2):45.47. (收稿日期2014—03—02;403辑王小娜)
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