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MTC技术在百色盆地林逢稠油热采井的研究与应用

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MTC 技术 百色 盆地 林逢稠油热采井 研究 应用
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宗国 吴达华 魏作斌对林违稠油热采井的地质特点和对固井质量的要求开发了早期强度高、低渗透、嵌膨胀、杭高温和流变性好的渣泥桨固化液 , 并分析了矿渣泥桨固化液技术的固化机理及特点。 结果表明, 泥桨具有低温防水侵, 强度发展迅速, 固化体耐高温的特性。 术实用性强 , 施工简单, 水泥浆体系流变性好 , 密度易干控制, 它与钻井液有良好的相容性, 提高了林逢稠油热采井的固井质量。关键词采井 水泥添加剂 固井质渣 对林逢稠油热采井的地质特点和固并问题,必须寻找一套早期强度高、低渗透、微膨胀、抗高温和触变性好的水泥浆体系。 为此, 滇黔桂石油勘探局第二钻探公司与工程技术研究院合作开展了泥浆转化为水泥浆的室内研究和现场应用工作。室 内 研 究前 言滇黔桂广西百色油田林逢林 为鼻状构造油藏 , 油藏位于田东坳陷南部斜坡的东南端 , 主要地层为那读一、二 、三段和中三迭统。根据盆地特征 , 专家预测百色盆地浅层稠油预测储量约占总资源的 林逢稠油热采井的地质特征及对固井质量的要求是 气层埋藏浅 平均井深 为国内最浅的热采井, 油层多且薄, 每口井油层 , 油层厚度平均 隔层薄,最薄层厚度 层井段中夹有较多的水层, 一般为 有些是油水同层, 且从钻井过程和综合录井资料来看 , 这些水层非常活跃 , 水泥环层间封隔要求高 层井段易垮塌 , 形成“糖葫芦”井眼 钻井过程中曾发生过井涌现象 浅, 温度低, 水泥石强度发展缓慢 , 要求水泥返至地面, 这就难以实施中深井固井中许多行之有效的工艺措施 ,如双凝水泥浆体系、环空泥浆加重、环空憋压、大排量顶替等 水泥石必须耐高温根据勘探局的部署 , 在林逢开发了 稠油热采井, 用常规油井水泥水泥粉十井 , 有 井不合格。 而且在后期开采过程中井口都有冒汽的现象, 难以封固油气层 , 不能满足热采井的要求。 经分析得知, 固井失败的原因之一是该水泥浆体系虽然具有防气窜功能 , 但强度发展慢 , 过渡时间较长 。理和特点术是利用废弃的具有降滤失性和悬浮性的完井液, 通过加入高护水淬矿渣 激活剂 , 使完井液转化成性能完全和油井水泥浆相似的泥浆固化液 。在矿渣的水化过程中, 其玻璃体表面的低渗透保护膜, 在激活剂的作用下被破坏, 在无激活剂的条件下, 它是惰性的, 它的水化过程是激活剂打破表面膜并形成结构的过程。 其强度发展比水泥快。矿渣 泥浆具有以下特点 化时间可根据现场施工的需要通过加入分散剂和激活剂任意调整变性能好 , 泥浆固化液的流动度大于 始稠度小于 完全满足泵送要求 渣水化后, 体积收缩率低 , 不存在由于体积收缩引起的窜通问题渣泥浆相容性好 , 顶替效率高降稳定性好, 水泥浆底部和顶部的密度差小, 在浅井固井作业中具有很大的优势 凝至终凝过渡时间短 , 强度发展快 , 只要停止剪切 , 就很快形成强度有降滤失作用, 利于油气层保护 文献〔导 , 矿渣固化液还有自动愈合裂缝的作用, 具有较好的触变性, 静止后能有效地阻止油 、气、水进入泥浆固化液中, 具有防气窜的功能 渣中的钙硅比 具有生成低碱性硅酸钙产物的特性 , 使矿渣 泥浆高温强度不衰退, 应用温度可达 伙 矿渣 泥浆用于林逢稠油热采井固井取得了成功 , 解决了稠钻井液与完井液 · 弟 书 · 油热采井固井质量的间题。 由于浅井钻井 , 井场设备配置简单 , 难以实现用泥浆直接配浆。 因此, 采用矿渣干混膨润土 , 直接用清水配浆。内实验沮弧度实验波特兰水泥水化后生成的胶, 在温度高于 ℃时会转化为 硅酸二钙水合物 引起抗压强度下降和渗透率增大 , 这种现象被称为“强度衰退” , 它可通过降低水泥浆体系中 摩尔比到改善。 通常是在波特兰水泥中添加 使 值保持在 。间, 防止转化为 随温度的提高, 分别生成耐高温的雪硅钙石 硬硅钙石 白沸钙石 但高炉矿渣中量明显比波特兰水泥高 , 在高温环境下要保持矿渣泥浆固化体的强度不衰退, 需要加入多少硅粉, 能否从理论上推算硅粉的加量, 为此进行了以下实验。将泥浆固化液在常压、 条件下养护成型 ,石块再在高温高压养护釜内养护 度为 , 压力为 配方和 配方强度倒退 ,尤其是 配方最严重 , 掺入 硅粉的水泥浆强度基本保持不变, 说明强度不退化 , 并且和理论推算的结果基本吻合。 因此, 用于高温条件下的水泥体系应保持 值在间。 但掺入 因此采用柳钢矿渣时掺入配方使用柳钢矿渣 配方使用田东铁合金厂的矿渣, 量高 , 值小于 不加硅粉时强度不倒退。泥浆固化液及水泥浆的抗压强度见表 配方如下。渣泥润土 渣粉泥 渣粉泥 渣 润土 华水泥· 钻井液与完井液 · 第 弟 表 浆固化液及水泥桨的抗压强度配方 渣性能对昆钢、禄钢、右江矿务局、 田东铁合金厂和柳钢等地的矿渣进行了筛选和实验。 由于交通运输、价格和质量等方面的原因, 用于该热采井中的矿渣采用柳钢和田东铁合金厂矿渣, 其化学分析见表 表 渣的化学成分矿渣来源 铁合金厂 柳钢 水泥 硅粉 ! ∀ ∃ % (∃)+ +∃,−·7 9 9·3 1 0·7 8其它 3· 9 3 1 · 6C/5 7T S D 0 环 注:C/S~ 1时应加硅粉的量(按水泥重计)田东铁合金厂因生产规模小 , 质量不太稳定, 矿渣原料价格为8 丫八, 但通过改变激活剂的掺量仍可使用。 由于加工工艺简单 , 现场应用的矿渣颗粒较粗, 比表面积小(210 mZ/k g) , 在室内和实际施工中 , 为了提高早期强度, 缩短初凝时间, 加大了激活剂水泥的用量 , 并将I L 激活剂混于配浆水中, 其配方如下。 外掺量对稠化时间及初、终凝的影响见表3。其中8”配方用于现场施工, 其流变性能:开。。、 丹。。 、妈。。、 甲。、 沪3的读数分别为122、 9 4 、 6 5 、4 1、3 7 和 37, n k s n 。 配方1”一5”矿渣的比表面积为32 0 mZ/k g , 配方6”一7”矿渣的比表面积为 21 / k g 。6”3 0 0 9 B F S + 3 0 9 膨润土+ 219 水泥+ 60189l + 9 m L B + 2 2 0m L 水7廿 3 0 0 9 B F S + 2 7 9 膨润土+ 219 水泥+ 60 + 9 m L B + 2 2 0m L 水”3 0 0 9 B F S + 3 0 9 膨润土+ 189水泥+ 60189 l + 9 m L B A 一i L + 2 2 0m L 水9“ 3 0 0 9 B F S + 3 0 9 膨润土+ 189水泥+ 60189 9 m L B A 一儿+2005 0 0 9 B F s + 3 0 9 膨润土+ 159水泥+ 609硅粉+ 189 + 9 m L B + 2 5 0m L 水11” 3 0 0 9 B F s + 2 1 9 膨润土+ 159水泥+ 30 9硅粉+ 189l + 2 1 0 m L 水12” 3 0 0 9 B F s + 2 4 9 膨润土+ 189水泥+ 60 9硅粉+ 219 l + 3 m L B A 一 I L + 1 9 5m L 水林14一 1 0 并 6009 120 9硅粉+ 609膨润土+ 36 9水泥+ 36 g + B 林 14一s 井 600 9 120 9 硅粉+ 489膨润土+ 48 9 水泥+ 36 g +虽然工程使用中的矿渣较粗, 早期强度低 , 但后期强度的发展仍可以满足固井施工的要求, 因此不影响固井质量。现 场 应 用表3 外掺t 对稠化时间及初、终凝的形响配方稠化时间 初凝 终凝g/ m l n m l n m l 8 01. 工艺措施为了保证固井质量 , 采取的工艺措施为:¹ 每根套管加一个扶正器;º 用激活剂 I L 溶液作为前置液;» 固化液返出地面2一4场施工中, 由于环空容积较小, 一般为6m , 左右 , 但是为了避免环空内存在混浆, 施工装料时附加系数选择高些。 矿渣、外加剂及外掺料均采用干混方式 , 倒灰 3次, 以确保混灰均匀。 另外, 施工中除林14一6 井采用单车注水泥, 单车替泥浆 , 单车碰压施工工艺外 , 其余均采用双车注水泥, 双车替泥浆, 单车碰压的工艺, 并使用一个4现场施工参数见表5。2. 固井质t 分析(1) 林14 一2 井 该井完钻井身结构为甲24 m m , 甲178 m m 套管下至井深 198m 。 该井油层顶部深度为62 m , 油层底部深度为14 8m , 14 个油层, 1 个水层, 最小隔层1.s m 。 使用 13 ”配方的固化液固井, 质量不合格。1 3”G 级水泥十25% 510 十5%) 林14一5 井 该井完钻井身结构为, 21 6 m 0 m , ? 1 39 m m 套管下至井深 19 8m 。 油层顶部深度为8 m , 油层底部深度为17 m , 71795808“9井1 0 #1 1#1 2 #8 0 1 6 78 0 1 2 3 8 88 3 9 0 7 57 2 1 2 07 2 1 2 48 2 1 0 7从表3 可以看出, ¹ 增加水泥量, 稠化时间缩短;º 减小膨润土含量 , 稠化时间增加;» 密度增加 ,稠化时间增加 , 初终凝时间减少;¼ 比表面积增大 ,M T C 水泥浆的性能更加优越。根据室内实验优选出3 口井现场施工的配方如下, 性能见表4。 其中林14一6 井使用田东铁合金厂的矿渣 , 其它井使用柳钢矿渣。林14一6 井 6009 309膨润土+ 42 9水泥十48 B 表4 水泥桨性能井号尸 稠化时间 初凝/终凝: . ‘ P , 。℃ ., d P , 。 ℃ .: d 尸, 。亡 ., ‘ P :, ℃.1 d P :, 。 ℃., e 林14一88 17 81 7 01 2 31 5 71 7 6 / 2 1 08 9 / 1 0 / 9 82 22 1 9 9 8 年第15态弟3南 · 1 1农5 固井施工今橄井号 前置液 P-“g /c g/返 出密度40‘林14一6林14一1 0林14一84 B 4 m,6 % B 4 B 1。7 41 22 4l 22 g/注:最小隔层 使用14”配方的固化液固井 ,质量不合格。1 4” G 级水泥十25% 510 2+ 501(3) 林 14一 6 井 该井完钻井身结构为甲216 m 。钻头钻至井深20 下入甲139 m m 套管至井深197m , , 切力为l/7 a, 粘度为365。 该井油层顶部深度为62 油层底部深度为 183 m , 10 个油层 , 6 个水层 , 最小隔层 使用 15”配方的固化液固井, 质量优良。15”B F S 十6% 水泥+ 10 写膨润土+ 20 % 硅粉+ 6% + 3 % B (4 )林 14一8 井 该井完钻井身结构为?24 m , 甲17 8 m m 套管下至井深 193m 。 ,粘度为36 切力为0. 5/l· S 该井油层顶部深度为67 m , 油层底部深度为15 O m , 2 个油层, 7 个水层, 2 个油水同层 , 使用 16 ”配方的固化液固井 , 质量优良。1 6”B F S 十8% 水泥十8% 膨润土+ 20 % 硅粉+6% + 3 % B ( 5 ) 林 14一10 井 该井完钻井身结构为 尹24m m 钻头钻至井深 m , 沪17 8 m m 套管下至井深 完井液密度为l· 1 6 9/,粘度为425, 切力为2/a。 该井油层顶部深度为91 m , 油层底部深度为 5 个油层 , 6 个水层, 1 个油水同层 ,最小隔层 使用17”配方的固化液固井, 质量优良。17”B F S + 6 % 水泥+ 10 写膨润土十20 % 硅粉+ 6% + 3 % B 对比林逢稠油热采井用水泥固井和用M 井的质量可以看出, M T C 技术更适合该地区井下条件 , 详细结果见图1中井曲线 。 由图1可知 ,林14一6 井全井声幅值小于30 % , 有90 写井段声幅值·1 2· 钻井液与完井液 ·1 9 9 8 牛第15森第3期小于 15 % , 固井质量优良;林 14一 10 井声幅值小于15% 的占段长的83 % , 声幅值在 15 %一30 %之间的占封固段段长的15 % ;林14一8 井声幅值小于 15 % 的占封固段段长的85 , 声幅值在15 %一30 % 之间的占封固段段长的14 % ;林14一2 井声幅值小于巧%的占封固段段长的 12 写, 声幅值在 巧% 一30 %之间的占段长的10 % 。经济效益介析使用M 而且节约林14一6 林14一s 林14一 1 0 林14一2尾图1 井曲线了固井综合成本, M T C 技术在国内首次成功地应用于超浅稠油热采并中, 为稠油井的开发利用莫定了基础. M 术用于井深小于‘ Z o m 的稠油浅井且要满足25 0 ℃的热采作业 , 目前在国内外尚无报道。另外, 由于滇黔桂石油勘探局钻探二公司所承担的井位分散,有时井距相差数千公里 , 用替代水泥浆固井, 可减少固井设备, 节约人员费用和固井设备运输费数万元, 同时可缓解固井设备老化及固井设备难以更新等问题, 成本对比见表6。农6 C 技术, 可节约固井成本, 随着M 经济效益(固井成本至少可降低30 % )和环境保护效益会更加明显。致谢 本项目得到了吴向志、 孙建华、杜辉强等同志的指导和帮助, 参加研究和现场施工的技术人员有:伍尚继 , 杨永周, 胡树联, 吴金城, 龚振, 沈志宏, 黄柏宗, 袭雁等同志, 一并表示感谢。参 考 丈 伙水泥浆体系水泥矿渣及外加剂用量 单价丫/口井)水泥硅粉C a C I6 52 6 0 0 81 N a h m J J,,Ja r rd i K,Wy o . t R 石/o M , H z l e A H a n d N a h m J J . S P E 2 4 5 7 5,1 9 9 23 高智, 1 9 6 ; 24 刘大为, 田锡君, 廖润康译 辽宁科学技术出版社, 1 9 9 4作者简介 万全义, 工程师, 1 9 64 年生, 1 9 8 7 年毕业于华东石油学院钻井工程专业 , 现任澳黔桂石 油勘探局第二钻探公 司固井队队长. 地址:广西 田东石 油二公司;邮政编码531500;电话 07765222701转2175。)(75(一I 5020 350M 口井)0004 1800注:以上价格由广西供应办提供;林逢 7口井的井深及环空容积基本相同由表 6可知 , 采用M 泥浆固井比用防窜水泥浆固井 , 每口井节约5129 丫, 如增加矿渣细度, 因井底温度高 ,激活剂的用量可减少 。 随M 术广泛推广应用 ,单井成本将较大程度地降低。结 度发展迅速,术实用性强 , 施工简单, M T C 水泥浆体系流变性好, 密度易于控制, M T C 水泥浆体系与钻井液相容性好, 施工顺利 , 便于推广。3. 用M 泥浆固井, 能提高林逢热采井固井质量, M T C 技术在林逢稠油热采井应用获得成功。M u d t o ce m e l)t ) t e c h 加11日。is e B Q u an yi an d Y o n r i l l i n ga x r a t i o n C om pa n y o fD ia n q i a n g u t r lo r a t i o r e a u ; a h u a a e i Z u o b i n ,g i n e e r i n g T e e h n o 比m T w a Ce n t i n gf lu id w i t h h i g he a rl ys t r e n g th,pe ab i l i t y,m r o 一e x P a n s i o n e x p a n s io n ,h i g e m P e r a t u r e r e s is t a n e ea nd g y w a v o m e e t t h e r e q u ir n t s n t i n g pr e t i o ls e o u s e r 11 e O i l f i e l d.T Cs y s t 5h i g h ly pr a e t i e e a sy f o r o p e r a t i o n a n d h a s g o o d e o a t i b i l i t y w i t h d r i l l i n g f l u i d.F da p pl ie a t i o n of t y s t r o v ed to be a s s s.K e y W o rd s:n t r r y ;T he e e o v e r y ; C e n t ad d i t iv e ; C n t i n g( 收稿 日期1998一0 3一0 2 ; H G F ~ 9 8 3 A 1 5 ;编辑 张炳芹)钻井液与究井液 · 1 9 9 8 年第15森弟3期 · 1 3 ·
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