深水表层固井低密度水泥浆体系在LW井的应用.pdf

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1、Science&TechnologyVision科技视界科技·探索·争鸣深水表层固井低密度水泥浆体系在LW井的应用cI_呈埘”埔吴村章宋茂林赵琥范鹏廖易波阎许峰(中海油田服务股份有限公司油田化学事业部，中国北京101149)【摘要】LW是中海油服南海八号深水钻井平台承钻的一口水深达561m的深水井。针对LW井深水井表层固井面临低温、表层压力窗口窄、容易漏失等技术难题，采用了中海油服油田化学事业部自主研发的深水表层固井低密度高强度水泥浆体系，该水泥浆体系具有密度低，首浆密度达到1．35g／cm，良好的低温早强效果、失水量小、稠化时间易于调整，水泥浆体系

2、稳定等优点。LW的现场应用证明，该深水表层低密度水泥浆体系满足了深水表层固井现场施工的要求，能很好解决海洋深水、超深水表层压力窗口窄、容易漏失等难题，可在未来深水、超深水井固井作业中推广应用．标志着中海油服深水固井顺利突破500m作业水深【关键词】深水：低温：低密度：表层：固井0引言体系的粘度．从而使泵压升高．这就进一步增加了井漏的风险而且漂珠作为火电厂粉煤灰沸腾燃烧方式的副产品．随着火电厂随着全球能源需求的不断膨胀．陆上大型油气田习益枯竭．人们锅炉从沸腾燃烧方式向节能环保的流化床燃烧方式转变．漂珠的产量逐渐将目光投向海洋．海洋油气资源主要分布在大陆

3、架．约占全球海将会越来越少．因此目前急需寻找一种代替漂珠的新型减轻材料．以洋油气资源的60％，其中深水、超深水域的油气资源潜力可观，约占满足配制低密度水泥浆的需求30％0-n。低温、海底松软地层、浅层流是这类地层的普遍特点。1．2新型低密度减轻材料选择本文所研究的适合深水表层固井的低密度水泥浆体系可以解决常用漂珠低密度体系承压能力差的主要原因是．使用的密度减轻深水表层固井所面临的难题．并在国内应用于大于500m水深的井．材料漂珠本身为煤燃烧的副产品．粒径大小不一．形状不规则．所含成有利于提高国内深水油气井固井的整体水平分也不一致．造成了其承压能力差中

4、海油服油田化学研究院的经过1深水低密度水泥浆体系的开发研发改进的中空玻璃微珠PC—P62是工厂生产的产品．具有更好的粒径分布和强度1．1技术背景PC—P62人造玻璃微珠主要化学成分是碱石灰硼硅酸盐玻璃，是根据物探调查．本井位将钻遇断层．存在井漏的风险；另外，对于一颗颗透明的微米级玻璃质密闭中空正球体．有坚硬的球壳．球体内相同沉积厚度的地层来说．随着水深的增加．地层的破裂压力梯度在充有稀薄的气体。从在宏观上看是纯白色的粉末。其粒径大小不等，最降低．致使破裂压力梯度和地层孔隙压力梯度之间的窗口较窄．容易小颗粒粒径为2mm，其平均粒径为35mm。壁厚约为其

5、直径的10％。作发生井漏。为一种新型的无机填料．它具有密度小．抗压能力强．稳定性优异的特国内外常用的低密度水泥浆主要有漂珠、膨润上、粉煤灰等体系。点I41从现场使用经验来看．这些低密度体系的密度都有最低的限制值．当表1P62人造微珠物理性能密度低于这个限制值时．水泥浆的性能变化特别大．尤其是浆体稳定序号检验项目P62性和水泥石抗压强度如漂珠低密度水泥浆体系的最低密度限制值是1．4g／cm]；膨润上低密度水泥浆的最低密度限制值是1．6g／cms；粉煤灰l外观流动性良好的白色粉末低密度水泥浆的最低密度限制值是1．55g／cm3当各自的水泥浆密度低2含水率

6、％≤O50于该密度时．水泥浆产生分层．且抗压强度下降很快。3软化温度℃620而且．随着水深的不断增加．3000m水深就相当于将近30MPa的静液柱压力，而且随着井深的不断增加，压力还会继续增加。那么目前4导热系数2O℃．w／m·k0．0777常用的漂珠低密度水泥浆体系是否能承受如此高的压力呢?图1就是5堆积密度．g／cmO264—0．294实验室得到的常规密度的漂珠低密度水泥浆体系密度随压力的变化6粒径范围，m2-70趋势7真密度．g／cm0．4400～0．49008抗压强度(破碎率)，MPa419pH值7-8并目研究表明．该系列空心玻璃微珠为小粒径

7、的完美球体．易混合，易泵送；不可压缩，可以方便准确地进行测井工作；有极高的强度密度比．在井下作业时不会破碎；有相当高的密闭率．水不能进入球体．因此可以使密度保持恒定；呈化学惰性．不会与水泥浆中的其他添加剂发生反应．从而儿乎可以和所有的固井水泥浆体系兼容：微珠的各向应力一致，可以减小水泥在固化后的收缩；内部有少许气体存在，20406o8o压力／MPa因此有很好的保温作用．这样就可以加快水泥的水化速度．从而减少图11．56g／cm。天然漂珠水泥浆的密度随压力变化趋势候凝时间．并目使水泥在短时间内就有较高的强度[51鉴于深水、超深水固井存在表层压力窗口很窄

8、．海底水泥浆受到由图1可以看出：1)随着井下压力的升高，水泥浆的密度随之增的水深压力高，因此选择粒径更小、密