Y油田防腐防窜水泥浆体系的研究与应用-论文.pdf

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1、石油地质与工程2014年1月PETROLEUMGEOLOGYANDENGINEERING第28卷第1期文章编号：1673—82l7(2O14)01—0106—04Y油田防腐防窜水泥浆体系的研究与应用苟明(中国石化中原石油工程有限公司固井公司，河南濮阳457001)摘要：Y油田F储层是主产层，含有Hs及C0：酸性腐蚀气体。针对该地层存在水泥石腐蚀的问题，开展了Hzs、CO腐蚀水泥石机理研究，优选了防腐防窜水泥浆体系，并进行了综合性能评价。该水泥浆体系在Y油田应用取得了良好的固井效果，满足了F产层开发的要求。关键词：波

2、斯湾盆地；防腐防窜水泥浆；固井中图分类号：TE256文献标识码：AY油田构造属于中东波斯湾盆地扎格罗斯山前取得了良好的固井效果。褶皱和阿拉伯地台东缘的过渡带，构造背景为一轴1H：S与CO混合气体对水泥石腐向近南北的大型长轴背斜。该油田F储层是主力蚀机理研究产层，岩性以层状灰岩及生物碎屑灰岩为主，含有HzS及CO酸性腐蚀气体，H。S与水泥石水化物按API标准制备水泥石，然后模拟F地层环境反应生成CaS、FeS、Al。，FeS、AlS3等没有胶结进行腐蚀养护，分别从水泥石的强度变化、渗透率变性的物质，破坏界面胶结，HS

3、含量大时生成Ca化、微观结构等方面进行考查。腐蚀介质质量分数：(HS)。，致使水泥环柱孔隙度增大，降低了水泥石强H$65．2％，CO234．8；实验时间：21天。度，从而使套管失去防护屏障而受到腐蚀。该油田(1)在95℃条件下，进行了不同水泥浆配方的平均井深4600ITI左右，4244．5mm技术套管下深腐蚀实验，其结果见表1。水泥浆配方为：1#：高抗1500ITI，4177．8mm尾管下深4000m左右；F储G级水泥+469／6水；2#：高抗G级水泥+35硅粉层主要采用4149．2mm钻头完钻，下4114．3mm

4、+46水；3#：高抗G级水泥+6AGM+1．5尾管固井，套管与地层环空理论间隙仅为17．5DZS+12DC200+46水；4#：高抗G级水泥+mE。由于封固段短，环空间隙小，泵压高，套管居6AGM+3．5DZS+12DC200+15％DC206+中度差，不利于水泥浆顶替，且在固井候凝期间易发46水；5#：高抗G级水泥+6AGM+3．0DZS生环空油气水窜问题。为此，开展了防腐防窜水泥+30DC206+10DC208+46水。浆体系研究，并成功地在Y油田进行了现场应用，(2)在130℃条件下，进行了不同水泥浆配方腐表

5、1水泥石腐蚀试样抗压强度与气体渗透率的变化情况蚀实验，结果见表2，其水泥浆配方为95c条件下气体腐蚀后，外层有微晶CaCO。和大量方解石生一样。成，内层有Ca(OH)，这说明，CO。和HS同时对水(3)水泥石H。S、CO复合腐蚀微观结构与产泥腐蚀时，生成的C对孔隙起到了阻塞作用，加入物分析。在95℃、130℃条件下，对HS、CO复合的硅粉可消耗水泥浆体系内部的Ca(OH)，腐蚀水泥石试块进行了x衍射分析和扫描电镜实收稿日期：2013—07—15验，其结果表3。作者简介：苟明，工程师，1979年生，2003年毕业于河

6、南农业大以2#样为例，在95℃条件下，试样经过混合学，现从事水泥添加剂研究和固井技术管理_亡作。苟明．Y油田防腐防窜水泥浆体系的研究与应用·107·表2水泥石腐蚀试样抗压强度与气体渗透率的变化情况相应的水化硅酸钙增加，阻止了腐蚀气体的进一步号试样中水化硅酸钙(CSH)最高，5号试样中深入腐蚀。C2SH最少，4号试样次之，这些说明在硬化水泥浆从表3可看出，在130℃条件下，所有试样的表体中，CzSH是影响渗透率的重要因素，CSH含量面均生成了大量的微晶碳酸钙CaCO。(1)和方解石高，腐蚀试样渗透率增加。CaCO3(

7、2)，且有少量石膏生成。腐蚀试样内部1、3(4)腐蚀机理。从上述水泥石的微观结构和变表31—5号腐蚀试样相的组成情况130℃注：表中“√”表不有一定量的存在化结果来看，HS、CO。对水泥石的复合腐蚀作用机2抗CO：、H：S水泥浆体系外加剂的理为：当HzS、COz混合气体溶于水后，由于Hs、研制CO。的水溶液属弱酸性，而常温下酸性HCO。>HzS>HzSio。，因此，在腐蚀过程中首先发生如下根据COz、HS腐蚀机理与实验结果，防腐水反应]泥浆体系研究思路为：降低体系的渗透率，增加水泥C2SH+CO2—CaCo3+Si

8、O2+H2O石的密实度，以增加体系的抗腐蚀能力，并对抗C—S—H+C02一CaCO3(1)+SiO2+H2OCOz、HzS水泥添加剂的研究提出了三个原则_3]：①5Ca()6SiO25H2O+5Co2—5CaCO3(1)．4-6SiO2+降低渗透率：添加如胶乳等超细颗粒材料，降低水泥25H2O石渗透率来减小地层气体的入侵，减少被腐蚀的几反应生成的微晶碳酸钙在