超高密度水泥浆体系室内研究及现场应用

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1、Master’sThesis论文题目超高密度水泥浆体系室内研究及现场应用摘要随着钻井与勘探技术的飞速发展，在高温高压固井施工中，常常会遇到高压水层、环空压力较高、井壁不稳定等复杂情况，这些情况需要很高的静液柱压力予以控制，因此需要采用高密度水泥浆体系。使用高密度水泥浆体系可以达到以下目的：①平衡高压水层所产生的压力②由于水泥浆密度略大于钻井液密度，因此可以提高顶替效率，提高固井质量。③当钻遇高压油气层固井时，可以有效得防止井喷和气窜。官深1井固井是一次中深井尾管固井，三开固井施工设计密度达到2.78g/cm3，根

2、本难点是超高压水层封固带来的一系列前所未有的困难，主要表现在：超高密度水泥浆的设计难；超高密度水泥浆的实施难；施工工艺的选择难。目前，超高密度水泥浆技术在国内成功实施的次数寥寥可数，先前成功的纪录仅为2.65g/cm3，因此，要配置超过2.65g/cm3甚至更高密度的水泥浆，需要做全方位的现场调研和室内实验工作。首先，本论文开展了现场资料调研工作，发现利用现场的加重材料和油井水泥外加剂配置的高密度水泥浆，其性能不能满足现场固井施工要求，因而选择其它合适的加重材料级配进行下一步实验。其次，由于干灰中加重材料所占的比

3、重较大，再加上干灰的混配方法不当、长距离运输以及较差的路况等原因，可能会出现加重材料分散不均的情况，所以需要对整个干灰的混配工艺和运输过程进行模拟，以考察并改进高密度水泥灰样的沉降稳定性。然后，本论文采用了Micromax加重剂替代超细铁矿粉以改进水泥浆的综合性能，并结合现场最新的固井施工方案进行固井前超高密度水泥浆的室内实验、复核实验以及超高密度隔离液的相容性实验。最终寻找到了一种最佳的干灰混配工艺，并配置出了一套适用于官深1井固井的超高密度水泥浆。通过室内实验的研究成果，成功配制了密度为2.78g/cm3的超

4、高密度水泥浆体系，克服了超高压水层等带来的一系列困难，最终成功完成了官深1井的三开固井工作。同时，也刷新了国内水泥浆完成固井施工的最高密度记录。关键词：固井；超高密度水泥浆；封隔；混配工艺AbstractWiththerapiddrillingandexplorationtechnologydevelopment,inhigh-temperature67high-pressurecementing,oftenencounterhigh-pressurewaterlayer；highannuluspressure；

5、unstablewallcomplexcircumstancesthatrequireahighstaticfluidcolumnpressuretocontrol,sorequiringtheuseofhigh-densityslurrysystem.Usingahighdensityslurrysystemcanachievethefollowingobjectives:①balancehigh-pressureproducedbywaterlayer②Theslurrydensityslightlylarg

6、erthanthedensityofdrillingfluid,itcanimprovethedisplacementefficiencyandcementingquality.③Whenencounterthehighpressureoilandgasdrillingcementinglayer,caneffectivelypreventtheblowoutandgasmigration.GuanShen-1wellcementingisonemedium-deepwelltailpipecementing,t

7、hreeopencementingdesigndensityis2.78g/cm3.Thefundamentaldifficultyiscausedbyhighpressurewaterlayercementing,andbringaseriesofunprecedenteddifficulties,mainlyin:thedesignofultra-highdensityslurryisdifficult;ultra-highdensityslurryisdifficulttoimplement;selecti

8、onofconstructionprocessisdifficult.Currently,technologyofthehighdensityslurrysuccessfulimplementationinChinawerefew,thepreviousrecordofsuccessonly2.65g/cm3,butwhilethisconstructiontoachie