近年来,中海油服固井聚焦高温高压、深水井、大位移井、水平井、低孔渗深井、浅层气和疏松砂岩衰竭油藏保护、高温高压、防漏防腐和高压盐膏层、防漏防窜等固井技术难题。随着中海油服固井技术的不断创新,成功研发并成熟应用了适合上述井固井的固井工艺、新型固井添加剂、水泥浆体系、水泥浆评价仪器和固井装备。在高温高压、水泥环完整性、深水低温、浅层低温防气窜、高压盐膏层防水窜等固井技术取得了突破性进展;充分验证了超深水固井技术能力;为油气井尤其是高温高压气田开发井的水泥环从短期防窜到全生命周期防窜提供最优解决方案。
高温高压
固井技术
防漏固井
技术
CO2/H2S防腐
固井技术
高温高压固井技术历经多年的研究及现场实施应用,目前已经成为中海油服油化事业部的一项成熟技术。主要关键技术及创新点包括:
I. 高温高密度水泥浆技术。开发了抗温260℃的系列油井水泥外加剂,形成了抗温230℃、最高密度2.80g/cm3的高温高密度水泥浆体系,具有流变性能优良、沉降稳定性好、API失水量<50ml、游离液为零、水泥石致密、防窜能力强等特点。
II. 高温高压防气窜技术。建立并发展了高温高压环空防气窜技术,压稳技术,在200℃高温条件下,压稳系数>1.0。
III. 防气窜、防腐、防应变破坏水泥浆技术。发明了一套水泥石应力破坏模拟评价装置,开发出了防气窜、防腐和防应力破坏的关键添加剂和体系,解决了高温高压固井水泥防气窜和耐久性难题。
IV. 具有完全自主知识产权的气窜分析仪器、水泥石收缩与膨胀分析仪器。
该技术成果在中国南海及海外的缅甸、印尼、伊拉克等区块成功应用100多口井,有效解决了高温、高压等固井技术难题。应用效果良好,受到用户的认可,对解决固井技术难题、提高固井质量做出了贡献。
COCEM-Hiwi高温高密度水泥浆体系 |
当钻遇高压油气水层或在老油田调整井固井作业时,为防止井喷、气窜,使用高密度水泥浆体系。COCEM-Hiwi高温高密度水泥浆体系利用颗粒级配技术的铁矿粉、锰矿粉或重晶石为加重材料,辅以热稳定剂和多种外加剂配制而成,水泥浆最高密度可达2.80g/cm3。
适用于高温条件下异常高压地层井况的固井作业。
COCEM-HT水泥浆体系 |
COCEM-HT高温水泥浆体系是以抗高温的降失水剂、缓凝剂为基础构建的水泥浆体系。配以颗粒级配的高温防衰退材料,使水泥浆在高温下具有稳定性好,强度发展稳定,耐温性好,稠化时间规律可调等优良性能。
在建井周期中发生漏失将对建井效率和质量产生极大影响,对于固井前、固井中、固井后发生井下漏失将对直接影响固井水泥环的质量以及对地层的封隔能力。其具有以下几大方面的危害:
中海油服具备完整的从理论到应用的防漏堵漏固井技术。基于长期对漏失井况及处置的研究,优化防漏堵漏理论及模型,研发基于模拟各种地层漏失及闭合原理的具有自主知识产权的新型动态堵漏评价仪,有效评价堵漏材料的堵漏能力,现场实际应用效果显著。在超窄压力窗口固井、漏失井况处置具有丰富的作业经验。
LET低密度水泥浆体系 |
LET低密度水泥浆体系是以天然漂珠、人造空心微珠等固体减轻剂材料为主,降低水泥浆密度的水泥浆体系。低密度体系中通常含有提高强度的增强材料、提高水泥浆各种性能的外加剂材料。体系以紧密堆积技术为基础,提高了单位体积水泥浆中的固相含量,增强了水泥石的致密性;通过改善物料的表面性质,减少物料颗粒间的充填水和表面的润滑水,使水泥浆有良好的流变性,改善了水泥浆的整体性能。按照温度及适用井况将LET体系分为三个系列,包括常规低密度、经济型低密度和超低密度。
PC-B62S/PC-B66S 防漏堵漏材料 |
PC-B62S是矿物纤维与合成纤维组成的混合防漏堵漏材料,用于提高水泥浆或前置液的防漏堵漏能力。
新型固井动态堵漏评价仪 |
固井作业前,通常都已经使用堵漏泥浆进行了堵漏作业,因此,固井作业过程中的防漏堵漏措施,都是针对应力变化产生的细微裂缝。地层缝宽随内外压差变化而变化,随着压差的增大,裂缝呈“尖劈型”开裂前行,导致漏失缝隙越来越大;压差变小,裂缝闭合,呈现出“一张一合”具有“呼吸效应”地层裂缝。针对这一特性,开发了一种具有自主知识产权的新型动态堵漏评价仪,可有效评价水泥浆对于应力堵漏能力。本装置由装置本体,氮气源及压力调阀,漏失计量装置等几部分组成。模拟的裂缝尺寸可以在0~3毫米之间调节。实验前,先设置好裂缝的最大尺寸;实验过程中,裂缝尺寸将在0到设置尺寸之间变化。实验的最大压力是7兆帕,温度范围是室温到90摄氏度。
深水固井由于深水环境和浅部地层复杂情况的影响,有别于浅水固井和陆地固井作业。主要表现为:①深水低温环境。水泥浆水化速率慢,强度低,短时间内很难满足下步钻进要求;②压力窗口窄。由于深水下地层沉积欠压实,深水固井的安全作业窗口变得更小,甚至会出现负压力窗口,致使固井过程易发生窜流、漏失;③浅层流。在水泥浆候凝过程中,浅层流体可能会窜入水泥浆中,影响水泥石胶结,甚至导致固井作业失败;④水合物。天然气水合物易分解,致使固井作业过程中发生气窜、甚至发生井喷等严重后果。
中海油服油化事业部针对以上深水固井难点,建立了一整套深水固井技术,能够解决深水及超深水的固井难题,目前已作业水深超过1700m,已具备3000m深水固井作业能力。
COCEM-LT低温水泥体系 |
COCEM-LT 低温水泥浆体系是COCEM-LoLET低温低密度水泥浆体系的升级。具有更好的防窜性能以及强度发展。
COCEM-LoCEM低温早强水泥浆体系 |
PC-LoCEM水泥浆体系是针对深水应急导管和表层固井作业进行研发,适用于深水超低温环境的一套低温早强水泥浆体系。开发了早强剂PC-A92S、PC-A93L,能够提高水泥浆体系的早期强度,缩短侯凝时间,能够及时安装水下井口,防止浅层流体的危害。
COCEM-LoLET低水化热低密度水泥浆体系 |
COCEM-LoLET低水化热低密度水泥浆体系适用于深水低温、窄压力窗口和存在天然气水合物环境的深水表层和技术套管固井。开发了增强剂PC-DA34L,能够加快水泥石强度发展,水化放热低,防止水合物的分解。体系中引入轻质人造玻璃微珠降低水泥浆密度,再运用颗粒级配与紧密堆积原理,利用具有不同粒径的高化学活性的增强剂提高水泥浆的稳定性及抗压强度。得到的密度为0.9~1.5 g/cm3的低密度水泥浆,性能稳定,自由水少,强度高,稠化时间可调易控制,特别适合深水表层有浅层地质灾害的深水表层固井首浆作业。
深水防浅层流固井技术 |
深水防浅层流固井技术,适用于存在深水浅层流地质灾害地层固井。水泥浆体系使用防漏防浅层流水泥浆体系,具有防窜性能好、早期强度高、过渡时间 短等特点;固井工艺使用加重清洗液,使全过程压稳
地热井固井技术主要由针对地热高温解决方案的水泥浆体系组成。COCEM-Them水泥浆体系是中海油服针对地热井固井的技术方案。
COCEM-Them水泥浆体系是主要以低密惰性填料PC-P69为减轻剂,并以硅质材料PC-C81为抗高温衰退剂,在获得1.50~1.75g/cm3水泥浆时,可使固化后的水泥石在热采温度下生成强度相对较高的托贝莫来石(Tobermorite)和硬硅钙石(Xonolite),以阻止水泥石高温下强度衰退的发生。同时,低密度惰性填料还赋予了水泥石弹韧性及改变水泥石热膨胀系数的作用,能阻止在热采过程中由于温差变化大而引起水泥石的热震破坏。该体系,泵送温度范围30℃~90℃,热采温度上限可达350℃,因此能够满足如SAGE,CSS等热采工艺对固井施工的技术要求。
在含/高含酸性气体地层钻井或开发过程中,地层酸性流体对固化水泥石产生腐蚀,使其难以满足气藏开发对固井质量的要求。水泥石防酸性流体腐蚀技术满足了高含CO2/H2S酸性气体油田勘探开发需求不断加强的需求。
COCEM-Resin水泥浆体系 |
PC-ResinCEM树脂水泥浆体系是以PC-RS10L树脂为主要功能性材料,配合降失水剂、缓凝剂和消泡剂及其它添加剂组成的水泥浆体系,具有防腐防窜、增韧增强增胶结、抗温抗盐、体系稳定、普适性强等特点。PC-RS10L树脂是可聚合的树脂单体,在水泥浆碱性环境中可以形成高分子树脂,从而降低水泥石渗透率,达到防腐防窜、增韧增强的特点,配合以不同类型的缓凝剂,使用温度范围4℃~220℃,适用于高温高压,含腐蚀气体固井,及各种技术套管固井、尾管固井等。
COCEM-Seal水泥浆体系 |
COCEM-Seal水泥浆体系是结合聚合物抗温抗盐抗污染、胶乳防气窜两者的优点开发的一种高性能水泥浆体系。可根据特殊要求,加入防气窜剂、膨胀剂、堵漏剂等其它外加剂提高水泥浆性能。
气井固井,对固井工艺、水泥浆体系有着特殊的要求,最终目的是实现目的封固段水泥石胶凝的完整性。主要从水泥浆胶凝失重,体系气阻,工艺上替尽,工艺防漏堵漏四大方面实现胶凝的完整性。
窜流的本质是失重产生负压差。当水泥浆在水化过程中发生失重时,地层气体或流体压力的过平衡以及水泥浆的气窜阻力防止气窜等窜流发生。封固段越长、水泥浆密度越高失重越大。通过减少孔隙度、增大孔隙水粘度、成膜堵塞、泡沫气窜阻力不断增大增加气阻。
中海油服固井专家团队注重于气窜等窜流机理的研究,并通过数十年高温高压等气井固井的实践检验与提升,形成了一套完整的防窜流理论、配套的成熟工艺技术、水泥浆体系。中海油服固井专家团队和作业团队将为客户提供可靠的防气窜固井解决方案。
COCEM-Resin水泥浆体系 |
COCEM-Resin水泥浆体系是以PC-RS10L树脂为主要功能性材料,配合降失水剂、缓凝剂和消泡剂及其它添加剂组成的水泥浆体系,具有防腐防窜、增韧增强增胶结、抗温抗盐、体系稳定、普适性强等特点。PC-RS10L树脂是可聚合的树脂单体,在水泥浆碱性环境中可以形成高分子树脂,从而降低水泥石渗透率,达到防腐防窜、增韧增强的特点,配合以不同类型的缓凝剂,使用温度范围4℃~220℃,适用于高温高压,含腐蚀气体固井,及各种技术套管固井、尾管固井等。
COCEM-LifeStone自修复水泥浆体系 |
COCEM-LifeStone固井自修复水泥浆体系是自主开发的一种在水泥环出现微裂缝/微环隙,有油/天然气通过时,有效成分短时间内被激活,对微裂缝/微环隙进行自行封堵,形成有效水力封隔的新型水泥浆技术
COCEM-LifeStone水泥浆体系主要应用于油气田开发井中环空封隔周期长,要求高的情况。
在大位移井建井过程中,通常会钻遇复杂地层,压力窗口窄,且裸眼段长,水泥浆封固段长等特点,ECD控制要求高,会给固井过程带来许多挑战,比如固井前经验清洁困难,水泥浆系统要求高,提高顶替效率措施要求高等配套工艺复杂。
中海油服具有完整的大位移套管下入、固井井眼清洁、套管居中、长距离精准顶替工艺技术,适合于大位移井的水泥浆体系,精准模拟作业ECD的软件支持系统,防漏堵漏技术,并且具有丰富的海上和陆地大位移井固井经验。近年来,在中国南海和东海实施的大位移作业中,遇复杂地层,部分井钻遇断层,通过整套大位移井固井技术的实施,固井质量良好。
井名 | 位移(米) | 测深(米) | 垂深(米) | 水垂比 | 最大井斜(°) | 经历断层数目(个) |
番禺10-5-A1H | 6688.32 | 7654.00 | 2416.02 | 2.77 | 89.67 | 3 |
番禺10-8-A1 | 4276.01 | 6341.5 | 2537.42 | 1.69 | 82.40 | 2 |
番禺10-8-A3 | 4662.43 | 5551.58 | 1916.97 | 2.43 | 80.50 | 1 |
中海油田服务股份有限公司(中海油服, China Oilfield Services Limited 或 COSL)是亚洲近海市场较具规模的综合型油田服务供应商。服务贯穿海上石油及天然气勘探,开发及生产的各个阶段。业务分为四大类:物探勘察服务、钻井服务、油田技术服务及船舶服务。COSL于2002年11月20日公开发行H股,并在香港联合交易所主板上市,股票编号:2883。
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