纳米改性水泥浆提高固井质量延长油井寿命

  [中国石化报 2024-08-19]
  □徐军浩彭大为吴波
  经过几十年的开发，胜利油区面临注采压力体系不平衡、层间距小、固井后管外油水窜流严重等挑战，常用的补救措施效果差、费用高。而固井过程中所使用的水泥属于脆性材料，在井下温度、压力、酸化等复杂条件影响下，易产生微裂缝与微环隙，导致水泥石完整性被破坏，严重影响油气井产能、寿命和生产安全。同时，致密性油藏、全井套管大型压裂、薄隔层、密集层位的多炮眼开采方式等也对水泥环完整性提出了更高要求。
  为此，胜利石油工程固井技术服务中心自主研发了纳米高致密防窜水泥浆体系，采用水泥与新组分活性矿物颗粒级配，在水泥浆体系中加入粒径更小的纳米级颗粒材料起到填充作用，能有效提高水泥石的致密度、抗渗性、抗腐蚀性和抗射孔冲击能力，降低渗透率，有利于改善水泥环与套管、地层的界面胶结，保证水泥环的完整性。
  为进一步提高井筒完整性、保护套管、延长油气井寿命，固井技术服务中心针对胜利油田规模效益稳产需求，采用接枝剂对二氧化硅纳米颗粒进行表面改性，并通过专业仪器对改性二氧化硅纳米颗粒的化学组成、粒径分布、分散稳定性、水泥水化放热等进行表征分析，解决了纳米级增强剂的团聚问题。经过水泥浆体系配伍试验验证，在不降低材料原始性能的前提下，该中心形成了兼具高致密性、高强度、耐腐蚀的固井水泥浆体系，可满足大型压裂、层间封隔、高压防窜等不同井况的要求，对于高压层、密集型层位、薄隔层等油藏类型固井质量提升效果明显。截至目前，该体系已在胜利油区现场应用451井次，固井二界面质量提高了30.7%。
  梁115-斜1井是胜利油田纯梁采油厂部署的一口油藏评价井，完钻井深3628米，钻进至2983米时发生油气侵、3375米时发现沥青层，完钻时钻井液密度1.68克/立方厘米，油气活跃，固井质量难以保证。应用高致密纳米防窜水泥浆体系后，该井比同区块固井二界面质量提升了60%。牛871区块的4口井应用该体系后，压裂投产至今含水率均处于较低水平，首月累计产油406吨，开发效果明显。