文档介绍：中原石油勘探局固井工程处
二0一一年九月
汇报人:马小龙
高含H2S/CO2气田深井
固井技术
汇报提纲
一、概述
二、高含H2S/CO2环境下水泥浆技术
三、固井工艺集成技术
四、现场应用效果
五、结论与认识
一、概述
川东北气田海相地层气层埋藏深,普光地区在5500-6500m,通南巴构造在6500-7500m。地层压力复杂,井底温度高,富含H2S/CO2腐蚀性气体。井身结构复杂、套管层次多,要求各层套管固井水泥浆返出地面,封固良好。因此,给川东北地区气井固井带来以下技术难题:
海相气层高含H2S和CO2对套管、固井工具及附件易产生氢脆和腐蚀破坏
酸性气体侵入水泥石内,对水泥石造成腐蚀,影响其长期封隔效果
井深、超小间隙、超长封固段、气层压力高、地层压力系统及管串结构复杂,固井工艺难度大
一、概述
针对上述难题,通过技术攻关,研究了腐蚀规律,研发了耐腐蚀防窜、防漏水泥浆体系,形成了高含H2S/CO2气田超深气井固井工艺集成技术,解决了高温、高压、气窜、井漏、酸性环境对水泥石腐蚀等引起固井质量优良率低的问题
二、高含H2S/CO2环境下水泥浆技术
1#净浆腐蚀后的内、外部XRD图
2#净浆加35%硅粉腐蚀后的内、外部XRD图
1#净浆试样表面和内部SEM照片
2#净浆加35%硅粉试样表面和内部SEM照片
1、H2S、CO2共存腐蚀机理
SEM照片表明,1# 试样表面水化产物结晶细小,结构致密,内部存在有大量的Ca(OH)2,孔隙较大。2# 试样表面水化产物结晶较为粗大;内部无Ca(OH)2,水化硅酸钙增加,结构较为致密。
XRD图表明:1#在腐蚀样中外层有微晶CaCO3和大量的方解石生成,而内层有大量的Ca(OH)2,2# 试样外层只有方解石,内层Ca(OH)2量远少于1# 试样。说明,加入硅粉可消耗水浆体内部的Ca(OH)2,相应的水化硅酸钙增加
共存腐蚀时,CO2腐蚀形成孔洞和裂纹,使H2S更容易沿着这些孔洞和裂纹进入水泥石内部,共存比单一条件腐蚀更为严重
H2S
二、高含H2S/CO2环境下水泥浆技术
1、H2S、CO2共存腐蚀机理
降低渗透率
防止钙流失
提高惰性
防止酸性气体腐蚀
2、抗高温防气窜耐腐蚀水泥浆体系
水泥浆体系选择原则
根据机理研究认为:
目前国内外防气窜效果最好的防气窜剂是胶乳,其优点:
a. 分散水泥浆,提高了水泥浆的施工性能,在凝固前具有良好的流变性能和较好的沉降稳定性;
b. 能有效控制失水
c. 过渡时间短,稠化曲线呈近“直角”,并能降低水泥石的渗透率,防止环空窜流;
d. 水泥石的弹性及抗拉强度高,耐抗冲击能力强
e. 胶乳具有较好的抗腐蚀性能,有利于延长油气井的寿命。
JHG+30%SiO2+3%早强剂+10%胶乳+7%稳定剂+%分散剂+%缓凝剂
二、高含H2S/CO2环境下水泥浆技术
2、抗高温防气窜耐腐蚀水泥浆体系
①抗腐蚀实验评价(130℃)
由图可知:优选出的配方水泥石致密,腐蚀程度低,具有很好的抗腐蚀能力
常规体系
胶乳体系
二、高含H2S/CO2环境下水泥浆技术
2、抗高温防气窜耐腐蚀水泥浆体系
②胶乳水泥浆体系工程敏感因素评价
二、高含H2S/CO2环境下水泥浆技术