ASDD试验井深水表层固井水泥浆体系研究与应用.pdfVIP

石油天然气学报 (江汉石油学院学报) 2011年5月 第33卷 第5期 JournalofOilandGasTechnology (J．JPI) May．2011 Vo1．33 No．s ·193 · ASDD试验井深水表层 固井水泥浆体系研究与应用 王景建 ，王清顺 郭晓军 ，王 同友 (中海油田服务股份有限公司油田化学事业部，北京’。’’。。) [摘要]简要介绍 了海洋深水表层 固井水泥浆体系所处 的复杂情况，并针对 ASDD试验井深水低温等复杂 情况 ，开发 出一套适 合于深水表 层 固井的低 温 氐『密度 高强水泥浆 体 系，并对 其性 能进行 了详 细 的评价 。 最后介绍 了现场作业情况。研 究表 明，开发 的水泥浆体系满足 了ASDD试验井 固并技术要求 ，水泥石在 低温下有足够的强度 ，水泥环与20in套管 间的剪切胶结力远远大于浮筒产生的浮力 ，套管被拔起 的可能 性很小 ，保证 了ABS的试验成功。 [关键词]ASDD；试验井 ；低温 ；固井 [中图分类号]TE256．7 [文献标识码]A [文章编号]1000—9752(2011)oj—ol93一o3 1 概述 在海洋深水钻井中，海床温度低、表层疏松、潜在的浅层流、气体水合物等客观因素给钻完井作业 带来了一系列问题 。对于固井来讲 ，在低温下普通水泥浆凝 固时间大大延长 ，凝 固后 的水泥石强度很 低 ，难以满足支撑套管的需要 ；若密度控制不好，很容易压漏地层 ；在有浅层流 、气体水合物存在 的情 况下 ，可能会带来更严重的问题 。 ASDD (ArtificialSeabedDeepwaterDrilling，浮筒式深水钻井)试验井是中海油服用半潜式钻井平 台南海五号在南海西部打的一 口深水试验井 ，井位水深 497m，海底静止温度 8．9℃ 。由于 ABS (Arti— ficialBuoyancySeabedunit，人工海底)要产生 350t的上浮力 ，固井成为一个很重要 的环节 ，水泥浆不 仅要在低温下凝 固快、强度高 ，而且套管与水泥环要有 良好的胶结 ，固井后要承受住 ABS巨大的拉力 。 在该研究中，低温和安全施工是最大的难点 。 2 深水低温水泥浆体系研究 2．1 水泥浆设计 通过对深水低温水泥浆体系的研究表明 ]，在低温低密度水泥浆 中，水泥胶结材料是决定体系性 能的最重要 的因素 选用 的水泥要在低温下有较好 的水化性能 ，既能在室温下有足够 的稠化时间 ，又能 在低温下快速发展强度 。通过试验分析研究 ，认为 比表面积较大的高细硅酸盐水泥是较为理想 的低温水 泥浆胶结材料。用物理填充的方式采用漂珠降低水泥浆的密度 ，结合优选外加剂 ，开发了低温低密度水 泥浆体系 。 1)水泥材料的开发 在低温条件下，普通水 泥水化 速度变慢 ，温度越低 ，水化速度越慢 ，24h强 度会很低。该课题使用的水泥为高细硅酸盐水泥 ，是专门为深水低温环境开发 的深水低温水泥。在室内 优选了硫铝酸盐水泥、超细水泥等多种水泥 ，从总体来看 ，硫铝酸盐水泥虽然强度高 ，但稠化时间很难 掌握 ，水泥石脆性大 ，存在着很大的施工安全隐患。超细水泥太稠 ，在保证流变性 的条件 下，强度偏 [收稿日期]2011—03—09 [基金项 目]国家科技重大专项 (2008ZX05026—001)。 [作者简介]王景建 (1974一)，男，1998年 内蒙古工业大学毕业 ，工稻 师，多年从事 固井技术应用与油田化学品的研究工作 。 石油天然气学报 (江汉石油学院学报) 2O11年 5月 低 。通过试验表 明，深水低温水泥是最佳 的选择 。 2)低温早强剂的开发 低温早强剂在水泥浆体系中是很重要的材料 ．在对几种常用固井早强剂进 行评价分析基础上开发出适用于深水低温早强剂 ，并最终确定了A92作为该体系的低温早强剂。 3)减轻材料的优选 室 内优选 了几种 国产漂珠、进 口玻璃微珠作为减轻剂 ，进 口玻璃微珠为 3M 产品，有很好的减轻性能和抗压能力 ，但其成本较高 。闽产漂珠 中 P61在保证 良好的减轻效果的条件 下 ，其抗压能力达到 30MPa (破碎率 15 )，能够满足作业需求