深水表層固井水泥漿體系在LH29-2-2井的應(yīng)用

范鵬 （中海油服油田化學(xué)事業(yè)部深圳基地，廣東深圳 518067）

宋茂林 （中海油田服務(wù)股份有限公司油田化學(xué)研究院，北京 100027）

廖易波 （中海油服油田化學(xué)事業(yè)部深圳基地，廣東 深圳 518067）

王清順，趙琥，羅宇維 （中海油田服務(wù)股份有限公司油田化學(xué)研究院，北京 100027）

深水表層固井水泥漿體系在LH29-2-2井的應(yīng)用

范鵬 （中海油服油田化學(xué)事業(yè)部深圳基地，廣東深圳 518067）

宋茂林 （中海油田服務(wù)股份有限公司油田化學(xué)研究院，北京 100027）

廖易波 （中海油服油田化學(xué)事業(yè)部深圳基地，廣東 深圳 518067）

王清順，趙琥，羅宇維 （中海油田服務(wù)股份有限公司油田化學(xué)研究院，北京 100027）

LH29-2-2井是中海油服南海八號(hào)深水鉆井平臺(tái)承鉆的第1口深水井。針對(duì)LH29-2-2深水井表層固井面臨低溫、表層壓力窗口窄、容易漏失等技術(shù)難題，研究了深水表層固井水泥漿體系PC-LoLET，該水泥漿體系具有良好的低溫早強(qiáng)效果、失水量小、稠化時(shí)間易于調(diào)整，水泥漿體系穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用證明，該深水表層水泥漿體系滿足了深水表層固井現(xiàn)場(chǎng)施工的要求，可在未來深水、超深水井固井作業(yè)中推廣應(yīng)用。

深水井；低溫；固井；水泥漿

隨著全球能源需求的不斷膨脹，陸上大型油氣田日益枯竭，人們逐漸將目光投向海洋，海洋油氣資源主要分布在大陸架，約占全球海洋油氣資源的60%，其中深水、超深水域的油氣資源潛力可觀，約占30%［1，2］。低溫、海底松軟地層、淺層流是這類地層的普遍特點(diǎn)。

2012年3月BY深水區(qū)首個(gè)鉆探目標(biāo)LH29-2井組實(shí)施鉆探，并獲得凈厚約25m的砂巖氣層，標(biāo)志著深水自營(yíng)勘探的首鉆成功，從此深水自營(yíng)勘探進(jìn)入實(shí)質(zhì)性鉆探實(shí)施階段。

1 技術(shù)背景

根據(jù)物探調(diào)查，井位將鉆遇斷層，存在井漏的風(fēng)險(xiǎn)；此外壓力窗口 （地層破裂壓力梯度和地層孔隙壓力梯度之間的窗口）較窄，因此同時(shí)發(fā)生井漏和井塌的可能性較大。該井表層套管采用低密度水泥漿體系，低密度水泥漿的關(guān)鍵在于減輕劑的選擇，且減輕劑需具備以下幾個(gè)特點(diǎn)：①密度低；②抗壓能力強(qiáng)；③穩(wěn)定性好。國內(nèi)外常用的有漂珠低密度水泥漿、膨潤(rùn)土低密度水泥漿及粉煤灰低密度水泥漿，各自的最低密度限制值分別是1.4、1.6、1.55g／cm3。

2 深水水泥漿體系的開發(fā)

2.1 新型密度減輕材料選擇

根據(jù)低密度水泥漿體系對(duì)減輕劑的要求，室內(nèi)研究了中空玻璃微珠PC-P62的相關(guān)物理性能（表1）。作為一種新型的無機(jī)填料，具有密度小，抗壓能力強(qiáng)，穩(wěn)定性優(yōu)異等特點(diǎn)［3］。使用空心玻璃微珠PC-P62配制低密度水泥漿有以下幾個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)：①空心玻璃微珠PC-P62易混合，容易泵送，不可壓縮；②抗壓能力強(qiáng)，不易破碎；③密閉性好，不易被其他流體影響，可以使密度保持穩(wěn)定；④配制的水泥漿具有很好的兼容性；⑤微珠的各向應(yīng)力一致減小了水泥在固化后的收縮；⑥內(nèi)部有少量氣體存在，因此有很好的保溫作用，這樣可以加快水泥的水化速度，使水泥在短時(shí)間內(nèi)就有較高的強(qiáng)度［4］。

表1 PC-P62人造玻璃微珠物理性能

鑒于深水、超深水固井存在表層壓力窗口很窄，海底水泥漿受到的水深壓力高及空心玻璃微珠PC-P62優(yōu)良的性能，因此選擇PC-P62作為新型密度減輕材料。

2.2 水泥漿體系設(shè)計(jì)原則

低密度水泥漿的配制理論為顆粒級(jí)配緊密堆積，即通過合理的調(diào)整水泥漿中的固相材料的粒徑及其分布，使固相顆粒能夠緊密堆積，從而提高水泥漿中的固相體積分?jǐn)?shù)，進(jìn)而配制出低密度高強(qiáng)度的水泥漿。

低密度水泥漿的配制應(yīng)遵循以下幾個(gè)原則：①選擇合適的密度減輕材料，同時(shí)要注意減輕材料對(duì)用水量的要求；②配制的水泥漿應(yīng)具有較好的穩(wěn)定性能，即無游離水，失水量小；③水泥漿稠化時(shí)間可調(diào)；④水泥漿應(yīng)具有較好的流變性能；⑤為使水泥漿具有較高的早期強(qiáng)度，可以適當(dāng)放寬水泥漿失水和游離水等性能要求，但前提是水泥漿性能對(duì)固井質(zhì)量影響較小。

2.3 深水表層水泥漿體系及性能評(píng)價(jià)

根據(jù)LH29-2-2井的實(shí)際井況要求，結(jié)合開發(fā)的新型密度減輕材料，在室內(nèi)做了大量的配方優(yōu)化試驗(yàn)，得出了水泥漿PC-LoLET配方，并對(duì)水泥漿性能進(jìn)行了詳細(xì)的評(píng)價(jià) （見表2）。

首漿：100%G級(jí)水泥＋15%人造玻璃珠PC-P62＋17%增強(qiáng)劑PC-BT1＋1%抑泡劑PC-X66L＋1%消泡劑PC-X60L＋1%早強(qiáng)劑PC-DA92S＋0.6%降失水劑PC-DG72S＋1%早強(qiáng)劑PC-DA93L＋0.9%分散劑PC-DH41L＋20%防竄增強(qiáng)劑PC-GS12L＋淡水

尾漿：100%G級(jí)水泥＋15%人造玻璃珠PC-P62＋17%增強(qiáng)劑PC-BT1＋0.5%抑泡劑PC-X66L＋1%消泡劑PC-X60L＋0.8%早強(qiáng)劑PC-DA92S＋0.45%降失水劑PC-DG72S＋0.8%早強(qiáng)劑PC-DA93L＋3%分散劑PC-DH41L＋淡水 （配方中百分?jǐn)?shù)均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。

表2 水泥漿性能評(píng)價(jià)

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

LH29-2-2井位于香港東南約300km，處于活躍的白云凹陷、白云東凹2個(gè)含油氣系統(tǒng)的交會(huì)處，烴源和油氣充注條件極為優(yōu)越，是油氣運(yùn)移成藏的有利地區(qū)。不同地層鉆井液使用情況見表3，由于年平均海床溫度為5℃，因此固井采用最大地溫梯度0.0439℃／m（表4）；構(gòu)造部位的壓力變化趨勢(shì)正常，為正常地層壓力 （表5），壓力窗口對(duì)應(yīng)的密度范圍在1～1.5g／cm3，在這個(gè)壓力范圍之內(nèi)，不會(huì)把地層壓裂，又不會(huì)造成地層坍塌。

表3 LH29-2-2井不同地層的鉆井液使用情況

表4 LH29-2-2井井溫?cái)?shù)據(jù)表

表5 LH29-2-2井壓力表

候凝時(shí)間30h（現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)作業(yè)，甩鉆桿，下防噴器），探塞深度1432.5m，在水泥塞塞面探壓，確認(rèn)塞面可承9t的壓力。鉆套管附件及水泥塞至1448m，套管試壓每5min壓力2.068×103kPa，每15min壓力3.102×103kPa，符合設(shè)計(jì)。三開鉆進(jìn)中未發(fā)現(xiàn)水泥掉塊。

4 結(jié)論

1）人造玻璃微珠減輕劑相比天然漂珠更適合深水、超深水表層固井作業(yè)。

2）深水低溫表層固井水泥漿體系綜合性能良好，體系穩(wěn)定，在南海LH29-2-2井現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用良好。

［1］Luiz A S R，Junqueira P，Roque J L.Overcoming deep and ultra deepwater drilling challenges［A］.Offshore Technology Conference［C］.Houston，2003-05-05.

［2］Bannerman M，Calvert J，Griffin T.New API practices for isolating potential flow zones during drilling and cementing operations［J］.SPE97168，2005.

［3］Baireddy R R，Ronald J C，Bryan K W.Early-enhanced strength cement compositions and methods［P］.US：6478868，2002.

［4］廖欣譯 .水泥的結(jié)構(gòu)與性能 ［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

［編輯］ 帥群

Application of Deepwater Surface Cement Slurry System in Well LH 29-2-2

FAN Peng，SONG Maolin，LIAO Yibo，WANG Qingshun，ZHAO Hu，LUO Yuwei （First Author' s Address：Shenzhen Base of Division of Oilfield Chemicals COSL，Shenzhen518067，Guangdong，China）

Well LH 29-2-2was a deepwater well in South China Sea drilled by NH8Rig COSL with the water depth of 742m.According to the technical challenge in surface cementing of Deepwater Well LH29-2-2，which included low temperature，narrow window of surface pressure and lost circulation being easily induced，the cement slurry system of deepwater surface cementation was created，which was independently developed by Oilfield Chemistry Institute COSL.The system is characterized by early strength at low temperature，low fluid loss，easily adjusting the thickening time and stable cement slurry system，etc.Field application shows that the cement slurry system can meet the requirements of field operation of the deepwater cementing and it can be widely used in future deep，ultra deep well cementing operations.

deepwater；low temperature；well cementation；cement slurry

TE254

A

1000-9752（2014）04-0095-03

2013-10-31

范鵬 （1983-），男，2005年大學(xué)畢業(yè)，工程師，現(xiàn)主要從事油氣井固井工藝技術(shù)研究與管理工作。