摘要:南海地区被证实富含油气资源和天然气水合物资源，在油气钻井过程中常钻遇水合物地层。固井作业是油气开发的重要环节，在深水钻井中，固井过程中水泥水化放热可能引发水合物的分解，降低地层稳定性，甚至影响固井质量。本研究采用数值模拟方法，以南海神狐海域GMGS-1工程SH7站位水合物地层为对象，建立了固井数值模型，分析了固井过程中水泥浆侵入水合物地层所引发的问题及固井工艺参数的影响。研究发现，水泥水化放热速率的增加会显著提前反侵现象的发生时间，增加反侵量；固井压差对反侵现象影响较小，但超过一定阈值后会抑制反侵；延长保压时间会显著推迟反侵的起始时间，减少反侵量。因此，在实际工程中，建议采用低水化热水泥，适当延长保压时间，并在早期阶段避免过高的固井压差，以减少水合物的分解，降低反侵现象的发生。本研究为水合物地层的固井作业提供了理论基础，对提高固井作业的安全性和效率具有重要意义。

摘要:针对目前高温水泥浆抗高温外掺料以石英砂为主，水泥石200 ℃下高温强度衰退导致环空密封失效问题，研发了具有水化活性的富硅铝材料，其加量占水泥30%~70%时200 ℃×20.7 MPa×30 d下水泥石高温强度不衰退；将富硅铝材料作为水泥石高温强度稳定材料，优选配套外加剂，构建了富硅铝基超高温固井水泥浆体系，100~200 ℃下API失水量<50 mL，稠化时间150~500 min可调，水泥浆综合性能良好；水泥石200 ℃×20.7 MPa养护10、60、120、180 d抗压强度均>26 MPa，未见高温强度衰退。超声波强度曲线显示600 h内水泥石强度持续增长直至稳定发展，水泥石高温力学性能优异。SEM和XRD分析表明富硅铝材料参与水泥水化反应，消除体系中氢氧化钙，生成高温性能优良的铝氧四面体和硅氧四面体相互键接的空间三维网状结构，以及托勃莫来石、钙硅铝石等水化产物维持水泥石的高温强度稳定，水泥石结构致密。该水泥浆体系在干热岩固井中应用1个井次，固井质量优质，截至目前1000 d水泥环密封良好。

摘要:油气井漏失是钻井中常见的问题，解决这种问题最常见的方法是利用水泥进行封堵。然而，普通水泥自重大易导致堵漏失败，低密度水泥由此在堵漏中得到了快速推广。应用中认识到低密度水泥与缓凝剂的适配性尤为重要，缓凝剂会严重影响水泥性能。针对上述问题，制备了一种低密度水泥用缓凝剂。红外和热重结果表明，缓凝剂的制备达到了理想效果，抗温性能为450 ℃。高温高压稠化仪测试结果显示，在120 ℃、68 MPa条件下，0.4%缓凝剂的缓凝时间为225 min，具备良好的缓凝效果。通过使用六速粘度计、稠化仪和无侧限抗压仪，研究了缓凝剂对低密度水泥浆液常规性能的影响，实验结果证实，不同浓度的缓凝剂对水泥的流变性和抗压强度不产生显著影响，温度的升高会缩短水泥浆液的稠化时间。制备的缓凝剂与低密度水泥一同进行了现场应用，结果证明，该缓凝剂效果优异，满足现场施工需求，值得进一步推广。

摘要:在我国青海、新疆等干旱地区，部分矿区现场水为卤水，含盐量较高，水泥堵漏时需要采用盐水配制水泥浆。室内通过对多种水泥外加剂的优选，研制了一套地质钻探堵漏用盐水水泥浆体系，对其常规性能和堵漏性能进行了综合评价。结果表明：该体系具有良好的流动性、降失水性和沉降稳定性；早期抗压、抗折强度更大，终凝时间更短，5%氯化钠对于水泥浆有明显的早强、促凝作用；在30 MPa、45~75 ℃下的稠化时间为110~170 min，浆体稳定，稠化特性良好，可有效封堵1~3 mm的孔板、缝板。盐水水泥浆体系在类似地区的裂缝性地层堵漏作业中将有良好的应用前景。

摘要:针对页岩油水平井水平段长、井眼条件复杂、套管居中难度大、顶替效率低、水泥体系性能要求高等制约固井质量提高的难题，开展钻井参数与钻具组合协同优化技术研究，优化钻具组合，满足提高固井质量对井眼清洁的要求，通过顶替效率模拟研究设计了理想套管居中度，并以此优选了整体冲压螺旋半刚性扶正器和清水顶替预应力固井技术，基于韧性化改造技术提高水泥石强度，降低杨氏模量，改性水泥石可以满足页岩油井水力压裂要求。使用上述页岩油水平井固井工艺配套技术，确保了GY5-1-4H井固井质量合格，为长水平段水平井固井提供了一套可借鉴的固井关键技术。

摘要:借鉴复杂地层高压旋喷护壁堵漏技术设计了一种带有特殊喷嘴的旋喷钻具，在复杂地层钻进，尤其是多层段复杂地层和深部复杂地层钻进时，泥浆护壁失效的情况下，将该钻具下到复杂孔段，利用泥浆泵将水泥浆液压入，通过旋喷钻具连续旋转喷射出高压水泥浆切割坍（垮）塌孔段孔壁，使不稳定孔壁的破碎岩土崩落掉块与水泥浆混合，候凝后，在坍（垮）塌孔段形成直径不规则的柱状水泥岩土混合体，重新钻穿后，形成有一定强度的“水泥套管”，从而达到同径护壁堵漏的目的。详细介绍了该项技术的旋喷钻具的设计、水泥浆液配方、工艺原理、技术要点、操作要领及生产应用效果。

摘要:温敏形状记忆聚合物是形状记忆材料的一种，其结构中存在记忆起始形状的固定相和随温度变化能可逆地固化和软化的可逆相。本文将这种材料性能应用于石油工程的固井领域，利用温敏聚合物温敏形变的特点，在井下温度升高时激发粒子形变形成大形变体，为封堵漏失层提供架桥结构，解决固井水泥浆防漏堵漏效果差、水泥车不能泵送较大尺寸颗粒的难题。研制的温敏堵漏材料初始粒径1 mm，达到温敏点后体积形变膨胀，应用温度60~140 ℃，加量0~2% BWOC；据此构建的温敏堵漏水泥浆体系，能有效封堵2 mm的缝隙板，承压7 MPa。温敏堵漏水泥浆先后在东北分公司北209井、北8井、北213-1井等的尾管或油层固井中进行了现场应用，尤其在北213-1井的固井堵漏过程中有效解决了固井漏失难题。

摘要:合理的颗粒级配是提高固井水泥环内部密实度、早期力学强度和界面胶结能力的关键。基于此，本文从几种典型的连续颗粒级配的紧密堆积理论中优选出DFE进行固井水泥浆体系设计，并通过大量实验首次确定了适宜G级油井水泥基深水固井水泥浆体系设计的n值最优范围：0.33~0.40。结合激光粒度分析仪实测结果，在粒径≤3.38 μm、3.38~70.70 μm、≥70.70 μm三个范围内依次采用纳米CaCO3（nano CaCO3，以下简称“NC”）、G级油井水泥和漂珠，并按DFE（n=0.33~0.40）体积分布曲线进行混配。在此基础上，提出一种密度为1.50 g/cm3的低成本低温早强三元固相级配水泥浆体系，并与漂珠二元固相水泥浆体系和NC二元固相水泥浆体系的性能进行对比。研究结果表明：该三元体系水泥石的抗压强度、抗折强度和二界面胶结强度相比于漂珠二元体系和NC二元体系分别提高了7%~21.1%、13.4%~51.9%和41.4%~122.2%。三元体系的固井水泥石在垂向上的最大密度差为0.022 g/cm3。基于DFE设计的三元体系具有良好的流变性、稳定性和力学性能。DFE对于多元固井水泥浆体系的设计和应用具有一定的指导意义，在保证低密度的前提下能够有效地提高固井水泥石的早期强度和综合性能。

摘要:为解决在普通硅酸盐水泥（P.O42.5）或混凝土施工中遭遇低温环境而不能顺利凝固的问题。对普遍使用的硅酸盐水泥进行了基础性能测试试验，使用早强剂与高效减水剂对水泥进行调整性能，寻找出最佳的调整方案，对比调整前后水泥浆及水泥石强度等各项数据。结果表明10%早强剂、2‰JSS高效减水剂的调整方案较好地改善了水泥浆的流动性、凝结时间、水化热放热速率、结石率及水泥石的早期强度等问题。研究成果对低温条件下的混凝土施工有一定的参考价值。

摘要:蒙阿左地1井一开表层套管固井施工采用插入法固井工艺，解决了长井段不稳定地层作业风险高、套管内外环空大、作业时间长等难题。根据插入法固井工艺的特点制定了相应的技术、管理措施，取得了较好的固井质量，施工效率提高了42%，施工成本降低了30%。在银额盆地完成大直径、长井段不稳定地层的表层套管固井施工，为该区固井施工提供了宝贵的经验。