钻井公司QC成果报告优选水泥浆配方提高易漏失井固井成功率

1、 qcqc成果报告成果报告 一、小组概况一、小组概况 二、选题理由二、选题理由 三、现状调查三、现状调查 四、目标确定四、目标确定 五、原因分析五、原因分析 六、制定对策六、制定对策 七、对策实施七、对策实施 八、效果检查八、效果检查 九、巩固措施九、巩固措施 十、活动体会及下一步打算十、活动体会及下一步打算 一、小组概况一、小组概况 小组名称小组名称固井工程技术公司固井工程技术公司qc小组小组注册编号注册编号 课题名称课题名称优选水泥浆配方，提高易漏失井固井成功率优选水泥浆配方，提高易漏失井固井成功率 成立时间成立时间2008年年3月月20日日 课题类型课题类型攻关型攻关型活动时间活动时间2

2、008.4.20至至2008.10.30 小组人数小组人数10人人当年活动次数当年活动次数8次次 获奖情况获奖情况 序号序号姓名姓名年龄年龄文化程度文化程度职称职务职称职务组内分工组内分工备注备注 1周国平周国平44大专大专助理工程师助理工程师组长组长 2李永发李永发38大专大专工程师工程师副组长副组长 3侯占营侯占营47大专大专助理工程师助理工程师组员组员 4沈勇沈勇33大学大学工程师工程师组员组员 5张旭明张旭明37大学大学工程师工程师组员组员 6王翱飞王翱飞34大专大专工程师工程师组员组员 7王刚王刚32大学大学工程师工程师组员组员 8魏群宝魏群宝35大专大专工程师工程师组员组员 9黄志

3、海黄志海33大学大学工程师工程师组员组员 10闫小岗闫小岗32大专大专工程师工程师组员组员 二、选题理由二、选题理由 理由一理由一 理由二理由二 理由三理由三 青海油田正朝着建设千万吨高原油气田宏伟目标青海油田正朝着建设千万吨高原油气田宏伟目标 迈进，建设方对质量工作提出更高的要求。提高固井迈进，建设方对质量工作提出更高的要求。提高固井 质量，打造国内一流国际知名高原钻井品牌是我们的质量，打造国内一流国际知名高原钻井品牌是我们的 目标目标 课题选择课题选择 形势所趋形势所趋 质量要求质量要求 现状需要现状需要 优选水泥浆配方，提高易漏失井固井成功率优选水泥浆配方，提高易漏失井固井成功率 柴达木

4、盆地部分区块处于开发中后期，由于地层的不柴达木盆地部分区块处于开发中后期，由于地层的不 均质和部分区块注采失衡，导致层间矛盾增大；裂缝发育均质和部分区块注采失衡，导致层间矛盾增大；裂缝发育 和连通性较好的高渗透地层，承压能力差，很容易发生漏和连通性较好的高渗透地层，承压能力差，很容易发生漏 失。失。 易漏失井固井经常会再次发生井漏，导致固井水易漏失井固井经常会再次发生井漏，导致固井水 泥返高达不到设计要求，环空窜流严重，影响封固质泥返高达不到设计要求，环空窜流严重，影响封固质 量，导致固井质量不合格。量，导致固井质量不合格。 三、现状调查三、现状调查 柴达木盆地部分区块处于开发中后期，由于地层

5、的不均质和部柴达木盆地部分区块处于开发中后期，由于地层的不均质和部 分区块注采失衡，导致层间矛盾增大；裂缝发育和连通性较好的高分区块注采失衡，导致层间矛盾增大；裂缝发育和连通性较好的高 渗透地层，承压能力差，渗透地层，承压能力差，在钻井过程中，很容易发生漏失，严重漏在钻井过程中，很容易发生漏失，严重漏 失段甚至不能建立循环失段甚至不能建立循环，部分易漏失井段虽然经过多次堵漏，井身，部分易漏失井段虽然经过多次堵漏，井身 质量仍然难以满足固井需要，质量仍然难以满足固井需要，固井时常会再次发生井漏固井时常会再次发生井漏，导致固井导致固井 水泥返高达不到设计要求，环空窜流严重水泥返高达不到设计要求，环

6、空窜流严重，固井质量不合格，固井质量不合格，并且并且 可能在漏失后造成溢流，引起安全隐患可能在漏失后造成溢流，引起安全隐患。影响建设方的整体增产方。影响建设方的整体增产方 案的实施，给公司带来一定的经济损失和不良的影响案的实施，给公司带来一定的经济损失和不良的影响。 四、目标确定四、目标确定 我我qcqc小组本次活动的目标：小组本次活动的目标：通过开展通过开展qcqc活动，将优选水泥浆配方活动，将优选水泥浆配方 ，提高易漏失井固井成功率，形成青海油田易漏失井系统的不同压力水泥，提高易漏失井固井成功率，形成青海油田易漏失井系统的不同压力水泥 浆体系和施工方案，形成适应青海油田易漏失井的固井施工工

7、艺，提高固浆体系和施工方案，形成适应青海油田易漏失井的固井施工工艺，提高固 井工程技术公司复杂井固井的能力，并为钻井过程中水泥浆堵漏提供了强井工程技术公司复杂井固井的能力，并为钻井过程中水泥浆堵漏提供了强 有力的技术保障。有力的技术保障。 目标目标优选水泥浆配方，提高易漏失井固井成功率优选水泥浆配方，提高易漏失井固井成功率 五、原因分析五、原因分析 我我qcqc小组针对易漏失井固井过程中发生漏失进行原因分析如下：小组针对易漏失井固井过程中发生漏失进行原因分析如下： 因果分析图因果分析图 人人 固井过程发生漏失固井过程发生漏失 料料 井漏资料收集不全井漏资料收集不全 施工措施不当施工措施不当 水

8、泥浆密度达不到设水泥浆密度达不到设 计要求计要求 水泥浆无防漏效水泥浆无防漏效 果果 机机 法法 固 井 工 艺 使固 井 工 艺 使 用不当用不当 环环 压力、地层复压力、地层复 杂易发生漏失杂易发生漏失 六、制定对策六、制定对策 通过对影通过对影 响固井过响固井过 程发生漏程发生漏 失的主要失的主要 原因，经原因，经 对策优化对策优化 后，并制后，并制 定对策。定对策。 要因分析及对策表要因分析及对策表 序号序号末端因素末端因素措施措施 是否是否 要因要因 标标 识识 1井漏资料收集不全井漏资料收集不全 做好资料收集工作，资料共做好资料收集工作，资料共 享，为预防井漏做好准备享，为预防井漏

9、做好准备. 非要因非要因 2施工措施不当施工措施不当 施工时派技术人员做好技术施工时派技术人员做好技术 指导工作指导工作. 非要因非要因 3 水泥浆密度达不到设计要水泥浆密度达不到设计要 求求 使用混浆性能优良的水泥车使用混浆性能优良的水泥车非要因非要因 4水泥浆无防漏效果水泥浆无防漏效果 经过室内实验配伍，优选出经过室内实验配伍，优选出 适合现场施工的具体措施，适合现场施工的具体措施， 要因要因 5固井工艺使用不当。固井工艺使用不当。 根据压力、地层特性正确采根据压力、地层特性正确采 取固井施工工艺取固井施工工艺 非要因非要因 6 压力、地层复杂易发生漏压力、地层复杂易发生漏 失失 发生井漏

10、有天然因素和人为发生井漏有天然因素和人为 因素，应以预防为主，尽可因素，应以预防为主，尽可 能避免因人为的失误而发生能避免因人为的失误而发生 井漏井漏 非要因非要因 1、调整井固井防漏配方的研究 针对尕斯深层的地层特点，水泥浆配方体系应该具有良好的流变性、 低失水、合适的稠化时间和可控性、适宜的温度和压力敏感性、具备较 强的封堵效果、早期强度高、防窜效果好、与钻井液的配伍性好等特性， 进行了对比分析，总结和优选配方。其水泥浆体系如下： 配方配方a：1.2%hs-2a+0.6%sxy+0.6%tw-np+1%m-53s+1%f-27a 配方b：1.2%hs-2a+0.6%sxy+0.5%kq-b

11、+1%m-53s+1%f-27a 配方c：1.2%hs-2a+0.6%sxy+0.5%kq-b 配方d：1.8%m-83s+0.6%sxy+1.8%f-17a+2.5%f-27a 配方a是氮气膨胀防窜防漏早强水泥浆体系，具有良好防窜、防漏性能， 配方b是常规防漏早强水泥浆体系，配方c为以前应用的常规高温、高 压水泥浆配方体系，配方d为增韧水膨胀防漏水泥浆体系，也可用在高 温高压的范围内。 七、对策实施七、对策实施 对策实施对策实施 针对水泥浆体系的堵漏作用源于针对水泥浆体系的堵漏作用源于f27af27a油井油井 水泥防漏剂中不同尺寸、不同种类纤维自水泥防漏剂中不同尺寸、不同种类纤维自 身所具有

12、的搭桥成网和不同级配固相颗粒身所具有的搭桥成网和不同级配固相颗粒 的填充特性；当其与水泥浆体作用进入漏的填充特性；当其与水泥浆体作用进入漏 层时可形成层时可形成“滤网结构滤网结构”，增加水泥浆体，增加水泥浆体 的流动阻力，借助于水泥浆的水化胶凝作的流动阻力，借助于水泥浆的水化胶凝作 用和未水化固相颗粒的填充作用，达到堵用和未水化固相颗粒的填充作用，达到堵 漏和提高地层承压能力的目的。室温条件漏和提高地层承压能力的目的。室温条件 下对水泥净浆、漂珠低密度水泥浆体系、下对水泥净浆、漂珠低密度水泥浆体系、 低滤失水泥浆体系和掺有低滤失水泥浆体系和掺有f27af27a防漏增韧水防漏增韧水 泥浆体系的防

13、漏堵漏性能进行了评价。泥浆体系的防漏堵漏性能进行了评价。 对策实施对策实施 防漏水泥浆体系堵塞模拟裂缝试验结果（防漏水泥浆体系堵塞模拟裂缝试验结果（5252） 配方配方 组组 成成 0.7mpa10分钟分钟 承承 压压 （mpa ） 堵塞情况堵塞情况 漏失时漏失时 间间 （s） 漏失量漏失量 （ml） a净净 浆浆5520000完全漏失完全漏失 b常规配方体系常规配方体系7520000完全漏失完全漏失 c防漏、防窜、早强水泥浆体系防漏、防窜、早强水泥浆体系651467.0完全堵住完全堵住 d低密漂珠水泥浆体系低密漂珠水泥浆体系6020000完全漏失完全漏失 e低密、防漏水泥浆体系低密、防漏水泥

14、浆体系702157.0完全堵住完全堵住 掺有增韧材料防漏剂的配方掺有增韧材料防漏剂的配方c c和和e e与配方与配方a a、b b、d d相比，防漏堵漏效果优异，相比，防漏堵漏效果优异， 其其10min10min承压能力达到承压能力达到7mpa7mpa；而常规水泥浆体系和漂珠低密度水泥浆体系在；而常规水泥浆体系和漂珠低密度水泥浆体系在80s80s 内全部漏失，根本不具备防漏堵漏作用。内全部漏失，根本不具备防漏堵漏作用。 对策实施对策实施 防漏水泥浆体系堵塞模拟渗漏试验结果防漏水泥浆体系堵塞模拟渗漏试验结果 (52) (52) 配配 方方 0.7mpa10分钟承压分钟承压 （mpa） 堵塞情况堵

15、塞情况 漏失时间（漏失时间（s） 漏失量（漏失量（ml） a6020000完全漏失完全漏失 b8020000完全漏失完全漏失 c601257.0完全堵住完全堵住 d7020000完全漏失完全漏失 e552007.0完全堵住完全堵住 水灰比水灰比密度（密度（g/cm3）流动度（流动度（mm） 0.460.46 1.881.88 210210 温度温度: 85 压力压力:50mpa 升温速率：升温速率：1.5/min 初稠初稠:17bc 30bc:142 min 50bc:149 min 70bc:151 min :17bc 30bc:142 min 50bc:149 min 70bc:151 m

16、in 100bc:159 min100bc:159 min apiapi失水：失水：93ml 2493ml 24小时强度：小时强度：21.6mpa21.6mpa 2030405060708090100110 -20 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 y (min) x (bc) a 如右图所示，防窜、防漏、如右图所示，防窜、防漏、 早强水泥浆体系的水泥浆稠化早强水泥浆体系的水泥浆稠化 时间时间30bc到到100bc的过渡时的过渡时 间仅为间仅为17分钟，具有理想的稠分钟，具有理想的稠 化过渡时间，良好的防窜、防化过渡时间，良好的防窜、防 漏性能漏性能。 对策实

17、施对策实施 2 2、地层压力系数较低的井配方、地层压力系数较低的井配方 通过室内研究的不断的深入和现场对比、分析， 对水泥浆性能和发气剂的配比关系进行了多次调整， 形成了针对青海油田不同区块、不同井身结构、不 同井深的多种配比关系，并形成了fc系列和tw系列 两套配方体系，该体系通过气体降低水泥浆密度， 能够将水泥浆密度降低至1.0左右，在固井动态过 程和静态候凝过程中都具有良好的防漏失效果，水 泥浆密度降低幅度大、具有膨胀效果。部分化验数 据如下： 对策实施对策实施 配配 方方 温温 度度 压压 力力 mpampa 升温升温 速率速率 /m/m inin 水灰水灰 比比 初初 稠稠 稠化时间

18、稠化时间 minmin 发泡发泡 密度密度 g/cmg/cm3 3 基浆密基浆密 度度 g/cmg/cm3 3 1.5%tw-701+1.0%tw-1.5%tw-701+1.0%tw- 702+2%tw-703+10%pz702+2%tw-703+10%pz 353513131.51.50.60.62020 30bc30bc：139 50bc139 50bc： 150 100bc150 100bc：182182 1.391.391.701.70 2%tw-701+1.0%tw-7022%tw-701+1.0%tw-702 +2%tw-703+10%pz+2%tw-703+10%pz 35351

19、3131.51.50.60.62020 30bc30bc：146 50bc146 50bc： 167 100bc167 100bc：195195 0.920.921.701.70 4%fca+0.5%fcb4%fca+0.5%fcb +2%fcf+10%pz+2%fcf+10%pz 303010101.51.50.60.62020 30bc30bc：123 50bc123 50bc： 135 100bc135 100bc：164164 0.940.941.691.69 2%fca+1%fcb+2%fcf2%fca+1%fcb+2%fcf353515151.51.50.460.46 30bc30

20、bc：100 50bc100 50bc： 116 100bc116 100bc：156156 0.880.881.881.88 3%701+0.5%7023%701+0.5%702 +2%703+10%pz+2%703+10%pz 353512121.81.80.60.61414 30bc30bc：137 50bc137 50bc： 148 100bc148 100bc：164164 1.021.021.691.69 3%fca+0.5%fcb+2%7033%fca+0.5%fcb+2%703353513131.81.80.460.461818 30bc30bc：182 50bc182 50b

21、c： 190 100bc190 100bc：201201 1.051.051.881.88 2%fca+1%702+2%7032%fca+1%702+2%703353513131.51.50.460.461.51.5 30bc30bc：111 50bc111 50bc： 123 100bc123 100bc：129129 0.980.981.881.88 对策实施对策实施 化化 验验 类类 型型 水水 泥泥 配配 方方 化验化验 温度温度 化化 验验 压压 力力 mpmp a a 初初 稠稠 bcbc 3030 bcbc minmin 5050 bcbc minmin 100100 bcbc

22、minmin 24h24h 强强 度度 mpampa 48h48h 强强 度度 mpampa 水水 灰灰 比比 流流 动动 度度 稠稠 化化 g g高高 4%fca+0.5%fcb+2%fcf+104%fca+0.5%fcb+2%fcf+10 %pz%pz 30305 51515128128159159239239 4.64.67.27.20.60.6 2424 cmcm 以以 上上 g g高高 +1.5%fca+1%fcb+2%fcf+1+1.5%fca+1%fcb+2%fcf+1 0%pz0%pz 404020208 8110110127127147147 g g高高 +3%fca+0.5

23、%fcb+2%fcf+1+3%fca+0.5%fcb+2%fcf+1 0%pz0%pz 30306 62020158158171171190190 对策实施对策实施 3 3、地层压力系数中等的井配方、地层压力系数中等的井配方 利用紧密堆积理论对低密度固井水泥浆进行了优 化设计，选用微硅与pz粒子双向配接为主体的低密度 水泥浆体系。通过正确选择干混物料的组分，使之具 有优化的颗粒级配，胶凝材料中大小颗粒互相填充， 采用了微硅极细胶凝材料颗粒与水泥、pz粒子相互配 接填充，既增加颗粒斥力又产生滚珠效应，在保证水 泥浆流变性的情况下，增加单位体积水泥浆中的固相 量，使体系达到紧密堆积的效果。 对策实

24、施对策实施 密度密度 g/cmg/cm3 3 稠化时间稠化时间 minmin 30bc30bc时间时间 minmin apiapi失水失水 mlml 自由水自由水 1.41.412812811511582820 0 1.51.514514512712750500 0 1.61.614314312512532320 0 对策实施对策实施 基本配方 养 护 温 度 （） 2 4 h 强 度 （pma） 4 8 h 强 度 （pma） 水 泥 + 粉 煤 灰 + 降 失 水 剂+早强剂 505.28.4 水泥+pz粒 子+搬土+降 失 水 剂 + 早 强剂 506.88.6 泡沫水泥 509.010

25、.2 水泥+微硅+降 失水剂+pz粒 子+分散剂+增 强材料 5014.415.6 由右表可以看出，掺入由右表可以看出，掺入 微硅增强材料配制的水微硅增强材料配制的水 泥浆在不加早强剂情况泥浆在不加早强剂情况 下其抗压强度明显高于下其抗压强度明显高于 其它体系的低密度水泥其它体系的低密度水泥 浆浆( (由于该水泥浆体系可由于该水泥浆体系可 根据现场实际需要比重根据现场实际需要比重 任意可调，故实验时选任意可调，故实验时选 用用20%20%微硅微硅+10%pz+10%pz粒子进粒子进 行强度对比行强度对比) )，其强度性，其强度性 能满足目的层封固射孔能满足目的层封固射孔 要求（一般大于要求（一

26、般大于14mpa14mpa） ，而其它水泥浆体系均而其它水泥浆体系均 达不到这一要求。达不到这一要求。 对策实施对策实施 八、效果检查八、效果检查 以以tw-nptw-np油井水泥氮气膨胀剂、油井水泥氮气膨胀剂、f27af27a油井水泥防漏增油井水泥防漏增 韧剂和韧剂和m-53sm-53s油井水泥早强剂为主的氮气膨胀防漏早强水油井水泥早强剂为主的氮气膨胀防漏早强水 泥浆体系：具有流变性能好、膨胀抗窜、防漏堵漏效果泥浆体系：具有流变性能好、膨胀抗窜、防漏堵漏效果 优异和水泥石早期强度明显提高等特点。通过室内实验优异和水泥石早期强度明显提高等特点。通过室内实验 检测和尕斯库勒检测和尕斯库勒e e3

27、 31 1区块的现场应用并结合综合防漏措施区块的现场应用并结合综合防漏措施 的运用，能够满足青海油田尕斯库勒的运用，能够满足青海油田尕斯库勒e e3 31 1油藏高温高压深油藏高温高压深 调整井易漏地层的固井施工的技术要求。调整井易漏地层的固井施工的技术要求。 20082008年，使用该类水泥浆体系共固井年，使用该类水泥浆体系共固井3030口，发生固口，发生固 井施工过程中漏失井施工过程中漏失 1 1 口，漏失率大幅降低。口，漏失率大幅降低。 效果检查效果检查 年年 度度固井数固井数(井井) 固井井漏（固井井漏（%） 2004年年919 2005年年1225 2006年年1434 2007年年

28、176 2008年年303 在油砂山浅层、狮子沟油田、花土沟油田底层压力系数较在油砂山浅层、狮子沟油田、花土沟油田底层压力系数较 低的固井固井施工中，泡沫水泥浆体系结合综合防漏措施的运低的固井固井施工中，泡沫水泥浆体系结合综合防漏措施的运 用，用，20072007年共进行年共进行 4141口，其中漏失口，其中漏失6 6口。口。20082008年共固年共固4 4口如表口如表 效果检查效果检查 年度固井总数漏失情况漏失比例 2006年541528% 2007年41615% 2008年400 泡沫水泥的应用，较好的解决了青海油田浅、中层低压漏泡沫水泥的应用，较好的解决了青海油田浅、中层低压漏 失井的

29、固井问题失井的固井问题，比原有其它低密度水泥及常规固井措施有明，比原有其它低密度水泥及常规固井措施有明 显的防漏失优势，固井质量也达到原先的预想，避免了固井补显的防漏失优势，固井质量也达到原先的预想，避免了固井补 救措施造成的费用，救措施造成的费用，并在青海油田首先使用泡沫水泥浆全井封并在青海油田首先使用泡沫水泥浆全井封 固，在油层也收到较好的应用效果。固，在油层也收到较好的应用效果。 柴东气田柴东气田水泥浆在固井施工期间发生漏失井占水泥浆在固井施工期间发生漏失井占39%39%，并且，并且 为保证水泥浆胶结质量，在施工水泥浆体系中采用的为保证水泥浆胶结质量，在施工水泥浆体系中采用的1.89g/

30、cm1.89g/cm3 3 水泥浆常规密度，加大了地层漏失的可能性的情况下水泥浆常规密度，加大了地层漏失的可能性的情况下, ,比往年比往年 的固井施工期间发生井漏占的固井施工期间发生井漏占56%56%以上有所降低。水泥浆返至上以上有所降低。水泥浆返至上 层套管内达层套管内达89%89%。20082008年目前东部气田共固井年目前东部气田共固井6060口，其中发生口，其中发生 漏失造成返高不够的共漏失造成返高不够的共5 5口井口井, ,比往年大幅度降低。比往年大幅度降低。 效果检查效果检查 效果检查效果检查 年度年度 固井数固井数( (井井 ) ) 固井井漏固井井漏堵漏费用（元）堵漏费用（元） 20052005年年4924922929569270 569270 20062006年年5695693838745940 745940 20072007年年7027029 9176670 176670 20082008年年7427426 6117780 117780 九、巩固措施九、巩固措施 1.1.氮气膨胀