采用固并泡沫水泥提高复杂条件下的建井质量

2005/7/25 17:08:48

    在永冻告层条件下钻井、固井和采油时，由井眼附近岩层解冻和反复冻结引起的复杂情况屡见不鲜。为了预防这类复杂情况，永冻岩层与井内液流或气流必须隔热。为此推荐了几种方法。但是，仍然解决不了建并期间井的隔热问题，再次冻结引起的复杂情况经常发生。
    为了解决这个问题，可以利用导热系数低的固井材料，而泡沫水泥就是其中最廉价和最有效的一种。本文对油井周围永冻岩层采用泡沫水泥进行照热的效率作了计算。
    莫斯科古勃金石油化学和天然气工业学院首先研制了“Asporam”泡沫水泥，并且建议实际应用。由于采用了钾碱混合液(K四P)，使泡沫水泥在零下温度也达到了正常初凝和终凝。添加液态乳化剂，使水泥浆和水泥石中的分散气泡有一部分稳定下来，从而提高隔热性能。为了增加水泥浆的稳定性，以提高其保持气体的能力，必须添加固体微粒乳化及粗粒乳化机这种乳化剂对水泥浆组分具有结晶化学活性，而对液态乳化剂极性基因则具有表面活性。为了保证水泥石在长期内共有低的导热性，水泥浆的组分中应有聚合淤积添加物(例如有机硅液体)，当该添加物在水泥石结构中聚合时，极大地降低了它的水、气渗透率。了，但是，对冻层融化时发生的物理过程研究得不够深入。

    “Asporam”泡沫水泥最重要的性能是易于调整的低比重和良好的冲淤能力，这就使水泥浆在冻层下的异常低压及漏央条件下避免上返不足。在不同地区采用这种水泥的低、向温变性固了几口井，积累了一定的经验。根据使用结久这种水泥浆由苏联地质部、石油工业部和天然气工业部组成的联合委员会鉴定通过，并由苏联国家计划委员会建议广泛应用。美国哈里伯顿公司推苏了类似的“Asporam”泡沫水泥,并且湘当广泛地运用于各种条件不同的并。
    萨莫特格尔N42井和中丘格226井于l977—78年开始利用低温“Asporam”水泥浆固表层套管。水泥浆的组分中包括批量生产的“冷”井水泥和向标号的波特兰建筑水泥，这两种水泥台丁氧基矽粉、防冻钾碱混合液、液态乳化剂一一易位钾碱混合液起泡“Asporam”一200”型表面活性剂、聚合有机硅添加物rx—2K—94(疏水有机硅液—94)及用ynx—80压缩机和增压装置压入的空气。根据制订的工时，当水泥浆的气化程度为8—16时，固表层套管的质量就好，并能保证并隔热。
    在已研究的各种情况7，唯独中丘格226并采用泡沫水泥保护并眼周围的永冻岩层未经
预热。在这见，矿场试验具有先决的性质。这口探并是在建成试采后暂时关闭的。在此期间，未曾发现永冻层融化与冻结引起井口土壤塌陷、套管不密封及形成喇叭口这样的情况。因此，在这样的条件下采用泡沫水泥，有可能使井隔热，免于发生与永冻层有关的复杂情况。而利用其他方法使井隔热，实际上是不可能的。
    萨莫特洛尔1442并中有一部分地质剖面的特征是零上温度低，利用泡沫水泥隔热既可能提高井门采出油的温度。
    为了论证进行复杂而昂贵的矿场试验，当用普通水泥和“Asporam”泡沫水泥封固表层套管时，必须考虑钻开永冻层井的热作用。为此，曾利用莫斯科古勃金石油化学和天然工业学院根据冻层巾冰的融化和冻结现象的试验研究而编制的程序计算这个过程。关于井与永冻岩层间的热作用问跟早已用数学方式求解了，但是，对冻层融化时发生的物理过程研究得不够深入。

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