深水固井比陆地固井和常规海洋固井要困难和复杂,在深水温度、水合物、浅水流、破裂压力以及地层性质等许多变量参数变化的情况下,选择水泥浆体系,应尽可能把问题设想得更加复杂一些,结合室内的大量模拟实验,以确定水泥浆的参数变化和体系配方。通过体系的性能分析可以发现,不同的水泥浆体系适用于不同的深水环境作业。快凝石膏水泥体系对温度敏感性较差,在密度较高、温度较高的情况下其抗压强度发展基本满足深水固井要求,但不适合温度较低的情况;高铝酸盐水泥浆体系在抗压强度和水泥浆凝胶强度发展方面对深水固井有利,但对温度较为敏感,对环境及其他侵污敏感,水化放热过高过快。硅酸铝水泥适用于深海或寒冷环境中的井眼和易于发生流体侵入情况的井眼固井。充气泡沫水泥浆体系凝胶强度发展快,密度较低,对浅水流控制效果较好,但是体系配制复杂且配制成本高,密度波动随设备的参数调整也较大。PSD、OPSD水泥体系对温度的敏感性适中,抗压强度发展较快,是深水固井可供选择的水泥浆体系。针对深水固井难点,结合国外深水固井的成功经验,在考虑深水井场调查结果的基础上选择适合的水泥浆体系,同时,在选择深水固井水泥浆体系时,应该综合考虑井井况和需求,水泥浆体系的性能、方便性及施工费用等多种因素,在水泥浆体系满足需求的前提下,尽可能使体系简单易行,可调节性强,成本低廉,稠化时间安全和抗压强度较快较高,从而保证深水固井质量。
海洋深水环境给钻井作业带来了很大的挑战,使固井面临更多难题。通常情况下,深水固井会遇到以下问题:
①海水温度降低,中国南海1 500 m水深的海床温度可到3℃左右,有些海域低于0℃,这种低温环境会使固井时水泥浆流动性变差,低温水化缓慢,强度低。
②深水表层地层一般疏松不稳定,破裂压力低、孔隙压力高,使得压力窗口窄,易发生漏失。(www.daowen.com)
③深水表层中有可能存在浅层水或浅层气,它们会对钻井造成很大的危害。
④在高压低温条件下,地层中的气体侵入钻井流体后,易形成气体水合物,阻塞循环通道。
因此,需要思考如何让水泥浆在不同低温下都能变现出稳定的性能。深水结构管固井水泥浆体系须着重考查的正是水泥浆在不同温度下所变现出来的性能。因关系到现场施工的安全性,对于温度与水泥浆性能变化规律性的把握尤显重要。
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