超高温固井水泥浆降失水剂的合成与性能

为实现超深井与复杂井超高温固井水泥浆体系的构建目标,突破常规固井水泥浆降失水剂的超高温控失水瓶颈,研制开发了超高温水泥浆降失水剂F-SHT,并对其进行了结构表征与性能评价。结果表明,F-SHT的数均分子量为21 475 Da,表观黏度低,不影响水泥浆的配制;在温度达到294 ℃时开始发生明显热失重,表明其分子链热稳定性良好;有效控失水温度可达240 ℃且可抗饱和盐水,采用水泥浆静态失水量评价方法,测得240 ℃/6.9 MPa下饱和盐水水泥浆API失水量为38 mL。测试了F-SHT在水泥浆体系中的综合性能,停开机、稳定性与API失水评价结果均合格。F-SHT在河探1井Φ177.8 mm尾管固井中成功应用,结果表明F-SHT现场适应性良好,固井质量良好,同时为超深层油气资源的勘探开发提供了有力支撑。      

抗循环温度210℃超高温固井水泥浆

随着勘探开发不断向深层迈进,超深井、超高温井逐渐增多,超高温对水泥浆抗温能力提出了更高挑战。为了解决现有水泥浆体系抗高温能力差的问题,研制了抗高温降失水剂DRF-1S、抗高温缓凝剂DRH-2L及其他配套抗高温水泥外加剂,并形成了超高温常规密度固井水泥浆,在室内对该水泥浆的性能进行了评价结果表明,该水泥浆能够满足井底循环温度210℃、井底静止温度230℃的固井要求,水泥浆API失水量可以控制在100 mL以内,稠化时间可调,高温沉降稳定性不大于0.04 g/cm3,230～250℃超高温下水泥石强度高且不衰退。该水泥浆在华北油田杨税务地区高温深井安探4X井φ127 mm尾管固井进行应用,固井质量优质,为该地区勘探开发提供了固井技术支撑。      

侧链对油井水泥降失水剂性能的影响及机理研究

为明确共聚物型油井水泥浆降失水剂的构效关系以及指导新型抗超高温耐盐降失水剂的分子结构设计,通过分子动力学模拟和实验相结合的方法研究了侧链结构对共聚物型降失水剂性能的影响及其抗温耐盐作用机理。实验结果表明,刚性苯环侧基的引入降低了240 ℃养护后淡水/饱和盐水水泥浆的API失水量,表现出优异的抗超高温耐盐性能。通过分子动力学模拟结果表明,刚性苯环侧基的引入增大了共聚物链段的回转半径,并减弱大量反离子（Na+和Ca2+）存在时对共聚物功能基团的去水化作用。这有利于降失水剂在水泥颗粒表面的吸附和水化,并充分发挥其原有使用效能。      

新型固井用超高温降失水剂C-FL94的研究

为了解决200℃以上超高温固井降失水问题,以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)和腐殖酸钠为原料,合成了一种超高温固井用降失水剂。通过水泥浆性能评价,发现其在超高温条件下有较强的控制失水能力,添加有该产品的水泥浆稠化时间可调、抗压强度发展迅速,与不同的水泥浆体系配伍性好,是一种综合性能优良的产品。     

三元共聚物抗盐降失水剂在塔河油田石炭系盐层固井中的应用

塔河油田石炭系盐层分布广泛,以纯岩盐为主,埋深在5100～5400 m之间.由于井深,井底温度高,石炭系盐层蠕动能力很强,在未下套管的裸眼中,导致盐层井段水泥浆封固质量较差,并存在不同程度的套管变形或挤毁现象,造成许多井没有完成地质任务. 研究评价了三元共聚物降失水剂DZJ-Y及其优化含盐水泥浆体系.结果表明,三元共聚物降失水剂具有良好的抗盐能力,在饱和盐水条件下能够较好地控制水泥浆失水.在塔河油田T914井φ 244.5 mm/φ 250.8 mm组合技术尾管固井取得成功,盐层段固井质量为优质.现场应用表明,抗盐水泥浆体系具有良好的流动性,失水控制良好,稠化时间可调;水泥石强度普遍较高,有利于提高水泥环的胶结质量;该水泥浆浆体均很稳定,没有析水和沉降;API失水量低,且能产生微膨胀,有助于提高固井质量.该抗盐降失水剂有效地提高了塔河油田石炭系盐层井段固井胶结质量.     

抗高温抗盐降失水剂DRF-100L的研制及性能评价

中国使用的降失水剂普遍存在抗高温、抗盐能力差的问题,因此采用水溶液自由基聚合法制备出了油井水泥抗高温、抗盐降失水剂DRF-100L.DRF-100L为多元共聚物,抗高温能力达到180℃;能将淡水及盐水水泥浆的API失水量控制在100 mL以内;对水泥水化影响较小,对水泥石的强度发展无不良影响;以DRF-100L为主剂的常规密度水泥浆及高密度水泥浆均具有良好的综合性能,能够满足深井、超深井、复杂地层固井的需要.     

普光气田固井水泥浆技术

普光气田具有井深、井底温度高、压力高,地层压力系统复杂等特点,钻井过程中井壁垮塌、井漏、井喷现象严重.为满足气藏开发的需要,要求各层套管固井水泥浆必须返至地面,形成了固井超长封固段,固井难度较大.因此开展了水泥浆防窜、防漏、抗高温稳定性研究,探索出了适合该地区各层套管固井的水泥浆配方,即：低密度水泥浆（G级油井水泥＋漂珠＋填充剂＋早强剂＋降滤失剂＋分散剂）,中温高密度水泥浆（G级油井水泥＋降失水剂＋膨胀剂＋分散剂＋缓凝剂＋沉降稳定剂）和高温高密度水泥浆（G级油井水泥＋降失水剂＋膨胀剂＋分散剂＋缓凝剂＋沉降稳定剂＋石英砂）.经不同完井方式的固井应用,固井施工一次成功,固井质量合格.     

盐膏层固井用降失水剂的研究与应用

针对塔里木油田库车山前高压天然气井盐膏层溢漏同存、安全密度窗口窄等固井难题,通过优选功能性单体,合成了具有耐温抗盐且分散性好等特性的降失水剂FL-A。红外光谱分析结果表明,单体均参与了聚合反应;热重分析结果表明,FL-A具有良好的耐热性能,耐温达300 ℃;水泥浆性能评价表明,该降失水剂控失水性能好,抗盐达饱和,与其他外加剂配伍性好,稠化线型正常。采用该降失水剂配制的密度为2.3～2.6 g/cm3含盐高密度水泥浆体系在105～180 ℃高温下具有液固比低、失水量小、沉降稳定性好、流变性能优、强度发展快等特性。在盐膏层固井应用10余井次,封固质量良好,高压盐水均得到有效封隔。      

海上超高温高压探井弃井水泥塞技术

莺琼盆地超高温高压探井高密度弃井水泥塞面临着流动性与沉降稳定性矛盾突出,水泥石强度易衰退,封固段长,温差大,顶部强度发展缓慢,安全密度窗口窄,水泥浆漏失与气窜风险并存等难题。通过使用球形微锰矿加重水泥浆,改善高密度水泥浆流变性,同时提高其沉降稳定性,优选高温成膜防气窜剂,降低气窜风险,优化硅粉加量,提高水泥石高温抗压强度,强化隔离液防漏性能,配合挤入式固井注水泥塞工艺,形成了一套莺琼盆地超高温高压弃井水泥塞技术。该技术在莺琼盆地应用最高井底静止温度达213℃,水泥浆最高密度达2.50 g/cm3。现场应用表明,弃井水泥塞流动性及沉降稳定性好,高温强度发展快且不衰退,稠化时间稳定,具有良好的防窜及防漏能力,均成功封固住高压气层。      

超高温钻井液降滤失剂FLA240合成与评价

采用氧化-还原引发体系,以丙烯酰胺、丙烯酰氧异丁基磺酸、丙烯酸和N、N-二甲基丙烯酰胺等单体为原料,合成了低相对分子质量的多元共聚物超高温钻井液降滤失剂FLA240,借助红外光谱和热分析研究了FLA240的结构和热稳定性,分析了其抗温机理,初步评价了FLA240的钻井液性能。结果表明,FLA240热稳定性好,与其它处理剂配伍性好,作为钻井液处理剂在淡水、盐水和饱和盐水钻井液中均具有较好的降滤失作用,经过240 ℃超高温老化后的能较好的控制钻井液的滤失量,在密度2．25g／cm^3饱和盐水钻井液中,当加量由1．0％增加到4．0％时,可以使钻井液高温高压滤失量由110ml降至6ml,体现出了良好的抗温性能。     

抗高温水泥浆降失水剂（YJS—L）的合成和评价

目前固井作业常用的高温降失水剂均存在不同程度的缺陷,因此采用水溶液聚合法,以刚性单体(Y)、磺酸盐单体(J)和羧酸类单体(S)为主要原料,合成了一种新型抗高温降失水剂(YJS-L).对其降失水性能进行了评价,初步讨论了其降失水机理.结果表明,加有YJS-L的水泥浆在180℃温度下仍具有良好的流变性和沉降稳定性且析水量低,而且YJS-L对水泥石抗压强度无不良影响.     

耐高温油井水泥降失水剂的合成和性能

针对目前的AMPS共聚物固井降失水剂存在对水泥浆稠化时间影响大、耐高温能力差等问题,选择了具有特殊官能团的单体,以AMPS、N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)、3-烯丙氧基-2-羟基-1-丙磺酸(AHPS)和AA为原料,合成了新型油井水泥降失水剂SCF,并通过红外光谱和热失重分析对共聚物的结构及耐热性能进行了表征。评价了添加降失水剂SCF的水泥浆综合性能。结果表明,加有3%~6% SCF的水泥浆API失水量可以控制在50 mL以下,抗温可达180℃;使水泥浆的稠化时间稍有延长,在100℃、加量为6%时,延长52 min,抗压强度略有降低,抗析水能力增强;其抗盐能力可达到36%。分析结果表明,该降失水剂靠改变滤饼的电性质和增加水泥浆体相黏度来实现对失水的控制。得出,该降失水剂合成工艺简单,综合性能良好,具有良好的应用前景。     

新型耐高温油井水泥降失水剂的合成及性能研究

为提高普通油井水泥降失水剂的抗温性能,以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)和N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)为原料,合成了AMPS/AM/AA/NVP四元共聚物耐高温油井水泥降失水剂,研究了反应单体浓度、单体配比、引发剂浓度等因素对降失水剂性能的影响,考察了降失水剂的耐温耐盐性及其对水泥浆性能的影响。结果表明,降失水剂的最佳合成条件为:单体加量15%,单体组成为:60%AMPS、20%AM、15%AA、5%NVP,引发剂、交联剂(N,N-亚甲基双丙烯酰胺)和分子量调节剂(甲基丙烯磺酸钠)加量分别为单体总量的1%、0.15%和0.8%,pH=7,反应温度60℃,反应时间4 h。该降失水剂具有优良的耐温耐盐性能,耐温可达180℃,在36%NaCl溶液中添加3%降失水剂即可使水泥浆API失水量降至46 mL。在180℃、降失水剂掺量为4%时,水泥浆API失水量为48 mL、稠化时间为308 min、水泥石抗压强度为32.5 MPa,满足高温条件下的固井施工要求。     

胜科1井超高温水泥浆体系的设计与应用

针对胜科1井井深、井底温度高,而且底部有盐水层的实际情况,合成了新型超高温缓凝剂、抗盐降失水剂,室内试验表明两者具有较好的抗高温耐盐性能及良好的配伍性能。针对水泥石出现的分层现象,通过添加热稳定剂提高了其热稳定性和抗压强度;通过超高温水泥浆体系试验,设计出了胜科1井尾管固井水泥浆,试验表明该水泥浆性能稳定,稠化时间可调,失水量、游离液、抗压强度等指标完全达到设计要求,并成功进行了胜科1井尾管固井作业。胜科1井的现场应用证明,该超高温水泥浆体系能满足超深井固井需要,可在胜利油田及其他地区的深井、超深井固井作业中推广应用。     

耐高温油井水泥降失水剂的合成和性能

针对目前的AMPS共聚物固井降失水剂存在对水泥浆稠化时间影响大、耐高温能力差等问题,选择了具有特殊官能团的单体,以AMPS、N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)、3-烯丙氧基-2-羟基-1-丙磺酸(AHPS)和AA为原料,合成了新型油井水泥降失水剂SCF,并通过红外光谱和热失重分析对共聚物的结构及耐热性能进行了表征。评价了添加降失水剂SCF的水泥浆综合性能。结果表明,加有3%~6%SCF的水泥浆API失水量可以控制在50 m L以下,抗温可达180℃;使水泥浆的稠化时间稍有延长,在100℃、加量为6%时,延长52 min,抗压强度略有降低,抗析水能力增强;其抗盐能力可达到36%。分析结果表明,该降失水剂靠改变滤饼的电性质和增加水泥浆体相黏度来实现对失水的控制。得出,该降失水剂合成工艺简单,综合性能良好,具有良好的应用前景。     

抗高温抗盐多元共聚物类降失水剂的研究与应用

采用水溶液自由基聚合的方法制备了抗高温、抗盐多元聚合物类降失水剂BZF-L1,通过分子设计对降失水剂的性能进行了优化。研究结果显示,该降失水剂抗温可达180 ℃,抗盐可达饱和;通过改变降失水剂的加量（4%～7%）,可使水泥浆在室温至180 ℃、淡水至饱和盐水条件下的失水量控制在100 mL 以下。该降失水剂与缓凝剂的配伍性好,能够将水泥浆游离水量控制在0.5 mL 以下,水泥浆180 ℃的上下密度差在0.03 g/cm3 以下,24 h 抗压强度能达到20 MPa 以上,在不添加分散剂的情况下水泥浆的流性指数大于0.65,满足固井施工要求。在歧139X1 井进行了现场试验,该井施工顺利,固井质量好。该降失水剂的聚合度高,固含量低,在保持降失水剂应用效果的同时可有效降低降失水剂的成本,利于推广应用。      

抗高温水泥浆体系研究与应用

为了解决现有水泥浆体系抗高温能力差的问题,研制了抗高温降失水剂DRF-120L和与之配伍性好的其他抗高温水泥外加剂,开发了一种以抗高温降失水剂DRF-120L为主剂的抗高温水泥浆体系。在室内对该抗高温水泥浆体系的性能进行了评价,结果表明:该水泥浆体系能抗200℃高温;抗盐性能好,即使采用饱和盐水配浆,性能也能达到高温深井固井要求;失水量可以控制在100 mL以内;稠化时间易调;水泥石抗压强度高。该抗高温水泥浆体系在辽河油田、塔里木油田及华北油田的7口高温深井固井作业中进行了应用,固井质量全部达到合格以上。这表明该抗高温水泥浆体系综合性能能满足高温深井固井要求,解决了水泥浆体系抗高温能力差的问题。      

抗高温降失水剂AMPS／AM／NVP共聚物的合成及性能

以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）、丙烯酰胺（AM）和N-乙烯基吡咯烷酮（NVP）为原料,采用水溶液自由基共聚法合成了抗高温、抗盐油井水泥降失水剂AMPS／AM／NVP三元共聚物,确定了聚合物降失水剂的最佳合成条件。该降失水剂能将淡水水泥浆的API失水量控制在50mL以内,饱和盐水水泥浆API失水量控制在100mL以内。以该降失水剂为主剂的水泥浆体系在150℃以内都具有较低的失水量,形成的水泥浆及水泥石综合性能良好。     

一种抗240℃超高温固井缓凝剂的研发与评价

随着我国油气资源勘探开发不断向深层挺进，深井、超深井面临着越来越高的温度、压力挑战。为了满足深层、超深层油气开发的需要，针对现有固井缓凝剂抗高温能力差（低于220℃）无法满足大于240℃超高温固井需求的技术难题，根据油井水泥水化产物吸附特点，通过优化分子结构设计，引入强吸附阳离子单体（CP-22）、不饱和羧酸等耐高温单体，制备出了一种新型四元超高温两性离子缓凝剂（HTRP），并通过红外光谱、高温高压稠化等方法对缓凝剂HTRP的分子结构和耐超高温性能进行了研究。研究结果表明：(1) HTRP耐超高温性能优异，在240℃超高温循环温度下水泥浆稠化时间达401 min，可有效延长油井水泥在超高温下的稠化时间；(2)在150～240℃对油井水泥浆调凝性能优异，对温度、加量不敏感，稠化时间线性可调，有利于深井、超深井水泥浆的安全泵送；(3)与其他固井水泥外加剂、不同地区产油井G级水泥配伍性好，对水泥石力学性能影响小，顶部强度发展迅速，可满足超高温井固井施工需求。结论认为，该缓凝剂有效地解决了超深井超高温缓凝剂的高温失效难题，为超高温聚合物类缓凝剂的分子结构设计及耐超高温性能提升提供了新思路，可为...     

耐高温抗盐固井降失水剂的制备及性能研究

针对目前聚合物降失水剂耐高温性能不佳、抗盐能力差以及低温增黏、高温稀释严重的问题,通过在分子结构上引入特殊阳离子功能单体,采用自由基水溶液聚合方法,制备了一种抗温可达210℃的两性离子型耐高温抗盐降失水剂DRF-4L。采用红外光谱、热失重分析以及环境扫描电镜对聚合物分子结构和耐温性进行了表征,并对其应用性能进行了评价。结果表明,DRF-4L适用温度范围广（30~210℃）,降失水性能优异;210℃（BHCT）时,掺4% DRF-4L的水泥浆API失水量为42 mL;抗盐能力强,可使饱和盐水水泥浆API失水量控制在50 mL以内;此外,DRF-4L低温不增稠、高温弱分散,对改善水泥浆初始流变性能和提高水泥浆高温稳定性具有明显优势;含DRF-4L的水泥石早期强度发展快,90℃下12 h抗压强度高于14 MPa,且后期强度发展正常。同时,以DRF-4L为主剂的低密度、常规密度、高密度水泥浆以及胶乳水泥浆体系等综合性能良好,能够满足高温深井超深井的固井技术需求。