油井水泥增韧剂BF的室内研究

针对油井水泥石固有的极限应变小，抗冲击性能差、脆性大的缺点，研究了以混合短纤维为主要成分的油井水泥增韧剂BF，并对加有BF增韧剂水泥浆的力学性能进行了系统评价，同时还考察了BF增韧剂与油井水泥降失水剂F17B及油井水泥减阻剂USZ的配伍性能，室内实验表明，BF增韧剂能使水泥浆的流动度减小，凝结时间延长，析水率和失水量减小，且BF增韧剂与外加剂USZ和F17B的配伍性良好；BF增韧剂能够显著提高水泥石试样的韧性，使水泥石韧性增长20％，有效降低射孔对水泥环的破坏，改善水泥石的力学性能，抗折强度增长幅度为16％－29％，抗冲击功增量为17％－64％，而且水泥石抗压强度均大于14MPa；BF增韧剂掺量小（2.6%），其增韧效果优于中国现有的油井水泥增塑剂S（掺量为4％）。     

CB-1复合材料提高水泥石塑性强度的试验研究

在实验室条件下研究了CB-1复合材料对水泥石塑性强度的影响,试验考查了随复合材料CB-1加量的增加水泥石抗压、抗折强度的变化,测定了不同CB-1加量下水泥石的渗透率。探讨了油井水泥外加剂对加有CB-1的水泥浆体系的综合性能的影响及加用CB-1提高水泥石抗折强度的机理。研究表明,所采用的塑性水泥浆的适用范围要宽,既能用于常规密度的水泥浆在不同温度下的施工,又要用于高密度或低密度的水泥浆的施工;同时其相容性要好,不但能提高水泥石的塑性,且还应与其他外加剂有良好的配伍性,方可提高水泥石的塑性强度。     

ZZC-1增强增韧型水泥添加剂的制备与应用

为全面改善普通油井水泥物理力学性能的均衡性,研制了ZZC-1增强增韧型水泥添加剂,室内试验结果和现场应用均表明该水泥添加剂与常用的油井水泥外加剂具有良好的配伍性,可显著提高普通油井水泥的抗折强度、抗冲击韧性、胶结强度和抗压强度,提高固井质量.原因在于该水泥添加剂中的改性纤维限制了水泥基体中微裂纹的生成和发展,同时其中所含有的活性微粒和与之相匹配的激活剂,在增加水泥颗粒之间胶结强度的同时,又具有微粒填充作用,有利于载荷的传递,宏观上表现为水泥石宏观物理力学性能改善.     

高温油井水泥缓凝剂ZH-8的合成及评价

通过优选含有羟基、羧基和磷的单体进行水溶液聚合,合成了耐高温的油井水泥缓凝剂ZH-8.讨论了单体的优选及合成的最佳条件;考察了高温缓凝剂ZH-8的抗高温性能、抗压性能、及与其他外加剂的配伍性等.实验表明,ZH-8适用温度范围广(110～200 ℃);加量不敏感,且与稠化时间具有良好的线性关系,有利于现场施工;在高温下48 h强度发展迅速,对水泥石强度无影响;与其他水泥外加剂具有良好的配伍性,对水泥浆体系无不良影响,能满足固井现场的施工要求.     

增韧纤维水泥浆在胜利油田小间隙井的应用研究

为解决胜利油田开发中后期小间隙固井中存在的诸多问题,从水泥石的弹性和韧性等方面开发出了增韧纤维水泥浆。优选出了增韧纤维,评价了增韧纤维对水泥浆流变性、稠化性能、降滤失性能以及与其他添加剂配伍性能的影响。同时研究了纤维对水泥石的力学性能、渗透率、泊松比和弹性模量以及胶结强度的影响。结果表明,增韧纤维在适宜的加量和长度范围内对水泥浆流变性、稠化性能、失水性能的影响不大,但对水泥石的力学性能影响显著;在小间隙固井中,使用增韧纤维可以改善水泥环的韧性和弹性,防止窜流发生;增韧纤维水泥石的韧性(抗折强度)较原浆水泥石明显提高。该水泥浆体系在23口小间隙井或漏失井进行了应用,解决了现场固井技术难题。     

油井水泥早强增韧剂ZSJ的室内研究

水泥环可以认为是一个先天带有一定缺陷和微裂缝的脆性材料,这些微裂缝及缺陷使水泥环易受后续施工、射孔等影响,发生脆裂,或与套管、井壁剥离,影响油气井后期开采,缩短油气井的寿命.塑性水泥可以很好地解决水泥环的脆裂问题,它通过掺入高强度纤维,不仅可增加水泥石的强度,而且可改变水泥石的弹性.室内采用具有不同长度分布和合适长径比的混合短纤维(纤维长度均小于4 mm)、粒径为0.180～0.280 mm(60～80目)的橡胶粉、活性微粒和与之相匹配的激活剂制得了早强增韧剂ZSJ.实验发现,ZSJ抗盐性能优良,与其它外加剂有良好的配伍性,增韧剂ZSJ的加入对水泥浆的施工性能基本无影响,但能大大改善水泥石的力学性能,水泥石抗压强度、抗折强度和抗冲击韧性均有不同程度的增长.实弹射孔实验证明ZSJ水泥石能够抵抗射孔等后续施工的冲击,可有效提高水泥环封固质量,防止地层流体窜层,延长油井寿命.     

联合使用SEP膨胀剂和KQ防气窜剂提高固井质量

深井、超深井固井作业中,水泥浆失重和徽环隙的出现严重影响固井质量。联合使用SEP油井水泥膨胀剂和KQ防气窜剂,配制出用于深井、超深井及开发井的水泥浆体系。现场应用表明,加有这两种外加剂的低滤失量膨胀防窜水泥浆体系流变性能好、水泥石抗压强度高,固井质量优良。SEP膨胀剂和KQ防气窜剂均为惰性外加剂,与其它外加剂有良好的配伍性。     

G级高抗硫油井水泥稠化性能异常原因分析

针对中国部分G级高抗硫油井水泥存在稠化时间短、与外加剂配伍性差、触变性强的问题,以BG厂生产的G级高抗硫油井水泥为例,从水泥原料、熟料化学成分及生产工艺角度出发,结合现场水泥质量检测和水泥浆性能实验,分析了水泥浆稠化性能不合格的原因。结果表明,原料中Mg O含量过高及化学成分不稳定造成熟料中Mg O及C3A含量过高(分别为4.51%、7.21%),水泥中碱含量及f-Ca O含量过高(为1.97%)、SO3含量过低(为0.42%),煅烧温度低、窑内物料填充率高及冷却不充分,均会导致水泥浆稠化时间过短;水泥熟料中C3A和C4AF含量过高会导致水泥浆与外加剂配伍性不良,导致水泥浆稠化性能异常。     

QR─300A油井水泥降滤失剂试验及其应用

ＱＲ─３００Ａ是天津劳德化学技术公司研制生产的一种新型油井水泥降滤失剂。室内试验表明，ＱＲ─３００Ａ降滤失效果显著，与其它外加剂配伍性好，对水泥浆流变性和水泥石抗压强度无不良影响。现场试验２口井，固井质量均为优质。     

钙质晶须在高温加砂水泥中的增强性能研究

为满足稠油开采对油井水泥石高温力学性能的要求,探索了钙质晶须在油井水泥及高温加砂水泥中应用的可行性。首先研究了80℃下硫酸钙晶须(CSW)及两种自制钙质晶须(GZWS和GZWL)对油井水泥石的增强增韧效果,并在此基础上,通过干热养护方式(600℃煅烧6 h)考察了5% GZWL对加砂水泥石的增强效果。结果发现,CSW对油井水泥石无增强增韧作用,而GZWL和GZWS的增强增韧效果明显,且长径比大的GZWL优于GZWS。随GZWL加量增大,油井水泥石的抗压强度和冲击韧度增大,当加量为5%时,1,3,7和28 d水泥石的抗压强度较净浆水泥石分别提高了18.7%,42.4%,20.6%和20.7%,冲击韧度较净浆水泥石分别提高了6.8%,7.0%,12.8%和13.0%;该加量下干热养护后的水泥石抗压强度较纯加砂水泥石提高了108.0%。研究结果表明,晶须表面性质(亲水性)是保障其与水泥石基体良好胶结并发挥其作用的前提,晶须长径比越大,增强效果越显著,故GZWL能有效抑制加砂水泥石的高温强度衰退。      

垦东油田固井水泥浆技术

胜利垦东油田地层压力系数低,一般为0.9～1.0,600～700 m井段间还有浅气层,要求水泥浆返至地面,固井面临着封固段长、水泥用量大、易漏失憋泵、地温梯度低、水泥石强度发展慢、施工压力高、油气水易侵入造成窜槽等难题.该区块2003年固井30口(其中5口井经补救合格),合格率为93.3%,优质率为60%,固井质量严重威胁着油田的合理开采和产能建设.经室内实验研究和分析对比,优选出了水泥浆配方,并采取了相应的技术措施.现场应用表明,优选出的水泥添加剂相容性好,配伍性强,浆体性能优良,能防止对油层的污染,延长油井寿命;水泥石的渗透率低、强度高、韧性强,大大提高了固井优质率,现场固井20口,合格率达100%,优质率为80%.     

低密早强剂G203(A)的调整与现场应用

针对吉林油田固井设计施工需要,河南省卫辉市化工有限公司对原有的G203进行了调整.本文介绍了低密早强剂G203(A)的调整方法,考察了温度对G203(A)性能发挥的影响,并评价了G203(A)对水泥浆失水、抗压强度及综合性能的影响.评价结果表明,调整后的低密早强剂G203(A)与其他添加剂配伍性好,能够提高早期强度缩短候凝时间,固井成本低.在吉林油田新开发的英台、乾安和嫩字地区的固井施工中,效果良好,表明该早强剂有一定的市场应用前景.     

丁苯聚合物超细水泥的研究与应用

在油气田开发过程中,由于固井水泥石孔隙大,韧性差,在射孔及地层应力的作用下容易破裂,形成窜槽,造成油气上窜,浪费了油气资源,严重影响了油气井的正常生产。减少固井水泥石的孔隙,提高韧性,将极大增强固井水泥石的防气窜能力。室内实验表明超细水泥与丁苯聚合物有较好的配伍性,在超细水泥中加入丁苯聚合物,有效地减少了固井水泥石的孔隙,提高了韧性。在现场成功应用丁苯聚合物超细水泥。     

使用防漏增韧剂F27A解决裂缝性地层漏失问题

延长油矿管理局在蟠龙、子长等主生产区经常遇到严重漏失井,直接影响了钻井速度.首次选用了防漏增韧剂F27A,并通过验证水泥浆的流动度、强度、密度等性能是否符合要求、配伍性是否良好,对水泥浆配方进行了优选,最后得到的优选配方为:秦岭G级水泥(MSR) 1.8?7A 1%G203A 0.3%USZ(水灰比为0.50).蟠2028-7井用该水泥浆进行现场补高,补救成功,使濒临报废的井起死回生,顺利投产.室内与现场施工效果表明,加有防漏增韧剂F27A的水泥浆具有良好的堵漏效果.     

油井水泥环降脆增韧作用机理研究

针对油井水泥环井下易脆裂问题,对脆性水泥环破坏的根本原因进行了研究.结果表明,水泥石内部化学键断裂导致内部裂缝的扩展是水泥环后期层间密封性能失效,并诱发环空窜流的主要原因之一.实验研究了外加剂及外掺料对油井水泥石脆性改善的微观作用机制,建立了包括结晶相、凝胶相、粒问充填及粒问搭桥在内的基质塑化设计模型.利用此设计模型开发了多元材料复合增韧水泥石,与常规水泥石相比,其力学形变完整性的保持能力有较大的提高,适应井下工况环境变化的能力得到增强,可满足油气井后期安全开发生产的需要.     

胶乳防腐水泥浆在元坝地区的应用

元坝地区高压气层天然气中普遍含有H2S,影响固井质量和气井的寿命。为此,借鉴其他地区应用胶乳水泥浆的经验,结合元坝地区的特点,确定了胶乳水泥浆的基本配方。通过室内试验分析了影响胶乳水泥浆性能的敏感因素,结果表明,剪切速率、水质和密度等因素对其性能影响不大,虽然水泥浆的稠化时间随温度升高而缩短,但能满足元坝地区固井施工要求。采用扫描电镜观察水泥石腐蚀前后的结构变化、对比水泥石腐蚀前后的抗压强度和渗透率、测试水泥石的腐蚀率,评价了胶乳防腐水泥浆抗H2S腐蚀的性能,分析了胶乳防腐水泥浆抗H2S腐蚀的机理。试验结果表明,胶乳防腐水泥浆形成的水泥石具有较好的抗H2S腐蚀性能,在H2S体积分数为4.0%环境中的腐蚀率不到16%,远低于常规水泥石的腐蚀率。34井次的现场应用表明,胶乳防腐水泥浆可提高元坝地区气井固井质量。      

深井塑性水泥浆体系研究

在深井的固井过程中经帮会面临大段盐膏层固井问题。深井本身具有井深、温度高、水泥环薄的特点，再加上地层盐水的侵入而使水泥浆性能发生变化，加大了固井难度；而且一般水泥石本身具有硬和脆的性质，易受后续施工、射孔或地下复杂作用力的影响而发生脆裂，或与套管、井壁剥离。采用以改性纤维为主要材料的早强增塑剂QA研究出了深井抗盐塑性水泥浆体系。对塑性水泥浆的惜规性能和抗盐、抗温能力及密度可调性进行了试验分析研究。试验结果表明，加入QA的水泥浆的惜规性能指标与不加QA的水泥浆接近，但水泥石抗裂程度明显提高，抗压强度增加25％～30％，7d的抗冲击韧性提高16．6％～22．3％，抗折强度提高18％～21％，弹性模量降低约17％；而且水泥浆抗盐性能优良，使用温度和密度范围宽，与各类外加剂配伍性好，流变性好，直角稠化，强度发展快，粘接强度高，有利于复杂地层的固井施工；工艺简单，操作方便，适宜现场推广运用。     

纤维水泥防漏实验研究

在孔隙型低压地层、渗漏型地层和诱导裂缝性地层固井时,水泥浆低返一直是影响固井质量的一大技术难题.室内实验评价了ZRF防漏增韧纤维水泥浆的常规固井施工性能和防漏性能,分析了其抗渗作用机理及堵漏机理.ZRF防漏增韧纤维材料具有一定辅助降失水功能,可提高水泥浆的沉降稳定性,使游离水降至很少,能够降低水泥石的渗透率和体积收缩率.评价结果表明,ZRF纤维防漏增韧水泥浆可以同时解决固井过程中的水泥浆漏失和改善水泥石脆性的技术难题,能封堵3 mm以下的裂缝性漏失和孔径小于0.45 mm的渗漏性漏失.