油井水泥高温缓凝剂特性及发展浅析

论述了目前常用油井水泥缓凝剂的类型、特性及作用机理,对有机物类缓凝剂和聚合物类缓凝剂的特性及发展进行了对比总结,并综述了高温缓凝剂的研究进展.讨论了油井水泥缓凝剂的发展趋势、面临的问题以及使用建议.提出应重点研究开发适应大温差、对水泥石强度无影响、掺量与稠化时间呈线性关系、易于施工调配、适用于超高温固井的缓凝剂.不但要研究新型有机磷酸盐及新型聚合物,而且要重视对已有缓凝剂或新研发的产品复配应用的研究.尤其应尝试通过复配应用来扩大单独使用性能有局限的产品的适用温度范围,提高其综合性能.     

烷撑膦酸（盐）油井水泥缓凝剂

综述了用作油井水泥缓凝剂的烷撑膦酸（盐）种类、合成方法，缓凝机理以及在水泥浆中的性能和使用方法。烷撑膦酸（盐）是有良好的抗温抗盐和综合性能的油井水泥缓凝剂。     

油井水泥及其外加剂的进展

对国内外特种油井水泥及油井水泥外加剂的最新发展进行了综述。介绍了抗高温水泥、防窜水泥、TUF水泥、聚合物固井液、泥浆转化为水泥浆等技术的发展动向;对减阻剂、缓凝剂及降滤失剂等三大外加剂的组分、作用机理及发展动态进行了较全面、系统的论述。对国内油井水泥及其外加剂的研究有一定的指导作用。     

油井水泥外加剂现状与发展

本文综述了国内外油井水泥添加剂,包括促凝早强剂、缓凝剂、降失水剂、防气窜剂、分散剂、膨胀剂、水泥石强度提高及抗衰退添加剂、游离水控制和固体悬浮调节剂、粘土控制剂等,在90年代均有不同程度的发展。国外在缓凝剂、降失水剂、防气窜剂等方面进展较大,特别是合成聚合物类产品成为发展主流。中国国内自90年代初高度重视水泥添加剂的发展,以降失水剂为代表的一些剂种获得了丰硕成果,但推广应用与国外尚有较大差距。根据对国内外油井水泥添加剂现状与发展趋势分析提出了5点建议。     

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...     

油井水泥缓凝剂及缓凝机理

本文综述了国内外常用油井水泥缓凝剂的种类、特性及其适用条件、使用方法和效果，并探讨了缓凝剂的缓凝机理。     

我国常用水泥外加剂的现状

目前我国油井水泥外加剂已发展到１１类１００余种，其中常用的５类（分散剂、缓凝剂、降滤失剂、防气窜剂和减轻剂）能基本满足各种地层条件的固井需要。本文是该领域研究应用现状的综述。     

G101油井水泥缓凝剂的研制及评价

介绍了G101油井水泥缓凝剂的研制方法,并对其性能进行了初步评价。结果表明,G101加量少(一般加量0.1％～0.6％),耐温好(可达95℃),合成工艺简单,成本低,是一种很有推广价值的新型油井水泥缓凝剂。     

油井水泥高温缓凝剂DZH-2室内评价与应用

高温缓凝剂DZH-2是一种高效油井水泥缓凝剂,通过加入水泥浆中调整其稠化时间,水泥浆综合性能良好,水泥浆配方和性能易于调节,保证了固井施工安全,减少了水泥浆对油气层的污染,有效改善了水泥石胶结质量,提高了固井质量。该缓凝剂克服了国内目前缓凝剂存在的技术问题和不足之处,适用温度范围宽,在浅井、中深井和深井中均可应用;适用于各种级别的油井水泥,可与多种外加剂配伍;可在多种水质中应用,可用于多类固井作业等,在海上、西北、西南、东北等多个油田和地区应用,取得了良好的固井效果,具有广阔推广应用前景。     

油井水泥外加剂质量的快速检测方法

对国外油井水泥外加剂质量检测技术的最新进展进行了综述。分别介绍了油井水泥缓凝剂、减轻剂、加重剂、触变剂、强度衰退抑制剂、分散剂和降滤失剂质量检测的方法和指标。这些方法通过仪器分析或容量化学分析完成,简单、迅速、易于掌握和应用,这是油井水泥外加剂质量检测方法的发展趋势。     

紧密堆积优化水泥浆体系的优势与应用

利用紧密堆积理论,通过调节混合物固相的不同颗粒尺寸分布,使干混合物的堆积体积分数大于0.8而得到紧密堆积优化水泥浆(CemCRETE)。CemCRETE由于固相含量高、混合需水量低,液固比低,抗压强度发展快,使候凝时间缩短,建井速度加快,最终的抗压强度高;水泥石的渗透率小于0.05×10-3μm2,孔隙度一般为35％～45％,具有较好的防窜能力;水泥石收缩小,具有较好的层间封隔;CemCRETE水泥环还具有良好的耐久性、抗腐蚀性和抗射孔冲击能力。含高固相的优化水泥浆体系并不影响其密度和流变性,即使在高密度下也有恒定的粘度,胶凝强度低,滤失量和提粘效应低,易于混合和泵送,沉降稳定性好。低密度高性能水泥浆(LiteCRETE)是薄弱地层固井的理想材料,可用于打造斜塞、固尾管和浅层低压井固井,减少下套管柱层次和危险的多级注水泥作业及补救工作;高密度高性能水泥浆(DensCRETE)在高密度下提供较好的流变性,可现场调节密度和改善井控,在打造斜塞和高压注水泥作业中非常有效,可用于小井眼窄环空的固井;挤注水泥浆(SqueezeCRETE)具有滤失量和提粘效应低的特点,穿透较深,其高强度、低渗透率、低失水量的特性改善了注入条件,提高补救注水泥的成功率,并成为封堵废弃井的合适材料,常用于其它水泥材料不能修补的井眼问题;深水水泥浆(     

柠檬酸对油井水泥的作用初探

柠檬酸是一种较强的有机酸,离解度较大,离解后的离子对水泥浆具有缓凝作用和分散作用,但柠檬酸的作用不仅如此,室内实验结果表胆,柠檬酸影响水泥石强度的发展,在中,低温情况下随着加量的增大,柠檬酸具有较强的缓凝作用,但在高温情况下,缓凝效果呈一条曲线,在加量大于0．8％时,表现为促凝,在各种温度下,柠檬酸对水泥浆都具有分散作用,对盐水水泥浆的分散作用尤其突出,柠檬酸能够改善水泥浆的析水量,然而柠檬酸易被各种氧化剂氧化,因此对不同水泥浆体系性能的影响不稳定,如果水泥外加剂中含有醇类,或体系温度过高,柠檬酸将发生反应并失去,但在中,低温情况下,性能比较稳定。     

选择性渗透水泥石

分析了欠平衡钻进井眼的固井、产层堵漏和油层防砂开采作业中存在的问题，提出了解决这些问题的思路和选择性渗透水泥石的概念。选择性渗透水泥石不仅具有选择渗透性，而且具有选择相渗透性，它主要由水、水泥颗粒、增孔剂颗粒、连通剂和相渗剂等添加剂组成，增孔剂主要作用是增加水泥石的空隙度，连通剂主要作用是连通增孔剂、水泥颗粒之间的空隙，相渗剂主要作用是增加体系的相渗能力。选择性渗透水泥浆具有强的触变性，使水泥浆进入地层裂缝和孔隙中后，由于形成较大胶凝强度，阻止水泥浆的流动，减小漏失深度；该体系固相含量高，固相颗粒粒径分布范围宽，使其在较大裂缝和孔隙中多颗粒架桥的概率增大，封堵性增强；水泥石抗压强度较高，能满足某些特殊井固井、油井堵水、产层堵漏、油层防砂工艺的要求；水泥石具有很好的堵水输油性能，无论是单相渗流，还是两相同时渗流，油相的渗透性均好于水相的渗透性。     

抗高温低密度水泥浆体系的研究

室内确定了一种适用于热采井(井深约2000m,蒸汽驱时温度为350℃)的抗高温低密度水泥浆体系。该水泥浆体系密度在1.40-1.60g/cm3之间可调;失水量低;低温(40℃)养护后,早期强度大于15MPa,远高于一般的低密度水泥浆体系;高温(350℃)养护后,水泥石强度仍大于10MPa,体现了其优异的抗高温强度衰退性能。同时对该体系的降失水、调凝,增加早期强度和抗高温的作用机理作了初步的探讨。     

各种因素对水泥石抗压强度的影响

使用美国 EG&G CHANDLER 公司研制的 4265 型超声波强度测定仪,考察了未加砂水泥浆和加砂水泥浆 24 h 内的强度发展趋势,以及 CH20L 高温水泥浆体系各组分用量对加砂水泥浆 24 h 内抗压强度的影响。结果发现,CH20L 未加砂水泥浆强度呈对数曲线发展,CH20L 加砂水泥浆强度呈二级台阶走势发展,且未加砂水泥浆 24 h 内的强度发展比加砂水泥浆快;早强剂和降失水剂用量的增加及pH 值的升高使加砂水泥石 24 h 强度有所增大,缓凝剂和分散剂用量的增加及水泥浆密度的减小使水泥石 24 h 强度有所减小;不同批样水泥由于化学成分等的差异导致其水泥石强度发展曲线不同。     

世界主要固井公司基本水泥、特种水泥及外加剂产品汇总

表8充填荆和密度减轻剂 液体(悬浮液)按需供应BA一58LLW一SLD155一 FS一101 一液态硅质岩M Icrob】汉kM iLrusil一15L玻璃微珠Scotehlite.件或相似材料小珠按需供应LW一7一2LW一7一4按需供应玻璃珠Nowspheres 2000Esfelite火山灰微珠由煤燃烧形成的粉煤灰中提取粉末如 小珠C球LW一6D124陶珠 }S伴relite一NowsPheres 7000硅酸钠粉末或珠状偏硅酸钠Tb朽于ry MixDiaee】A偏硅酸钠 D79Diaee1ATXC一l Ee‘)n()!lte一nace,AEXCSE一15液体硅酸钠(液体) T卜rifty MixL硅酸钠(液体)D75EXT一100Eeonolite(液体)EXC一L专用充填…     

Properties and Application of Oil-well Cement Enhanced with a Novel Composite Toughening Agent

Brittle fracture of cement sheath, induced by perforation and stimulation treatments, can cause cross flow of formation fluid and increase casing damage. A novel agent XL was developed for solving the problem. Experimental results showed that the toughness of the set cement containing XL was improved remarkably. The engineering properties of the slurry containing XL, drag reducer USZ (0.2% BWOC), filtrate loss additive F17B (1.2% BWOC) and crystalloid expanding agent F17A (3% BWOC) could meet technical requirements of cementing operation. After perforation, good quality cement sheath enhanced with XL was observed by CBL/VDL logs in a deep well.     

泡沫水泥浆固井工艺技术

花土沟油田是青海石油管理局1个开发多年的主力油田,井深为1300m左右,现在所钻的井多为调整井,地层压力系数很低,仅为0.6~0.8,油层分布特点是薄、散、多,且上部80~150m还有浅气层,油层固井要求全井封固,水泥返至地面。该区块原来油层固井合格率为92%,优质率仅为48%,固井质量严重影响了该油田的产能建设和合理开发。为了解决这一固井难题,对泡沫水泥浆固井技术进行了研究,并对5口井进行了油层封固,固井施工顺利,未发现漏失现象,经声幅测井证实,5口井水泥均返至地面,油层固井优质率高达100%。实践证明:这种新型的低密度化学泡沫水泥解决了低压易漏井、长封固段井和稠油热采井的固井难题,提高了固井质量,缩短了建井周期,节约了成本,经济效益十分显著。     

水泥候凝时间及其影响因素的试验研究

针对温度,水灰比,缓凝剂这些影响水泥候凝时间的主要因素展开了试验研究。试验结果分析得出：（1）对同一温度同一缓凝剂,水灰比每减少约105,最佳时间相应减少1－3h;（2）对同一水灰比同一缓凝剂,温度每升高10℃,最佳测井时间缩短约2h;（3）对同一温度同一水灰比,缓凝剂增加0．2％,最佳测量时间延迟2－3h,（4）温度,水灰比,缓凝剂都是单独起作用,相互不受影响。     

一种固井合成水泥石的研制与室内评价

对一种基于环氧树脂的合成水泥石技术进行了研究,通过研制不同密度的浆体,考察了浆体在不同温度下的可泵性、力学性能、抗污染性能、胶结强度以及清洗问题。研究结果表明,采用减轻剂(如玻璃微珠)或加重剂(如炭黑、micro Max),并配套防沉降剂,可得到密度范围为0.8~1.80 g/cm3的合成水泥石;采用不同活性芳香胺类固化剂、固化促进剂及其组合,可实现合成水泥浆在45~125℃范围内的泵送要求;合成水泥石力学性能远好于基于橡胶粉改性的弹韧性水泥石;合成水泥浆抗油基钻井液污染可达30%。另外,合成水泥浆还能明显提高油井水泥的胶结强度;使用20%的乙醇水溶液,可较容易地清洗残留在器皿上的合成水泥浆。该合成水泥石是一种非常理想的油井封隔材料。