深井固井水泥浆使用的缓凝剂

缓凝剂是深井固井水泥必不可少的外加剂之一，本文叙述了高温高压对水泥浆稠化时间的影响，缓凝剂的作用原理及国外常用的几种缓凝剂，可用作缓凝剂的化合物主要有木质素磺酸盐，改性木质素，纤维素衍生物，酒石酸及其盐类，膦酸盐等，缓凝剂对水泥的作用程度取决于水泥的储存时间，条件及化学组成等多种因素，因此必须根据井的具体情况来选择水泥浆组成。     

接枝改性淀粉的合成及其缓凝性能研究

利用Williamson反应,以含磺酸根的卤代烃、玉米淀粉为原料,在碱性条件下,合成了一种新型高温缓凝剂(SHS)。采用IR表征了SHS的结构,研究了SHS的高温缓凝性能、温度敏感性和加量敏感性,以及对水泥浆流变性、游离液和水泥石强度的影响。实验结果表明,SHS有良好的高温缓凝性能,150℃稠化时间可达343min,温度敏感性和加量敏感性在行业标准规定的范围内,对水泥浆的流变性、游离液、水泥石强度影响较小。     

新型缓凝剂BCR260L性能评价及现场试验

针对深井长封固段固井时顶部水泥浆超缓凝的问题,研制了一种新型缓凝剂BCR-260L。通过室内试验评价了缓凝剂BCR-260L的缓凝性能、大温差条件下水泥石强度发展、抗盐性能,结果表明:该缓凝剂具有很好的耐高温性能,适用温度范围广,可满足循环温度70~180 ℃固井需求;根据现场对水泥浆稠化时间的要求,可通过调整缓凝剂BCR-260L的加量,调节水泥浆的稠化时间;缓凝剂BCR-260L对水泥石后期强度发展基本无影响,在大温差条件下强度发展快,能保证固井施工时顶部水泥浆强度发展;缓凝剂BCR-260L抗盐能力可达15%。现场应用表明,缓凝剂BCR-260L可以有效解决高温大温差条件下顶部水泥浆超缓凝的问题,具有广泛应用前景。      

高温缓凝剂GH-9的研究与应用

为解决深井及超深井固井难题,克服一般固井用缓凝剂材料(铁铬盐、酒石酸、CMHEC、木质素磺酸盐等)存在的过缓凝或过敏感、不抗高温的弊病,研制开发了GH-9油井水泥抗高温缓凝剂,该高温缓凝剂是用一种不饱和二元有机酸衣康酸(又称亚甲基丁二酸)和另外一种带有磺酸基团的乙烯单体AMPS(又称2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)在引发条件下聚合反应制成,该产品有很好的高温缓凝作用,与大多数的分散剂、降失水剂有良好的相容性,配制的水泥浆具有高温直角稠化的特点.经现场应用证明,该油井水泥抗高温缓凝剂能够满足高温固井需要,并适合在严寒的条件下施工,具有一定的推广应用价值.     

宽温带缓凝剂的合成与室内评价

随着川东北地区勘探进程的发展,为了满足特殊井身结构和预留复杂情况处理的要求,长封段固井的井次越来越多.在长封固段固井过程中的水泥浆柱顶底温差大,容易造成顶部水泥浆候凝时间过长的问题.为此,研制了一种在一定温度范围内对温度不太敏感的宽温带缓凝剂AS.该宽温带缓凝剂是以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为主原料、与有机酸SDES在引发剂作用下进行共聚反应而得的.正交试验结果表明,对AS的缓凝效果影响因素的主次顺序为:单体浓度大于引发剂浓度.其最佳合成条件确定为:单体配比(AMPS:SDES)为3:1,引发剂浓度为0.5%,反应温度为45℃,pH值为6.红外光谱分析证明了AS属于AMPS和SDES的二元共聚物.室内对宽温带缓凝剂AS的缓凝性能评价结果表明,该缓凝剂分别在中温和高温条件下有优良的缓凝性能,并且该缓凝剂具有良好的温度不敏感性.     

油气井水泥用含膦聚合物缓凝剂OPR-1的合成及性能

依据自由基水溶液聚合原理,以2–丙烯酰胺基–2甲基丙磺酸钠(AMPS)、苯乙烯磺酸钠(SSS)和3-二甲胺基烯丙基膦酸(DMAAPA)三种单体合成了含膦聚合物缓凝剂OPR-1。经正交试验考察了OPR-1 对水泥浆缓凝性能及早其抗压强度的影响,进而得出最佳合成条件:单体的质量比m_AMPS∶m_SSS∶m_DMAAPA为4∶3∶3,引发剂加量0.3%,反应温度50 ℃,pH值6~7,反应时间4 h。经红外光谱测试聚合物OPR-1即为分子结构设计目标产物。在不同的温度压力下分别测试了不同加量OPR-1缓凝剂的水泥浆稠化时间,结果表明OPR-1缓凝剂具有较高的抗温性能,在160 ℃、101 MPa条件下,水泥浆的稠化时间均可延长至334 min。测试了不同加量OPR-1缓凝剂的水泥浆水泥石的早期抗压强度,未出现超缓凝现象。通过扫描电子显微镜表征结合现有的水泥浆缓凝理论,讨论了OPR-1缓凝机理,认为缓凝现象的发生,是由于OPR-1与水泥中的 Ca2+、Al3+等形成在高温下不易破坏的强螯合结构,形成复杂的“晶核毒化”作用,阻碍了晶核的生长发育。     

衣康酸/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸二元共聚物油井水泥缓凝剂制备及性能

采用2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)与衣康酸(IA)进行二元共聚反应合成了一种油井水泥缓凝剂。用正交实验法确定了最佳合成方案:反应温度80℃,w(引发剂)=1.5%,单体配比m(IA):m (AMPS)=1:2.7,反应时间1 h。采用IR研究了共聚物的结构并探讨了缓凝剂作用机理。结果表明:合成的共聚物对水泥浆有优异的高温缓凝作用,能显著延长水泥浆的稠化时间,具有良好的分散作用和抗钙性能。     

超高温缓凝剂DHTR400的性能研究

针对大庆油田勘探开发对超高温缓凝剂的需要,研制了抗200 ℃超高温缓凝剂DHTR400,介绍了DHTR400的合成工艺,对其缓凝机理进行了研究;评价了DHTR400不同加量对水泥浆稠化时间的影响,考察了DHTR400对温度的敏感性以及对抗压强度的影响。实验表明,DHTR400具有良好的抗温性能,稠化时间可调,对温度敏感性小;在高温条件下,水泥石抗压强度发展迅速、平稳,并且具有较高的水泥石抗压强度。     

AA/SSS/APO三元共聚物缓凝剂的合成及性能研究

以丙烯酸(AA)、对苯乙烯磺酸钠(SSS)和一种含亲水性长链的烯类单体(APO)为原料,过硫酸铵为引发剂,采用水溶液聚合法合成了共聚物缓凝剂BH。通过单因素法确定了单体的物质的量比n(AA)∶n(SSS)∶n(APO)为1∶1∶0.1,单体的质量分数为30%,引发剂加量为4%(质量分数),p H值为5,在80℃下反应14 h;利用红外光谱分析表征了聚合物结构。对加有缓凝剂BH的水泥浆的缓凝性能、温度敏感性、流变参数、游离液及抗压强度等进行了研究。结果表明,BH的使用温度范围广(90~170℃),且对温度不敏感,在170℃加量为2.75%时稠化时间为356 min;可以改善水泥浆的流变性,分散效果良好;对水泥石强度影响较小,有较好的抗盐性能。     

适用于长封固段固井的新型缓凝剂

为解决深井及超深井在高温条件下长封固段大温差时顶部水泥浆超缓凝的难题,研制了新型合成缓凝剂BCR-260L,该缓凝剂具有很好的耐高温性能,适用温度范围广,可满足70～180℃较宽温度范围内的固井需求.缓凝剂BCR-260L对水泥石后期强度发展基本无影响,在大温差条件下强度发展快,可以解决高温大温差条件下水泥浆超缓凝难题,具有很好的推广应用前景.研制的缓凝剂BCR-260L已经在LG地区62井进行了现场应用,固井效果良好.     

复合钻杆胶塞解决超深井尾管固井碰压问题

为了解决塔河油田尾管固井由于不能确保碰压而采用平衡法固井留水泥塞过长的问题，设计了一种分体式复合钻杆胶塞。该胶塞由上胶塞(Ф127mm、空心)、下胶塞(Ф89mm)、密封圈、销钉、导向头及卡簧组成，上胶塞与下胶塞通过销钉连接在一起。上胶塞针对Ф127mm钻杆内钻井液的顶替，下胶塞针对Ф89mm钻杆内钻井液的顶替。替浆时，复合胶塞在Ф127mm和Ф89mm钻杆连接处分离，下胶塞继续在Ф89mm钻杆内运行，直至与尾管挂处的套管胶塞复合。现场试验表明，采用复合胶塞固井能够确保碰压，缩短水泥塞，从而减少了扫水泥塞时间(由过去的平均50h缩短到现在的不到10h)，而且改善了固井质量。     

塔里木探区固井技术

我国新疆塔里木探区采用国外先进的固井技术,如分级注水泥器、悬挂器及新型水泥添加剂等基本解决了深井、超深井和盐岩层井固井中所面临的技术难题,使固井质量合格率达100%,优质率逐年提高。     

水泥伞在稠油井注水泥作业中的应用

通过对洼３８块稠油井注水泥作业中，弹簧片帆布衬式水泥伞的应用效果的评估，认为水泥伞用在稠油井上第三系馆陶组以上易漏井段，能起到降低水泥浆漏失的作用，是提高水泥面的辅助附件。     

纤维防漏增韧水泥浆应用研究

在室内进行纤维水泥防漏实验研究和纤维水泥增强增韧实验研究的基础上,进行了纤维防漏增韧水泥浆应用研究。试验中选择了低弹矿物纤维ZRF,该纤维分子链中含部分亲水基团,在一定范围较易分散,可以杂乱地分布于水泥浆中,使水泥硬化后具有显著的抗冲击性,射孔试验结果证实了纤维的这种作用。地面模拟实验结果和现场固井应用试验说明,防漏增韧水泥浆体系能够满足现场固井施工要求,既能提高水泥石韧性,又具有防漏功能,同时解决了固井过程中的水泥浆漏失和水泥石脆性的难题,有利于提高固井质量,延长油气井寿命。     

GJT25-09型煤层气专用固井半挂车研制

煤层气勘探开发井的钻井深度浅、固井作业压力低、水泥浆用量少,使用常规固井设备时操作复杂、经济性不高。采用一体化结构设计,实现固井车的混浆单元、泵送单元、供灰单元、供气单元的集成设计。利用“双泵合流-双马达串/并联切换”技术,实现设备全液压驱动,开发了煤层气专用固井半挂车,并介绍了该车的技术参数、技术与结构特点、测试应用情况。可对煤层气固井作业起到较好的降本增效作用,对煤层气的大力开发提供支持。     

双级固井关键工艺

多级固井在深井井眼内对防止发生漏失,减少地层污染和节省水泥用量,降低环空静液柱压力和固井成本方面具有明显的优势,但同时也给固井施工带来了极大的影响和挑战,如何正确安装分级箍,选择合适的注水泥方式方法、胶塞体系等,给固井施工带来相当大的难度.为了掌握这些关键性技术,针对上述问题总结出了较好的解决方法,对双级固井施工具有一定的指导意义.     

小井眼固井工艺及效益初探

辽河科尔康油田属低压、低渗、低产油田,井深1000~2200m。过去二开用φ215mm钻头,下φ139.7mm全管,注水泥浆25~35m3.固井用水泥车7台、灰罐车4~5台。现改用φ165mm钻头,下φ127mm套管。由于属小井眼,给固井带来许多困难。但通过套管扶正器的合理加放,运用流变学注水泥设计结果及对有关参数的选择与修改和优选水泥外加剂配方等,经7口井试验,固井质量合格,初步解决了小井眼固井技术难题。但由于小井眼钻井完井技术刚起步,设备、工具不配套,还只是在管材、水泥及外加剂、套管附件消耗和施工动用车辆等比常规井眼有所减少。     

可循环盲板在漏失井固井中的应用

详细介绍了一种新型固井用井下工具——可循环盲板的结构、工作原理及其在漏失井筛管固井中的成功应用。应用效果表明，漏失井固井时，把普通盲板换成可循环式盲板，能实现下套管过程中自动灌浆，让部分钻井液流入到套管内，减小了环空流体上返速度，从而降低了流体对地层的流动压力，达到了降低井漏发生几率、提高固井质量的目的。     

NC5340TGJ型双机双泵固井水泥车研制

针对山区、沙漠和丘陵地区油气田的开发要求,为解决高压力、持续固井和泥浆密度控制精度等问题,开展NC5340TGJ型双机双泵固井水泥车的研制工作,攻克了电控系统集成、自动混配算法、行驶稳定性校核等关键技术。该型号固井水泥车采用2套驱动和泵送装置,可实现同时或单独施工作业,其输出最高压力为100 MPa,最大排量3 m³/min,且具备手动、自动、半自动3种混浆模式。整车布局合理,结构紧凑,运行稳定性和可靠性满足当前油气田固井作业要求。NC5340TGJ型固井水泥车已完成表层套管固井、技术套管固井等多口井施工作业,水泥浆密度波动值为±0.02 g/cm³。     

用水泥浆封固井壁实施近平衡钻井

在钻进过程中,为了保证井下安全,实施近平衡钻井,人们往往采用技术套管来封固流砂层、易垮塌层、水层及多个压力层系的井段。但这样做的不足之处是:在未下技套之前遇到复杂井段不易对付;下技套耗资较大;受井身结构的限制或探井未知因素的影响,往往仍有一些复杂地层技套没有封掉,从而影响到正常钻进。江苏油田在实践中摸索了用水泥浆封固复杂井段,从而实现安全钻进的目的。即在钻过复杂井段后,注入一定量的水泥浆,关井憋压,使水泥浆渗入地层,胶结了流砂砾石,堵住了水层,增加了井壁的稳定性。在闵20-13井及墩1-3井,应用挤水泥的方法封固了上部的流砂层、砾石层、下部的易坍塌层,使打开目的层的钻井液密度由过去的1.15g/cm3和1.16g/cm3分别下降至1.05g/cm3和1.08g/cm3,有效产油量增加。另外,上部井壁的稳定对于下一步采用乳化柴油进行近平衡钻井打下了基础。