新型油井水泥低滤失高温缓凝剂的室内研究

为了满足高温高压深井及超深井固井对油井水泥缓凝剂抗高温性能的要求，利用2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）和有机羧酸（TA）合成了油井水泥高温缓凝剂SA。通过正交实验分析可知，单体配比、反应温度是影响SA缓凝效果的主要因素；合成SA的最佳条件：单体配比AMPS：TA为19：2，引发剂浓度为0．5％，反应温度为55℃，反应时间为13h，pH值在6～7之间。通过对掺有缓凝剂SA的水泥浆进行性能评价，可知SA的高温缓凝效果明显，此外，SA还可以改善水泥浆的流动性，并具有优良的降滤失效果。通过对缓凝剂SA进行红外光谱分析，表明SA属于AMPS—TA二元共聚物。通过测定SA的玻璃化转变温度，证明SA二元共聚物的热稳定性良好。     

二氧化碳对油井水泥石的腐蚀及其防护措施

在湿环境下,油气构造中富含的CO_2对水泥石产生碳化腐蚀,碳化结果使水泥石渗透率变大、抗压强度减小,诱发流体窜流、塑性地层井壁垮塌等事故,造成巨大的经济损失。介绍了在不同温度下的水泥水化产物及其碳化产物。从化学角度分析了CO_2在不同温度下对油井水泥环碳化腐蚀的机理、影响因素及防护措施。在低于110℃的温室下,CO_2的腐蚀速度受扩散控制,其影响因素包括水泥浆密度和水泥石渗透率及水泥石孔隙液中Ca(OH)_2的含量,在水泥中掺加活性硅灰或提高水泥浆密度可预防碳化腐蚀。在大于110℃的高温下,碳化腐蚀速度受水泥水化产物中Ca(OH)_2含量和水泥石碳化后渗透率大小的影响。正确的防腐工艺是在水泥石中加入10％—15％的石英砂,或者在纯水泥中加3％—8％的膨润土。     

分散剂FDN对G级油井水泥作用机理探讨

采用液相电导法和酸度法研究了分散剂FDN对G级油井水泥水化速度的影响。发现FDN促进水泥的早期水化,但吸附-络合作用及磺酸根离子对Ca(OH)_2核晶过程的“毒化”作用使后期水化速度减慢。本研究证实ζ电位升高是FDN广生分散作用的主要因素。当FDN的吸附达饱和时,ζ电位达最大值,水泥浆的分散程度最大。     

纤粒复合型油井水泥石增韧剂的性能及机理研究

针对国内油田油气井因后续施工(射孔、压裂、酸化等)造成水泥环脆裂的问题,根据断裂力学原理和复合材料理论设计配方,选用GX(1.0%的特种无机富硅纤维 2.5%的有机弹性颗粒)作为油井水泥石增韧材料;并对掺有GX的油井水泥浆的工程性能、物理性能、与其他外加剂的配伍性以及水泥石的微观结构进行考察,结合性能评价试验,分析了GX在水泥石中的增韧作用机理。结果表明,GX可以显著提高油井水泥石的韧性和弹性,并且与其他外加剂配伍性良好。     

Preparation and mechanical properties of polypropylene fiber reinforced calcined kaolin-fly ash based geopolymer

To improve the environmental benefits and solve the problems of large shrinkage and high brittleness, the partial replacement of calcined kaolin by fly ash as a raw material for geopolymer synthesis and the influences of polypropylene (PP) fiber on the mechanical properties and volume stability were investigated. The results show that compressive strength of the geopolymer containing 33.3%(mass fraction) fly ash by steam curing at 80 °C for 6 d is improved by 35.5%. The 3-day compressive strength, flexural strength and impacting energy of geopolymers containing 0.05%PP fiber increase by 67.8%, 36.1% and 6.25%, while the shrinkage and modulus of compressibility decrease by 38.6% and 31.3%, respectively. The results of scanning electron microscopy (SEM) and the appearances of crack growths confirm that PP fiber can offer a bridging effect over the harmful pores and defects and change the expanding ways of cracks, resulting in a great improvement of strength and toughness. Foundation item: Project(2006AA06Z225) supported by the National High-Tech Research and Development Program of China     

镁质晶须对油井水泥石力学性能的影响

为提高油井水泥石强度,选用镁质晶须MBW为增强剂,研究了MBW在不同掺量下对水泥浆体的基本性能及水泥石力学性能的影响,并通过XRD、MIP及SEM等表征方法进行了探讨。结果表明,油井水泥中掺入1%~5%的镁质晶须后,其浆体密度及凝结时间基本不变;流动度随晶须掺量的增加而降低,通过加入减阻剂USZ来改善;水泥石的抗压强度、抗折强度随晶须掺量的增加得到明显提高,当晶须掺量为4%时,80℃下水泥石1、3、7和28 d抗压强度比净浆水泥石分别提高8.3%、15.4%、21.5%和18.8%,抗折强度分别提高9.4%、19.4%、13.1%和0.3%。镁质晶须属于惰性微填料,可填充水泥石内部的有害孔隙,增加水泥石密实度,同时作为微纤维,在水泥石内部通过桥连、拔出、剥离、折断等作用机制起到对水泥石增强增韧的双重功效。     

镍渣矿渣免烧砖的试验研究

研究了镍渣矿渣比和水泥掺量对镍渣矿渣复合胶凝材料体系的影响,并在此基础上,辅以化学激发剂NS、CA,采用正交试验方法,研制开发新型镍渣矿渣基复合胶凝材料,最佳配比为:镍渣和矿渣的质量比5∶5,水泥、激发剂NS和CA分别占镍渣和矿渣总质量的20％、0.5％和2％,胶砂比1∶3,水胶比0.5,可制得符合MU25等级的免烧砖.     

废弃玻璃粉对水泥石高温抗压强度和微观结构的影响

废弃玻璃粉作为一种高SiO₂含量的固体废弃物,可以有效防止油井水泥石在高温下的强度衰退,从而提升深井、超深井固井水泥环长期封隔完整性。本文研究了150 ℃、21 MPa下,不同粒径废弃玻璃粉对水泥石抗压强度、渗透率和微观结构的影响。结果表明:150 ℃、21 MPa下净浆水泥石180 d抗压强度为8.57 MPa,较1 d衰退76.04%;掺入废弃玻璃粉可以提高水泥石抗压强度的长期稳定性,在内掺40%(质量分数)粒径为45 μm的废弃玻璃粉情况下,水泥石在180 d时抗压强度为31.85 MPa,较1 d仅衰退3.95%,渗透率为1.28×10^-2 mD,较1 d降低16.88%;掺入废弃玻璃粉改变了水泥石150 ℃、21 MPa下的物相组成,净浆水泥石的主要结晶相为氢氧化钙和水硅钙石,掺入不同粒径废弃玻璃粉的水泥石主要结晶相为硬硅钙石和托贝莫来石;内掺40%粒径为45 μm的废弃玻璃粉的水泥石中托贝莫来石晶粒尺寸稳定;随龄期增加,净浆水泥石孔结构向大孔径发展,内掺40%粒径为45 μm的废弃玻璃粉的水泥石的孔结构更加致密,180 d内各龄期均以凝胶孔为主。     

变压器局部放电检测声阻抗匹配研究

局部放电检测技术是变压器绝缘诊断的重要手段之一,而外置式超声法是目前使用较多的超声检测法。针对当前外置式超声检测法灵敏度较低的问题,文中研究了声阻抗匹配提高变压器局部放电超声信号透射强度的可行性。经理论分析发现,通过在变压器油和外壳之间加入匹配层,且满足匹配层声阻抗介于变压器油和外壳的声阻抗之间,能增大超声波信号的透射系数,获得了透射系数随频率变化的规律及中心频率和匹配层厚度的关系。模拟试验表明,在变压器油与变压器外壳之间加入声阻抗匹配层后,测得的超声波信号幅值约为未设置声阻抗匹配层侧的2倍,超声波信号的透射系数得到了显著增强,试验结果验证了声阻抗匹配提高实测超声波信号强度的可行性。     

电导法测定G级油井水泥水化速度

本文采用电导法和酸度法研究了嘉华G级油井水泥浆及加有缓凝剂酒石酸时水泥的水化历程,并对酒石酸的缓凝机理进行了分析。实验结果表明:电导法较酸度法能更全面、真实地反映水泥的水化过程。