矿渣MTC固化物力学性能研究

通过室内试验，从微观结构方面分析了矿渣MTC固化物在高温下易脆裂的原因，并提出了具体的改善措施和脆性判断标准。通过室内试验得出了矿渣MTC浆体的抗压强度随温度的衰退规律和静胶凝强度的发展规律。室内试验结果还表明：矿渣MTC固化物的抗腐蚀性能、动态力学性能和抗冲击性能与常规水泥相当，可以满足深井固井要求。     

新型矿渣MTC增韧剂MZR的开发与性能研究

矿渣MTC固化体韧性差,无法满足油井后期射孔等开发要求,为此,对提高水泥石韧性的途径进行了分析,采用纤维、橡胶粉和活性微粒复配得到了矿渣MTC增韧剂MZR,借鉴油井水泥石性能测定标准,通过抗冲击韧性实验、抗折强度实验、胶结强度实验对MZR的性能进行了测试,考察了MZR对浆体性能的影响。实验结果表明,MZR可以大幅度提高矿渣MTC固化体的韧性,当采用3%加量时,可提高矿渣MTC固化体抗冲击韧性、抗折强度及胶结强度30%以上,MZR对抗压强度无不良影响,不影响浆体施工性能,是一种优异的矿渣MTC技术增韧剂。     

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用矿渣将泥浆转化成水泥浆（MTC）固井技术不仅能降低固井成本，而且能将钻井工程的污染物－泥浆填入地下。减少了对环境的污染也节约了废弃泥浆的处理费用。此外矿渣MTC技术还具有提高顶替效率及固井质量等优点。但矿渣结物高温脆裂是限制矿渣泥浆转化成水泥浆（MTC）技术在高温深井条件下应用的重要原因。文章在分析了现有的各种关于矿渣高温脆裂原因的观点后，在实验观测的基础上，提出了矿渣高温脆裂原因的新观点，即矿渣高温脆裂是由于C－S－H无定型凝胶高温脱水后发生体积膨胀造成的。文章设计了验证这一新观点的实验方法及装置，并用大量实验验证了这一新观点。最后根据这一新观点提出了预防矿渣胶结物高温脆裂的措施。     

MTC技术在百色盆地林逢稠油热采井的研究与应用

针对林逢稠油热采井的地质特点和对固井质量的要求开发了早期强度高,低渗透,微膨胀,抗高温和流变性好的MTC矿渣泥浆固化液,并分析了矿渣泥浆固化液技术的固化机理及特点。结果表明,MTC水泥浆具有低温防水侵,强度发展迅速,固化体耐高温的特性。MTC技术实用性强,施工简单,水泥浆体系流变性好,密度易于控制,它与钻井液有良好的相容性,提高了林逢稠油热采井的固井质量。     

矿渣MTC固化泥饼能力及其行为原因分析

矿渣MTC能不能实现泥饼的固化胶结,是否能提高第二界面胶结强度,对矿渣MTC的推广应用极其关键,为此系统比较了矿渣MTC水泥浆与油井水泥浆在没有泥饼、普通钻井液泥饼、多功能钻井液泥饼3种情况下的界面胶结性能,并对泥饼固化的原因进行了分析研究.实验结果表明,没有泥饼存在时,油井水泥浆的胶结性能明显优于矿渣MTC;普通泥饼存在时,水泥浆和MTC均不能得到令人满意的胶结性能;油井水泥浆不能使多功能钻井液泥饼固化胶结,而矿渣MTC能够实现多功能钻井液泥饼的固化胶结.结果还表明,泥饼固化的首要条件是泥饼中必须含有胶凝材料,由于普通泥饼中没有胶凝材料,所以不论是什么固井液都不能使其固化.而矿渣的活性是潜在的,只有被激活才能发挥胶凝性能,因此油井水泥浆无法与多功能钻井液泥饼发生同步的水化固化反应,只有矿渣MTC浆体与多功能钻井液泥饼相遇,才能既保证有胶凝组分的存在又具有足以激活矿渣水化的可溶性激活组分,从而有效实现泥饼的固化,提高固井质量.     

矿渣MTC固化体开裂的解决途径

矿渣MTC固化体高温下易开裂问题一直限制着矿渣MTC技术的推广应用，导致开裂的根本原因在于不同环境下矿渣MTC的水化反应速度不同从而导致水化产物存在差异。文章通过大量实验复配开发出一种新型激活剂MJH，其激活功能强大，同时又具有合适的碱性，可以控制合理的水化速度，引导和改变水化反应使之朝结构稳定的水化产物发展，很好地解决了矿渣MTC固化体高温开裂问题。     

矿渣MTC固化体性能的研究

MTC固井技术在提高固井质量，降低固井成本和保护环境等方面显示出了优越性，对矿渣MTC固化体的性能进行了实验研究，在高炉水淬矿渣MTC浆中加入硅粉，使Ca/Si比例控制在0．6－1．0范围内，防止转化为α-C2SH，并随着温度的提高，分别生成耐高温的雪硅钙石（C5S6H5）、硬硅钙石（C6S6H）等，从而提高固化体的热稳定性，具有好的抗高温性能，在矿渣MTC固井技术中，Cl^-能与矿渣中的部分高子形成比NaNl结构更强的结晶体，成为MTC固化体的一部分，具有较强的抗盐性，在不同酸浓度下，矿渣MTC固化体的酸溶率均比水泥石低；后期强度高，抗打击性好；渗透性比水泥石小。     

推广矿渣MTC技术提高固井质量

矿渣MTC浆是由钻井液转化而成,与传统的油井水泥浆相比,具有与钻井液相容性好,利于提高顶替效率;矿渣MTC浆固化体强度抗钻井液的污染能力强;滤失低、沉降稳定性好、触变性好等优点,加之矿渣MTC浆还能采用钻井泵施工,这些都促进了固井质量的提高。     

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矿渣MTC固化体高温下易开裂问题一直限制着矿渣MTC技术的推广应用，文章对影响固化体开裂的宏观因素：温度、压力、浆体pH值等进行了实验研究分析。通过X射线衍射、扫描电镜等分析手段找到了固化体开裂的本质原因在于高温条件下矿渣水化反应速度加快，其玻璃体分相结构中富钙相的分解速度加快，体系中Ca(OH)₂增加较多，而富硅相解体反应的变化幅度不大，体系中SiO₂则相对较少，反映在固化体局部区域中，C-S-H凝胶体不仅C/S增大且分布不均匀且由于该部分水化产物呈球形和蜂窝形，胶结时接触面积少，形成的凝胶体胶结差，不稳定，易发生晶形转变，宏观上表现为固化体容易形成裂纹。     

矿渣MTC固化物高温性能试验

矿渣MTC技术作为一项新的固井技术,已在中低温度的条件下得到广泛应用,从室内各方面性能及现场应用结果来看,它并不亚于油井水泥,而且有其独特的性能,如流变性能好、与钻井液的相容性好、顶替效率高、稳定性好、失水量小、静胶凝强度过渡时间短等特点。但它在中高温情况下的综合性能是否可满足固井要求,它的固化物能否满足后续作业的需要等都要进一步研究。对矿渣MTC固化物的高温强度发展趋势、在井底情况下的耐冲击性及抗腐蚀性能进行了室内试验,试验结果表明,矿渣MTC可用于中深井、深井固井。     

聚合物钻井液转变成水泥浆固井技术应用研究

本文对ＭＴＣ技术波特兰水泥转化法和高炉矿渣转化法的室内试验研究和现场应用进行了详细的论述。波特兰水泥转化法能提高水泥石抗压强度，高炉矿渣转化法能明显降低固井成本，综合考虑其特点，矿渣转化法有较大的技术优势。ＭＴＣ技术具有提高固井质量，降低固井成本等特点，有广阔的应用前景。     

矿渣MTC防气窜固井应用研究

为了使矿渣MTC应用于防气窜固井,根据环空气窜机理试验成功了矿渣MTC。试验期间,通过控制矿渣激活速度和早期强度发展规律,使矿渣MTC具有过渡时间短、早期强度发展快、固化后的水泥石收缩小、相容性好、高温高压稠化曲线成直角状等特点.在马蓬2井177.8mm生产套管固井试验中,5个气层压力均很高,但固井后无任何气窜的显示,固井优质。结果表明:矿渣MTC不仅能改善胶结质量,而且具有很强的防气窜能力。     

改性矿渣MTC堵水技术的应用

普通水泥颗粒表面静电荷具有很大的表面相互作用,再加上失水增粘的影响,形成的颗粒有效尺寸远大于颗粒桥堵所需尺寸,影响注入深度.矿渣细度比标准普通水泥小,在水化前相互之间无作用力,能够进入到较小的孔道中,是一种比较好的挤水泥材料.根据紧密堆积理论,在矿渣MTC浆中加入微细材料PZW等进行改性.对改性矿渣MTC浆静胶凝强度、抗压强度、渗透率、失水、流变性、触交性及注入能力评价及现场应用表明,改性矿渣MTC浆具有良好的流变性,注替压力容易控制,静止时易形成胶凝状态,可快速封堵水层;性能易调节,初终凝时间可根据设计和施工要求任意调整;过渡时间短,强度发展快,可避免水蚀;渗透率小,堵水效果好;堵水工艺简单,成本低,成功率高.     

超低密度高炉矿渣MTC固井液试验研究

长庆油田靖安、华池、镇原等地区的低压易漏地层,用1.30~1.50g/cm3低密度水泥浆固井,仍然存在水泥返高不够、固井质量差的问题。利用MTC固井的技术优势,用高炉矿渣、减轻材料漂珠和碱性激活剂设计1.20~1.40g/cm3的超低密度高炉矿渣MTC固井液体系,以解决低压易漏地层的固井质量问题。设计的超低密度矿渣MTC固井液流变性好,体系稳定,稠化时间能满足固井施工要求,在低温和高温下抗压强度高。高炉矿渣激活剂BES-1和BES-2性能良好,能在低温和高温下激活矿渣和漂珠的潜在活性,可提高超低密度矿渣MTC固井液水泥石的抗压强度。     

矿渣浆降失水剂GJ-1的应用

针对矿渣浆水灰比较大、固相含量相对较少、自由水比较多、失水量较大的特点，用实验的方法优选出了降失水剂GJ－1。实验和现场应用表明，GJ－1具有许多优点：（1）用量少，降失水效果显著；（2）配伍性良好，GJ－1的加入不影响激活剂、助剂、分散剂以及其它添加剂的作用效果；（3）耐温性良好，耐碱性比较好；（4）具有润湿、润滑作用，有利于泵送；（5）有一定的缓凝作用；（6）提高矿渣石的高温高压强度，GJ－1加量在0．6％以上时能将矿渣石的高温高压强度提高3－4MPa；（7）增粘不明显；（8）具有一定的悬浮能力；（9）强化矿渣浆的直角稠化，加入GJ－1的矿渣浆可以应用于防窝固井技术，能够解决长封固段井的固井难题和低密度矿渣浆的沉降稳定性问题，保证施工安全，提高固井质量。     

矿渣MTC处理废弃钻井液机理

废弃钻井液转化为水泥浆技术（MTC）是一种既满足环保要求又节约成本的好方法。为此进行了废弃钻井液成分分析、钻井液影响矿渣MTC性能等几方面的实验研究。结果表明：废弃钻井液的主要组成部分黏土中含有大量的SiO₂物质,不仅能够与强碱反应生成活性SiO₂,促进矿渣MTC凝固体胶结,还能够与矿渣中水泥熟料水化产物Ca（OH）₂反应,生成力学性能更好的低C/S（CaO·SiO₂分子比）比的C-S-H凝胶;矿渣MTC抗压强度随着钻井液加量的增加而增大,随着钻井液中纯碱量的增大而增大;钻井液中黏土水化程度越高,矿渣MTC强度越大;黏土12 h即可充分水化,矿渣MTC固井液的稠化时间变短,有利于提高固井液的防气窜效果,其耐高温性、耐酸侵蚀性更好。