柴达木盆地北缘断块带高密度防窜水泥浆固井技术研究与应用

针对柴达木盆地北缘地区油气水层分布段长、压力异常的固井难点，从加重剂、外加剂、防窜性、抗盐性等方面对高密度水泥浆进行了系统研究，提出了设计高密度水泥浆的原则和要注意的问题及对加重剂性能的要求，筛选出了合适的具有良好防窜性能的降失水剂，形成了一套适合柴达木盆地北缘地区固井的高密度防窜水泥浆体系，综合应用G60-S高密度水泥浆固井技术在冷科1井φ244.5技术套管双级固井、φ139.7生产套管双级固井中获得成功，固井质量分别为合格、优质。     

直角稠化防窜水泥浆体系在百色盆地的研究及应用

百色盆地面积小,地质情况复杂,薄油层、薄隔层油藏占绝大多数,加之注采不平衡等因素影响,形成了多压力层系,传统的水泥浆体系无法满足固井需要。为提高该油田的固井质量,研制出了SQ防窜水泥浆体系。该体系由短候凝尾浆和缓凝领浆两部分组成。短候凝尾浆具有短候凝、短过渡、低失水、高早强、微膨胀等特点,可提高顶替效率,避免微裂缝、微环隙的形成,改善第一、第二界面的胶结性能,提高固井质量。现场应用3口井表明,该水泥浆体系基本解决了薄油层、薄隔层的封固难题,有利于提高固井质量,节约固井成本。     

新型防窜水泥浆体系的研究与应用

根据大庆油田钻井研究所提出的防气窜机理与控制方法,研制开发了FSAM非渗透防窜体系。FSAM防窜体系由非渗透降失水剂FSAM,助剂FSAM-L、分散缓凝剂FSAM-R和早强剂组成,室内试验表明,该体系具有低失水量（小于50mL),高早期强度（6h强度超过3.5MPa,8h强度达到10MPa)、良好的流变性与短稠化过渡时间（48Pa到240Pa的过渡时间在20min以内）等特点。不仅适用于常规密度水泥浆体系,也适用于低密度水泥浆体系,在镇原,泾川地区防渗漏,防水窜固井,川西马井构造防气窜固井和南阳油田防水窜固井的现场应用表明,FSAM非渗透水泥浆体系对不同类型的油气层和水层都有较强的防窜能力,能有效地改善气、水层的胶结质量,固井质量优质率在90%以上。     

海上增韧防窜固井水泥浆体系研究及应用

针对海上高压低孔渗油气田固井注水泥候凝时气窜、储层压裂后水泥环破裂等问题,经数值模拟分析压裂作业所需水泥石的性能参数,通过加入胶乳、纤维和膨胀剂等材料,降低弹性模量,增加抗拉强度,达到防收缩防产生间隙的目的,研制了海上增韧防窜固井水泥浆体系。室内评价结果表明,该水泥浆体系的密度为1.65~1.85 g/cm3,API失水量小于50 m L;稠化时间在3~6 h可调;游离液为0,具有良好的施工性能,满足作业要求。水泥石24 h抗压强度大于14 MPa;杨氏模量为3~5 GPa;泊松比为0.13~0.20,满足了压裂对水泥石韧性的要求。该体系弹性模量较常规水泥石降低了约50%,抗拉强度提高了10%左右,增韧防窜性能优良。该体系在东海多口井现场应用,固井质量优良,满足了防气窜和压裂作业的需要。     

新的固井防窜理论及措施

环空窜流是固井质量的难点,它损害储层,影响产能。介绍了一种新的防窜理论——微裂缝-微环隙理论。该理论对窜流的形成原因和过程进行了分析,指出窜流的发生主要取决于P_环与P_阻叠加之和与P_地的大小,如P_环与P_阻之和大于P_地就不会发生窜流。提出消除微裂缝-微环隙的防窜措施,是在固井水泥浆中添加海绵铁及合成橡胶粉。     

胶乳水泥浆防窜性能研究与应用

1958年美国率先将胶乳作为外掺料加入水泥,形成胶乳水泥,并将其用于油田固井。近几年,国内各油田、科研院所、高等院校对胶乳水泥浆的研究取得了较大的进展。新疆油田已多次采用进口胶乳配制胶乳水泥,解决南缘及玛纳斯气田固井的防气窜问题。本文介绍了国产胶乳水泥浆的调配及配套外加剂的研制情况,分析评价了胶乳水泥浆的防气窜性能,以及胶乳水泥在新疆玛纳斯气田2口天然气井固井的现场试验情况。     

水泥浆防窜性能实验评价及其应用

固井防窜一直是困扰石油工业多年的问题,因水泥浆候凝期间的环空有效静液柱压力不断降低,在其降低到地层流体压力之后,水泥浆能不能抵御地层气体对其液相的置换是固井防窜的关键。为此,从水泥浆窜流能力评价方面着手, 结合现场井况和固井工艺的水泥浆窜流试验方法,对目前常用的一些防窜材料,诸如成膜类、AMPS合成共聚物类、改性纤维素类降滤失剂及胶乳、膨胀剂、微硅等的窜流性能进行了评价。结果表明：在不同条件下各类外加剂的防窜特性不一,低温下成膜聚合物水泥浆的防窜性能有一定保障,但随着温度的升高,其性能就会受到一定影响;胶乳水泥浆体系的防窜能力相对较稳定,在不同条件下保证胶乳的有效掺量就可以保障水泥浆的防窜性能。实验评价结果在川渝地区、长庆苏南、吐哈鲁克沁、玉门酒东等气田进行了超过150口井的胶乳水泥浆现场应用,未发生窜流,固井效果良好。     

新型固井防窜外加剂J-2B的研究及应用

“窜”“漏”是调整井固井存在的主要问题,严重时,环空水泥浆被完全冲蚀,甚至造成井壁坍塌,严重影响着固井质量。根据防窜理论、结合水化历程对环空水泥浆水窜机理进行了综合分析,得出了水泥浆过渡状态是防窜最薄弱的环节。并提出了“低滤失、高内聚阻力、短过滤、高早强、微膨胀的防窜思路,据此研制出新型固井防窜外加刑J-2B。现场应用表明,J-2B是一种性能优异、有效的低温浅层调整井固井防窜外加剂产品,现已固井200余口,优质率达90％。     

防气窜泡沫水泥浆的研究与应用

长庆气田属低压低渗透气田．气层多．含气井段长，压力梯度不等，固井时易发生气侵窜槽．造成水泥石界面胶结不良。针对长庆气田的特点，研究出了防气窜泡沫水泥浆，外加剂由氮气发气剂GFQ-1和GFQ-2、稳泡剂GWP和缓凝剂GH-2组成，GFQ-1和GFQ-2与GWP之问的最佳比例为4g：5mL；8mL。现场试验表明，GFQ-1与GFQ-2的反应平稳，气体量易控制；泡沫封闭稳定，渗透率低，泡沫细小、均匀．不易破裂．在浆体中均匀分布；浆体稳定性和流动性好．游离液为零；水泥石抗压强度高。水泥浆密度低；水泥浆具有可膨胀性和可压缩性．直角稠化，水泥石胶结强度高，可有效防止油气水窜．防气窜泡沫水泥浆配方简单．施工方便，成本低。气层井段优质率为87％，合格率为100％。     

新型固体增韧防窜剂

为有效地开发低渗透油藏,大多采用先期超前注水来保持地层压力,这样使目的层的原始压力遭到破坏,造成局部地层压力异常,致使邻井水窜严重,因此要求固井后水泥环要具有较高的韧性,以满足压裂增产的需要。开发出了油井水泥用增韧防窜剂。室内评价结果表明,掺入增韧防窜剂的水泥浆具有良好的防窜性能,水泥石线膨胀率为0.035%～0.135%,降低水泥石弹性模量10%～30% 以上,抗冲击功增长率为10%～16%,很好地改善了水泥石韧性。现场应用超过40 井次,固井合格率为100%;采用增韧防窜水泥浆固井,压裂投产后,产出液中的含水率明显降低,产油量明显增大。      

油酸钠对聚乙烯醇水凝胶体系的影响

为获得热稳定性较好的物理交联聚乙烯醇(PVA)水凝胶,在不同含量的油酸钠存在下,对PVA水凝胶的性能进行了研究。实验结果表明,加入油酸钠对PVA水凝胶的热性能有较大影响,PVA水凝胶体系的凝胶时间缩短、凝胶熔融温度升高;在油酸钠含量较高时,PVA水凝胶体系的凝胶熔融温度较高。在质量浓度60~90g/L的PVA水溶液中加入质量分数6%~12%的油酸钠,可使凝胶时间从30min以上缩短至10min以内,且凝胶熔融温度也由原来的30℃以下升高到近100℃。与添加其他盐类(如NaCl,CaCl2,KCl)相比,添加油酸钠的作用显著。红外光谱和示差扫描量热分析也证实了上述结论。     

聚苯胺-聚乙烯醇复合膜的制备及其力学性能

采用聚乙烯醇(PVA)为基质材料,用盐酸进行掺杂,制备了聚苯胺(PANI)-PVA复合膜。考察了PVA含量、盐酸浓度、氧化剂过硫酸铵(APS)用量、反应时间和膜干燥温度等因素对PANI-PVA复合膜拉伸断裂强度的影响。实验结果表明,PANI与PVA可进行有效的复合,使PANI的拉伸断裂强度得到大幅提高,且PANI-PVA复合膜的拉伸断裂强度随PVA含量的增加而增大;在PVA质量分数40%(基于PVA和PANI的总质量)、c(HCl)=1.0 mol/L、反应时间为4.0 h、n(APS):n(苯胺)=1.0、膜干燥温度为80℃的条件下,所得盐酸掺杂的PANI-PVA复合膜的拉伸断裂强度达到最大值(60.8 MPa)。     

化学交联聚乙烯醇的降滤失机理

所研究的化学交联聚乙烯醇 (PVA) ,为PVA与形成共价键的交联剂在 5 0℃、后期 pH值 <5的条件下在水溶液中反应生成的 ,相对分子质量 3.5× 10 5～ 6 .5× 10 5,含有少量杀菌剂和稳定剂。对照化学剂为一种络合交联的PVC ,或称混合交联PVA ,即与水泥干混的PVC加硼酸钠。实验研究结果表明 :加入 0 .4% (BWOC)化学交联PVA可使G级油井水泥浆 10～ 10 0℃的API滤失量降至 5 0mL以下 ,加量增至 0 .6 %时 12 0℃滤失量为 5 4mL ,抗盐 (NaCl)能力可达 80 g/L(75℃数据 ) ,均远优于混合交联PVA ;加入化学交联PVA的水泥浆 ,1分钟滤失量占 30分钟滤失量的 6 0 %以上 ;加量 0 .1%～ 0 .15 %区间滤失量急速下降 ,加量继续增加时滤失量不再明显下降 ;化学交联PVC在水泥颗粒表面的等温吸附符合Langmuir单分子层吸附模型 ;基于达西定律考察滤失量与滤液粘度之间的关系 ,发现化学交联PVA降低滤失量的主要因素不是增粘作用 ,而是滤饼渗透率降低 ,在滤饼下面、过滤介质表面形成一层有一定韧性的完整致密聚合物膜 ,此膜在升温至 12 0℃时仍稳定不变 ,滤失量不显著增大 ,而混合交联PVA形成的膜 ,接近 10 0℃时开始破坏 ,滤失量急剧增大     

壳聚糖-聚乙烯醇/聚丙烯腈复合膜分离乙酸乙酯-乙醇-水的性能

制备了壳聚糖-聚乙烯醇/聚丙烯腈(CS-PVA/PAN)复合膜,用于乙酸乙酯-乙醇-水三组分溶液的分离。考察了CS-PVA/PAN复合膜的溶胀性、CS含量与料液温度对CS-PVA/PAN复合膜渗透汽化性能的影响;用傅里叶变换红外光谱对CS,PVA,CS-PVA均质膜进行了表征。实验结果表明,在料液温度313.15K、CS-PVA/PAN复合膜中w(CS)=50%时,CS-PVA/PAN复合膜能有效地脱除乙酸乙酯(质量分数84.6%)-乙醇(质量分数3.4%)-水(质量分数12.0%)三组分溶液中的水分,渗透通量为183g/(m2.h),分离因子为4 160;且随料液温度的升高,渗透通量增大,分离因子减小,渗透通量和料液温度能较好地符合Arrhenius方程。     

MTA防窜固井技术原理及现场应用分析

泥饼仿地成凝饼(MTA)法防窜固井,是针对MTC固井技术的不足、为更好地提高固井二界面胶结质量而提出的新技术。该方法是钻开封固段前50~200 m,在钻井液中加入0.5%~3.0%的泥饼改性剂并维持该比例至完井,固井时以凝饼形成剂为基础配置3~4 m3前置液,注入该前置液后随之注入水泥浆,不改变油井水泥浆体系,但对钻井液泥饼进行了处理。其整体固化胶结机理是,用凝饼形成剂对泥饼界面进行修饰、处理并使其与泥饼改性剂初步反应生成凝饼胶结物,再逐渐形成致密凝饼。为了验证MTA方法的实际固井效果,在大庆油田、胜利油田和河南油田的23口老区调整井(常规油井16口,稠油井7口)中进行了现场应用。应用结果表明,固井一、二界面质量合格率100%,其中大庆油田应用井固井质量优质率和合格率分别提高13.01百分点和1.15百分点,胜利油田应用井固井二界面质量合格率提高约30百分点,河南油田应用井平均总井段优质率达到90.48%。      

正电聚醇钻井液的室内实验研究

正电聚醇钻井液是在聚合醇钻井液基础上发展起来的一种新型钻井液。正电聚醇具有浊点效应，抑制能力强，对环境无污染。通过对处理剂的筛选，优选出了一套正电聚醇钻井液配方。室内评价试验表明，与其它水基钻井液相比，正电聚醇钻井液具有滤失量小、抑制性强和润滑性好等特点。对正电聚醇钻井液的作用机理进行了初步分析，表明各种处理剂与正电聚醇具有较好的协同作用，钻井液井眼净化效果好，井壁稳定，摩阻系数易控制。     

衰减链转移自由基聚合醋酸乙烯酯

以偶氮二异丁腈为引发剂,在醋酸乙烯酯(VAc)的普通自由基聚合反应体系中加入少量碘,原位生成了碘化物α-碘代异丁腈,该碘化物在聚合过程中起可逆的链转移剂的作用,合成了含碘端基的聚醋酸乙烯酯(PVAc-I);考察了反应温度、原料配比对聚合反应的影响。实验结果表明,反应温度为75℃较适宜VAc的聚合;在该温度下,VAc通过衰减链转移自由基聚合法可合成相对分子质量可控、相对分子质量分布较窄(Mw/Mn≤1.41)的PVAc-I,并用核磁共振仪对PVAc-I的结构进行了表征。PVAc-I与甲基丙烯酸甲酯的嵌段共聚实验结果表明,PVAc-I末端的碘具有活性,合成的嵌段共聚物聚醋酸乙烯酯-b-甲基丙烯酸甲酯的相对分子质量分布窄(Mw/Mn=1.43)。     

高温防窜水泥浆体系的研究及应用

高温高压油气井的窜槽问题一直是困扰各油田固井的一大难题,尤其是高温高压长封固段井的油气窜槽问题更难以解决.高温防窜水泥浆体系具有优异的防窜性能及稳定性,稠化时间易调,低温条件下强度能较好地发展,采用多凝水泥浆方案可更好地解决高温高压长封固段油气井的固井质量问题.     

聚醋酸乙烯酯大分子单体与苯乙烯的分散共聚

以聚醋酸乙烯酯(PVAc)大分子单体为分散稳定剂,通过分散聚合制得了PVAc接枝聚苯乙烯(PVAc-g-PSt)复合微球。用激光光散射和透射电子显微镜对PVAc-g-PSt复合微球的粒径及形态进行了表征,考察了外部聚合因素(聚合时间、介质的极性、聚合温度和振荡转速)对PVAc-g-PSt复合微球的粒径及其分布的影响。用核磁共振和X射线光电子能谱对PVAc-g-PSt复合微球的结构及组成进行了分析,分析结果显示,所得的接枝聚合物是以PVAc为壳、PSt为核的核壳结构复合微球。根据PVAc-g-PSt复合微球表面组成的分析,计算出了典型配方(c(PVAc)=0.001mol/L、c(St)=0.1mol/L、c(偶氮二异丁氰)=0.001mol/L、n(PVAc)∶n(St)=0.01、x(偶氮二异丁氰)=0.1%、乙醇4mL、水1mL、60℃、160r/min、24h)条件下稳定每个PVAc-g-PSt复合微球表面的PVAc接枝链数为1.6×103。     

聚乙烯醇-海藻酸钠共混中空纤维复合膜用于异丙醇脱水

制备了以聚砜(PS)中空纤维超滤膜为底膜的聚乙烯醇(PVA)-海藻酸钠(SA)共混复合膜,并用于异丙醇脱水的研究。考察了PVA/SA配比、交联剂种类和浓度以及渗透汽化实验中的操作条件对膜性能的影响。在PVA/SA质量比为4/1、料液温度45℃、料液中异丙醇质量分数为90%时,复合膜的通量和分离因子分别为427g/(m2·h)和1727,并且根据实验数据和Arrhenius经验方程式,计算得出异丙醇渗透活化能为17 42kJ/mol。