新型聚羧酸减阻剂的研究与应用

针对伊拉克地区夏季环境温度高导致现场配制的水泥浆触变性强,可泵性差,现有减阻剂难以使水泥浆保持良好分散能力,严重影响固井施工安全的问题。以聚乙二醇二丙烯酸酯、甲基丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和芳香磺酸类单体等为原料,合成了一种新型聚羧酸油井水泥减阻剂BH-D301L。采用正交实验得到了最佳合成原料物质的量比为1∶4∶1∶1,反应温度为80℃,反应时间为2 h,引发剂加量为0.4%。通过红外光谱分析和渗透凝胶色谱表征证明了合成产物为共聚物,参考API RP 10B标准评价了加入减阻剂的不同水泥浆体系的综合性能。实验结果表明,加量分别为0.5%和1.0%的减阻剂对常规密度的自来水和饱和盐水配浆水泥浆体系的流变性能有明显改善,体系抗压强度和稠化时间符合行业标准要求。在模拟环境温度45～65℃下,加有1.0%减阻剂的高密度含盐水泥浆的流性指数大于0.7,稠度系数小于0.58Pa · sn,体系触变性增强现象减弱,静切力差小于3 Pa,24 h抗压强度超过14 MPa,水泥浆体系稠化、沉降稳定性均能满足固井施工要求,并在现场得到了很好的应用。      

新型聚羧酸减阻剂的研究与应用

针对伊拉克地区夏季环境温度高导致现场配制的水泥浆触变性强,可泵性差,现有减阻剂难以使水泥浆保持良好分散能力,严重影响固井施工安全的问题。以聚乙二醇二丙烯酸酯、甲基丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和芳香磺酸类单体等为原料,合成了一种新型聚羧酸油井水泥减阻剂BH-D301L。采用正交实验得到了最佳合成原料物质的量比为1∶4∶1∶1,反应温度为80℃,反应时间为2 h,引发剂加量为0.4%。通过红外光谱分析和渗透凝胶色谱表征证明了合成产物为共聚物,参考API RP 10B标准评价了加入减阻剂的不同水泥浆体系的综合性能。实验结果表明,加量分别为0.5%和1.0%的减阻剂对常规密度的自来水和饱和盐水配浆水泥浆体系的流变性能有明显改善,体系抗压强度和稠化时间符合行业标准要求。在模拟环境温度45～65℃下,加有1.0%减阻剂的高密度含盐水泥浆的流性指数大于0.7,稠度系数小于0.58Pa · sn,体系触变性增强现象减弱,静切力差小于3 Pa,24 h抗压强度超过14 MPa,水泥浆体系稠化、沉降稳定性均能满足固井施工要求,并在现场得到了很好的应用。     

耐高温环保型聚羧酸油井水泥减阻剂

随着油井钻探加深,常规减阻剂已不能满足新工况下固井水泥的性能及环保要求。以聚羧酸减水剂聚醚（TPEG-2400）、甲基丙烯磺酸钠（SMAS）、丙烯酸等为原料,通过自由基聚合反应合成一种环保型聚羧酸油井水泥减阻剂（HZ-1）。通过正交实验优化了最佳合成条件;通过红外光谱、核磁共振氢谱、热重及同步热分析仪对HZ-1的结构和热稳定性进行分析;根据石油天然气行业标准对HZ-1的减阻性、抗温性、环保性进行室内评价;通过吸附量、空间位阻、Zeta电位变化探讨HZ-1的减阻作用机理。结果表明,HZ-1的最佳制备条件为：10 g SMAS、0.41 g次磷酸钠、175 g TPEG-2400、7.6 g双氧水、0.91 g抗坏血酸、22.22 g丙烯酸、20 g 20%氢氧化钠,滴加时间为2.0 h,反应温度20℃,反应时间0.5 h。HZ-1的热稳定性良好,分解温度为338℃。将0.40%HZ-1与油井水泥按水灰比0.44配制的水泥浆体系具有较好的减阻性能,流性指数为1.033、稠度系数为0.023 Pa·sn、抗压强度为18.413 MPa,可耐170℃高温。HZ-1的生物降解性好,绿色环保,半数有效浓度（EC50）为36 307 mg/L,化学需氧量（COD）为571 984 mg/L、生化需氧量（BOD5）为196 330 mg/L,BOD5/COD为0.3432,生物等级为无毒。HZ-1空间位阻越大,水泥浆流变性能越好;HZ-1在水泥颗粒表面的吸附曲线符合Langmuir吸附模型,为单分子层的化学吸附;HZ-1降低了水泥颗粒表面的Zeta电位,增强其静电斥力,从而增强水泥浆的流变性能。     

部分水解聚丙烯酰胺水泥浆降失水剂的室内研究

通过研究部分水解聚丙烯酰胺的分子量,水解度以及其加量对水泥浆失水的影响,指出作为水泥浆降失水剂的部分水解聚丙烯酰胺的分子量应在６０－６５万,水解度在６．０％～７．５％,加量在０．５％～０．７％时的降失水效果最好,同时,研究出了合成这一分子量和水解度的部分水解聚丙烯胺的试验条件,为油田上将部分水解聚丙烯酰胺作为水泥浆降失水剂奠定了基础。     

微波辐射梳形聚羧酸共聚物合成及其分散性能

以自制顺丁烯二酸聚乙二醇(n=9)单酯(MAPEG)、烯丙基磺酸钠(SAS)和顺丁烯二酸酐(MA)为单体,过硫酸铵为引发剂,在微波辐射下合成了梳形聚羧酸共聚物,并用傅里叶变换红外光谱对其结构进行了表征。考察了辐射功率和时间对梳形聚羧酸共聚物分子结构及分散性能的影响。实验结果表明,在微波辐射下,共聚反应所需时间很短,且梳形聚羧酸共聚物的分散性稳定。在n(SAS)∶n(MA)∶n(MAPEG)=3.6∶4.3∶1、引发剂用量1.0%(占总单体的质量)、辐射功率650W、辐射时间5min条件下,所得梳形聚羧酸共聚物的特性黏数为2.63×10-2dL/g;在水与水泥的质量比为0.35、梳形聚羧酸共聚物(n(SAS)∶n(MA)∶n(MAPEG)=3.6∶4.3∶1、引发剂用量1.0%、辐射功率260W和辐射时间5～10min或辐射功率130～650W和辐射时间6～10min)掺杂量(质量分数)为0.4%时,水泥净浆流动度稳定在230mm左右。     

抗冻型JYC降失水剂的室内研究与应用

为了解决高寒地区冬季固井施工中液体降失水剂易结冰的问题,在聚乙烯醇交联反应中通过引入冰点降低剂并控制交联反应的交联度,合成了在低温下具有适度流动性和良好降失水性能的JYC降失水剂。通过室内试验对JYC降失水剂的抗冻性能、JYC降失水剂加量对水泥浆性能的影响及海水对JYC水泥浆性能的影响进行了评价,结果表明:JYC降失水剂可以在-20 ℃的环境下使用;随着JYC降失水剂加量的增加,水泥浆的失水量逐渐降低,但其加量超过8 %时,失水量的降低幅度很小;随着JYC降失水剂加量的增加,水泥浆的稠度略微增大,稠化时间稍有延长,但对其抗压强度无不良影响;采用海水和部分海水配浆,JYC水泥浆的失水量会增大,但仍小于50 mL,水泥浆会增稠,其抗压强度有一定提高。在吉林松南区块的应用表明,JYC降失水剂不但解决了高寒地区冬季固井施工中液体降失水剂易结冰的问题,而且固井质量也得到了提高。      

梳形聚羧酸系高效减水剂的研究

应用高分子设计原理,合成了一种低坍损梳形聚羧酸系高效减水剂.考察了引发剂用量、单体摩尔比及反应时间对其分散性能的影响.结果表明,在甲基丙烯酸/甲基烯丙基磺酸钠/聚氧化乙烯丙烯酸酯摩尔比56：12：32,引发剂过硫酸铵用量占单体总量2.5%,反应温度80℃,反应时间6 h条件下,合成的聚羧酸系减水剂水泥净浆流动度可达238 mm.用此减水剂配制的混凝土,在减水剂用量0.2%时,减水率达22.5%,混凝土的坍落度60min内几乎无损失.     

固井水泥浆微沫剂WMJ-1室内试验研究

本文合成了一种固井水泥浆微沫剂WMJ-1,重点研究了WMJ-1固井水泥浆微沫剂对不同体系的低密度固井水泥浆体系性能的影响规律.实验结果表明:0.2％WMJ的加入能显著减低浆体的密度,密度最低可降为0.69g/cm3,形成性能稳定的超低密度微泡沫固井水泥浆体系,并可显著降低低密度固井水泥浆的析水量、提高浆体的表现黏度、改善水泥浆的稳定性;WMJ-1可明显降低低密度固井水泥浆体系的抗压强度,复配加入wG微硅粉后可一定程度上提高浆体固化体的抗压强度,且能够显著提高体系的触变性能,对固井防漏十分有利.表3参6     

钻井液转变成水泥浆的室内研究

固井作业中常因井壁水泥面间密封差、附着于裸眼井壁的泥饼及隔离液对水泥浆产生污染,而影响固井质量。介绍了将钻井液转变成水泥浆的MTC技术。对分散剂、早强剂、有机缓凝剂及激活剂进行了MTC体系配方优选。试验表明,该配方使转化后水泥石3d强度大于10MPa,流变性、稠化时间等性能均可满足固井施工要求。     

丝胶用作固井水泥浆外加剂的室内初步研究

本文采用室内评价方式,探索了丝胶作为固井水泥浆外加剂的可行性。丝胶对固井水泥浆失水有良好的控制作用,常温、7大气压30分钟的失水可控制为6毫升。丝胶有强烈的缓凝性,水浴中养护凝结时间达10小时以上。丝胶也能改善水泥浆的流动性能。     

一种固井用腐植酸-AMPS/DMAM/FA接枝共聚物降失水剂

采用自由基聚合法将AMPS、N,N-二甲基丙烯酰胺（DMAM）、反丁烯二酸（FA）进行接枝共聚,在AMPS∶DMAM∶FA为1∶0.38∶0.08,单体总量与腐值酸钠的质量比为1∶0.2、引发温度为60℃,单体溶液的pH为7的条件下,合成了一种抗高温油井水泥降失水剂G85L,为黑色黏稠液体,固含量为20%。通过单体残留分析与红外表征证明了合成产物为接枝共聚物,并通过热重分析证明该产品抗温达265℃。参考API RP 10B-2 2013进行实验,评价了该产品在水泥浆中的各项性能,结果表明,该产品不仅在中低温有较好的控制失水能力,当加量为4%时可以将API失水量降至40 mL,而且在高温条件下也具有较强的控制失水能力,200℃下失水量可以控制在50 mL以内,并且对水泥浆的稠化时间、抗压强度无副作用,与多种水泥浆体系配伍性好,是一种普适性优良的抗高温产品。      

功能性固井工作液研究进展

随着油气勘探开发工作的逐步深入以及向深层、复杂地层、非常规储层、海洋等领域的拓展,油气井固井难度显著增加,对固井后水泥环长期密封性能要求越来越高,固井工作液体系的研发及应用面临新的挑战。从长封固段大温差水泥浆体系、韧性水泥浆体系、防腐蚀水泥浆体系、稠油热采井固井水泥浆体系、自修复（自愈合）水泥浆体系、深水固井水泥浆体系及功能性前置液体系,总结了近年来固井工作液体系的技术进展。根据复杂井固井作业面临的挑战,从固井新材料及功能性水泥浆体系两方面提出了今后的攻关方向。      

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水泥浆滤失受到井壁内外泥饼及不同渗透率岩心的阻挡作用，其失水量比ＡＰＩ标准所测数值小很多，当水泥浆ＡＰＩ失水量为２５０ｍＬ／３０ｍｉｎ×７ＭＰａ时，模拟井下的实际失水量约为７～１２ｍＬ／３０ｍｉｎ×７ＭＰａ。因此，在注水泥时，较大的水泥浆失水不会造成系压的急剧增高；也不会在水泥浆凝结过程中形成桥堵，引起油、气、水窜及损害油、气层等问题。水泥浆失水的主要作用，在于保持一个良好、稳定、自由水少的水泥浆体系，使水泥石均匀地分布在环形空间内，既提高了水泥环质量，对防止气窜也有好处。     

微波法合成的AM/AA/AS共聚物降失水剂PSA

AM/AA共聚物降失水剂在高温高碱性条件下与常用缓凝剂的配伍性差,需引入磺酸基.由于丙烯磺酸钠(AS)的价格便宜,因此设计在原料中加入AS.通过对以AM、AA、AS为原料的微波辐射和常规加热法制备的聚合物进行降失水效果对比,表明在常规条件下AS与AM/AA聚合困难,微波辐射可以提高AS的反应活性.在此条件下,通过进行引发剂体系优选,并通过研究单体配比、引发剂加量、AS加量、微波功率和微波时间等因素对加有合成产品水泥浆失水量、稠化时间的影响,确定出了该降失水剂的最佳聚合条件.研究了加有最佳条件下微波法合成的降失水剂的水泥浆的综合性能,表明水泥浆的各项性能优良,能够满足固井要求.     

水基降阻剂JHJ的实验研究

为了降低压裂液在管柱中的摩阻,从而达到有效压裂的目的,研制出了由阳离子与非离子一在一定条件下聚合而成的水基降阻剂ＪＨＪ,并对其进行了性能评价,结果表明,ＪＨＪ具有很好的水溶性、酸溶性,热稳定性,降阻性和适应温度范围广等特点,用它配成的降阻酸还具有一定的缓速性能,该产品的研制对提高油田的开发速度和采收率具有很大意义。     

二硫代磷酸硫化氧钼减摩剂研究进展

二硫代磷酸硫化氧钼是一种具有优良抗磨减摩性能及节能效果的润滑油添加剂。综述了二硫代磷酸硫化氧钼的化学结构、制备方法、性能及应用前景。     

固井注水泥过程计算机动态模拟微模型研究

在注水泥施工过程中,合理控制井下各种参数的变化,对保证注水泥顶替质量是非常重要的。通过对注水泥动态过程的分析研究,建立了描述这一动态过程的模拟模式,在此基础上开发了注水泥动态过程计算机模拟与辅助设计软件,从而为指导固井施工和设计提供有力的支持工具和手段。通过数口井的现场验证,模拟结果与实测值的相符程度很高。     

国内油气田漏失性地层固井防漏技术研究

近年来国内油气田漏失井钻井数量一直呈增加趋势。漏失井固井作业中的水泥浆低返是各油气田尚未很好解决的技术难题，因而严重地制约了油气田开发战略地实施。文中就漏失性地层的特点、固井技术难点、主要影响因素和防漏材料的作用机制进行了讨论，对国内各油气田采取的防漏工艺措施和所用防漏水泥浆体系存在的问题进行了分析和比较。最后，介绍了国内外新开发的防漏水泥浆体系及应用情况。