油井水泥专用丁苯胶乳的实验评价

针对传统丁苯胶乳在油井水泥浆中适用性能差的问题,采用种子乳液聚合方法合成了一种油井水泥专用丁苯胶乳,并对其进行了微观结构和应用性能评价。该丁苯胶乳物理性能、红外及热失重分析结果表明：该丁苯胶乳乳液稳定性好,高温下分子结构稳定。丁苯胶乳水泥浆的应用性能结果和微观结构分析表明：该丁苯胶乳水泥浆API失水可控制在50 mL内,耐盐性能好,可解决传统胶乳水泥浆稠化实验"鼓包"、"包心"等问题;加有该丁苯胶乳的水泥浆早期强度发展快,胶凝强度过渡时间短;丁苯胶乳能细化水泥浆的孔径结构,提高水泥浆的胶结强度和形变能力,并且其水泥石的柔韧性比原浆水泥石提高了30%;此外,能够满足深井、超深井和气井等复杂井的固井作业要求。     

低温胶乳聚合物性能研究

在低温浅井中,为了控制水泥浆的失水、封固气层、防止气体窜流,开发了DX胶乳聚合物,具有良好的降失水性及防窜能力,其与低温改性剂具有良好的适应性,在10℃⁶0℃范围内,稠化时间可调,满足低温浅井防窜降失水需求。     

一种防窜直角稠化水泥浆体系的室内研究及现场应用

深水高压油气井在固井作业过程中存在很多困难因素,如油气水层易互窜,界面胶结质量差,水泥柱上下温差较大,井眼压差大易发生气窜,钻井费用高,钻井周期长。究其原因,主要是水泥浆稠化过渡时间长,固井后发生环空气窜所导致。为了有效避免气窜现象的发生,优选了一种具有防窜直角稠化水泥浆体系。防窜直角稠化水泥浆体系已多次成功应用于南海东部区块。     

IR胶乳水泥浆体系稳定剂及自修复性能研究

用ζ电位为-84.60m V的IR胶乳作为防气窜组分,针对此胶乳进行实验研究,筛选出了4种不同类型的胶乳稳定剂,用于提高胶乳水泥浆的稳定性。6501/氧化胺/AES三元复配体系可以将胶乳水泥浆的使用温度提高到130℃。胶乳水泥浆体的性能研究结果表明,水泥浆失水量低,稠化性能较好,过渡时间短,初始稠度低。性能系数法评价结果表明,90℃及130℃的胶乳水泥浆SPN值分别为1.71和0.78,均显示出极佳的防气窜能力,添加5%的IR胶乳后,水泥石的抗压及抗折强度均有不同程度的增加。     

高温防窜乳液水泥浆体系研究与应用

高温高压气井防气窜固井对水泥浆性能要求高,常规水泥浆难以满足固井要求。在分析高温高压气井防气窜固井难点的基础上,优选胶乳防气窜剂与新型纳米液硅防气窜剂,将二者有机复配,通过致密充填、活性胶凝、改善水泥石力学性能等方式提高防气窜性能,研制出高温防窜乳液水泥浆体系。该防气窜水泥浆体系具有流变性好、API失水低、直角稠化和沉降稳定性好等特点,且对缓凝剂加量、密度、温度计配浆水陈化等因素不敏感,便于现场操作与施工。水泥浆静胶凝强度发展快,防气窜性能好,水泥石高温强度高、高温稳定性好,且水泥石渗透率低,有利于防止气体渗流。该防窜乳液水泥浆体系在中国石化西北油田成功应用多井次,较好地解决了高温高压气井固井难题。     

防腐防窜环保型胶乳水泥浆体系的研究与开发

为了防止高温井的油气水窜,研制了一种防腐防窜环保型胶乳水泥浆体系。该体系添加了防腐防窜以及抑泡环保型添加剂。该体系具有优良的防气窜特性。室内实验表明,该体系具有稠化曲线成直角以及低滤失量等特点。能满足含H2S或CO2等腐蚀性气体的高温井生产需求。     

胶乳防窜水泥浆的室内研究与现场应用

对室内合成胶乳进行了粒径测试,室内研究了胶乳加量对水泥浆基本性能的影响,得出胶乳可有效改善水泥浆的失水性能,增强水泥石的韧性,提高水泥环的密封性,有助于提高固井胶结质量,据此优选出了胶乳防窜水泥浆体系,对其静胶凝强度发展、防窜性能等作了相关评价,其胶凝强度过渡很快,防气窜测试无气窜发生,具有良好的防窜效果。并介绍了该胶乳防窜体系在毛坝7井的现场应用。     

丁苯胶乳(SBRL)的改性和胶乳水泥抗腐蚀性能

如何提高水泥石抗CO2腐蚀的能力,日益受到各油田的高度重视,并成为了含CO2地层油气开发生产中急待解决的问题.本文通过加入表面活性剂复配体系,解决胶乳在高钙离子浓度的影响下产生的破乳现象,通过加入无机物、酸酐和多元醇反应生成树枝型网状结构,改善胶乳水泥浆的稳定性.胶乳水泥浆体系的稠化时间通过常压稠化仪进行测定.同时,对胶乳水泥浆体系水泥石进行了高温高压抗CO2评价.结果表明:文中采用的改性方法效果良好,胶乳和水泥的复配体系高温稳定性良好,在90℃条件下,可以满足固井施工要求.同时改性后的胶乳水泥石高温、高压抗CO2腐蚀性能有了明显的提高.     

改性环氧树脂在抗腐蚀水泥浆中的应用

在CCUS井中,水泥石抗腐蚀能力和力学性能是确保水泥环密封完整性的关键。抗腐蚀水泥浆体系最常用的是胶乳等成膜堵孔类聚合物材料通过提高水泥石致密性,降低水泥石渗透率,进而降低提高CO₂的侵入阻力。但胶乳等材料会导致水泥石抗压强度较低的问题,不利于CCUS井前期压裂、后期的反复注采中保持水泥环长期完整性。本研究采用可固化树脂代替胶乳,起到降低扩散速率作用的同时,提高水泥石力学性能。利用脂肪醇聚氧乙烯醚对环氧树脂改性,优选2-乙基-4-甲基咪唑为固化剂,形成的树脂与固化剂体系可直接混入配浆水中,现场作业简便,且树脂的固化反应与水泥浆的稠化反应相互独立,树脂水泥浆复合体系的耐温能力强,130℃条件下流动性好、稠化时间可调,7d抗压强度最高达51.1MPa,杨氏模量低至4.97GPa。树脂固化体可有效提高水泥石致密性,降低水泥石渗透率,进而降低提高CO₂的侵入阻力,形成的树脂水泥浆复合体系具有良好的抗腐蚀性能。     

高温防窜水泥浆体系研究及应用

高温防窜水泥浆体系成功解决了水泥浆在高温条件下防窜性能差、稳定性差,以及高温水泥浆在低温条件下强度不能正常发展的缺陷。该水泥浆体系能够解决深井、超深井油气窜槽等固井质量问题。     

韧性高胶结固井水泥浆体系研究

为保障油气井水泥环长期密封完整性,室内研究了增韧纤维、膨胀剂、胶乳液三种功能材料,同时研究了降失水剂、分散剂、缓凝剂添加剂,构建了韧性高胶结水泥浆体系,并对水泥浆体系性能进行评价。实验结果表明,增韧纤维、膨胀剂PZ-1和胶乳液可以提高水泥石的抗冲击强度,增大水泥石膨胀率,改善水泥石的胶结强度和韧性性能。降失水剂SSR、分散剂FSA和缓凝剂HNA能改善水泥浆的失水量、流变性和稠化性能。使用这些添加剂构建的韧性高胶结水泥浆流变性好,失水量低,稠化时间满足要求,抗压强度较高,同时水泥浆具有较好的韧性和高的胶结强度。研究成果可为复杂油气井固井作业提供技术支持。     

双凝水泥浆体系固井工艺技术研究

水泥浆侯凝期间的油气水窜是影响固井质量的重要原因之一,本文分析了水泥浆结构对固井质量的影响,认为双凝水泥浆体系有利于提高固井质量,开展了双凝水泥浆体系分界面以及稠化时间差的研究,建立了环空候凝期间水泥浆压力计算模型。长度比例对压力的影响不敏感,在确保主力油层封固质量下,分界点尽量下移即可;增加领浆与尾浆的稠化时间差有利于防止气窜,提高固井质量,在满足施工时间要求的前提下,应尽量增加领浆与尾浆的稠化时间差。     

耐盐降失水剂AMPS/DMAA/IA的合成及其性能评价

针对目前降失水剂黏度大、易增稠、抗盐能力差等问题,以2-丙烯酰胺基-2甲基丙磺酸（AMPS）、N,N-二甲基丙烯酰胺（DMAA）、衣康酸（IA）为聚合单体,采用水溶液自由基聚合方法合成了适用于海水水泥浆体系的降失水剂AMPS/DMAA/IA。通过红外光谱分析,各单体成功参与聚合反应,经热重分析,三元共聚物AMPS/DMAA/IA耐温可达320℃。经水泥浆性能测试表明,该降失水剂具有优良的降失水性能,抗盐可达饱和;在海水水泥浆体系稠化曲线平稳,无"鼓包"、"包芯"现象;低温下,随着加量增加,对水泥石抗压强度影响较小,无超缓凝现象,在海水水泥浆中具有良好的综合性能。     

一种防治深水浅层地质灾害特种水泥浆体系研究

在深水固井作业中,低温会使水泥浆长期得不到凝固,并引起水泥浆的强度发展缓慢。常规的固井水泥无法满足低温高强的要求。针对上述问题,室内开展了增强剂和特种缓凝剂的筛选研究的基础上,辅以特种水泥和特种促凝剂等材料构建了一套防治深水浅层地质灾害特种水泥浆体系,该体系实现了4h养护抗压强度大于3.5MPa,且可以有效调节水泥浆稠化时间,水泥浆具有良好的沉降稳定性和稠化转化时间短的特征,可以有效抑制浅层流,达到防气窜的目的。同时室内针对该体系的安全性能进行评价,水泥将在停机时间20 min,水泥浆稠化时间无明显变化,保障了施工安全。     

树脂水泥浆在修井封堵中的研究与应用

油气井井筒完整性遭到破坏,常以修井封堵方式进行井筒治理。这要求水泥浆能抵抗井下载荷作用破坏,提高层间封固能力,防止地层流体层间窜流、井口带压现象。针对常规修井封堵技术缺点,利用树脂对常规水泥浆进行改性,以满足水泥浆高强度、低杨氏模量、强胶结能力的要求。优选出一种四官能团缩水甘油胺类环氧树脂,粘度高,与水泥浆不相容,通过稀释剂改性,解决了环氧树脂与水泥浆相容困难及现场清洗工艺复杂的难题。室内将酸酐固化剂与胺类固化剂复配组合应用,确定了组合的最佳比例以及树脂与固化剂的比例,稠化时间可调,解决了环氧树脂高温条件下稠化时间难以控制的难题。探究了该树脂体系对固井水泥浆性能的影响规律,继而获得一种“耐温高强”树脂水泥浆。室内评价测试结果表明：该树脂水泥浆树脂混合液掺量为30%,耐温可达130℃,有效改善固化后水泥石力学性能,水泥石5 d抗压强度73.2 MPa, 48 h胶结强度高达15.6 MPa, 7 d杨氏模量低达4.3GPa,满足深井修井封堵作业技术要求。该环氧树脂水泥浆在现场成功试验,施工工艺简单、作业成功率高、封堵效果显著,对深井高温修井封堵作业具有明显的优势。     

胶乳水泥浆对水泥石防窜能力的改善作用

实验对胶乳水泥浆的防窜性能进行研究,结果表明应用SDJR胶乳与水泥和外加剂配伍而成的胶乳水泥浆体系能有效地改善水泥浆性能,达到防止气/液窜、支撑套管和地层、保护油气层、延长油井寿命等目的。     

防气窜固井水泥浆体系的研究

固井后环空气窜是影响油田开发效果的重要因素。本文对目前的丁苯胶乳防窜水泥浆体系和纤维防窜水泥浆体系的防窜机理进行了分析和研究。在此基础上进行了防气窜水泥浆室内研究,对缓凝剂和抗高温材料进行试验和评价,优选出了微膨增韧胶乳防气窜水泥浆配方,满足固井水水泥浆防气窜的性能要求。     

一种固井聚合物类降失水剂用交联剂的研制与应用

近年来,油井水泥聚合物降失水剂的应用越来越广泛,该类产品表现出优良应用性能的同时,在高温下部分水解,造成水泥浆稠化时间随着温度的升高而延长的现象也显现出来.针对该问题,研制了一种聚合物用交联剂,能够解决聚合物降失水剂在水泥浆中聚合物水解产生的稠化时间倒挂的问题;同时,经过交联的聚合物降失水剂在流变、失水量和沉降稳定性方面也得到了改善,聚合物降失水剂用交联剂的加入不影响水泥浆强度的发展,有效解决了聚合物降失水剂存在的问题.     

纳米二氧化硅改性固井用胶乳水泥体系性能研究

针对油田中后期开发面临的固井水泥环受腐蚀、脆性破裂的问题,胶乳添加到油井水泥中,可以改善固井质量,但国内的固井用水泥胶乳指标难以达到要求,水泥浆体系耐高温性能差,针对胶乳水泥稳定性差的缺点对胶乳水泥浆体系进行研究,将OP-10与OP-40复配使用,防止胶乳水泥浆变稠,改善其稳定性能;引入纳米二氧化硅,制备纳米二氧化硅复合乳液,考察其胶乳水泥浆的耐高温性能,同时对胶乳水泥的降滤失性、稠化性、抗压强度等各方面性能做了相应的评价。     

羧基改性丁苯胶乳多元水泥浆的研究

定向井、水平井等复杂结构井由于工艺的特殊性,对水泥浆性能提出了更高的要求。要求套管有更高的抗外挤强度,要增大水泥环二界面胶结强度,降低水泥浆滤液对油气层的污染,提高勘探开发的效果。以往的水泥浆体系都很难同时兼顾这些性能,因此在以往实验的基础上,研制出一种可以应用于复杂结构井固井作业的胶乳多元水泥浆。通过室内实验,优选出羧基改性丁苯胶乳(XSBR)、膨胀剂(BS500)、纤维材料(XW)经过复配制成胶乳多元水泥浆体系,该水泥浆具有零自由水、低失水、微膨胀、防气窜等特点,能够满足复杂结构井固井的要求,在复杂结构井固井中有很好的应用前景。