聚丙烯纤维增韧固井水泥浆研究

对于小井眼固井来说,由于环空间隙小、水泥环薄,就要求水泥石具有良好的韧性,以承受射孔、油气层改造等工程作业的冲击力。本文研究了5种增韧剂对水泥石力学及水泥浆流变性的影响,优选出改性聚丙烯纤维XW-5增韧材料,当其掺量为1%以上时,能够有效提高水泥石韧性。对由改性聚丙烯纤维XW-5构建的密度为1.50、1.85和2.0g/cm3水泥浆性能进行的研究表明,该水泥浆的流变性、滤失量控制、浆体稳定性等均较好,且早期抗压强度高,稠化过渡时间短,具有很好的防漏效果,能够满足小井眼固井要求。     

GH-9油井水泥缓凝剂的性能与作用机理研究

研究了GH-9油井水泥缓凝剂对水泥浆的稠化时间、流变性能和水泥石抗压强度的影响,通过XRD、SEM、能谱分析,研究缓凝剂的缓凝机理。结果表明:GH-9缓凝剂与降失水剂和早强剂复掺时,掺量仅0.2%即可达到延长稠化时间60 min以上的缓凝效果,并且水泥浆稠化曲线形态良好、呈直角稠化、过渡时间短、初始稠度低、掺量与稠化时间呈线性关系,不会对水泥石的后期抗压强度发展产生不利影响,在单掺掺量超过1%时具有很好的分散效果。通过物相分析和显微结构分析,加入缓凝剂后在水泥水化初期对于水化产物C-S-H凝胶抑制作用不明显,但是能有效地抑制Ca(OH)2晶体的形成和生长,从而延缓水泥水化诱导期,使稠化时间延长。     

碳纤维水泥基材料性能试验的正交分析

采用正交试验法分析了分散剂掺量、消泡剂掺量和水灰比三个因素对碳纤维水泥石电阻率、抗压强度以及水泥浆工作性的综合作用,同时比较了两种不同粘度分散剂的作用效果,研究结果表明:分散剂可以有效地提高碳纤维分散,但会降低水泥石的抗压强度和水泥粒子的分散度,且分散剂的掺量越多、粘度越大越明显;消泡剂可以提高水泥浆的流动度以及水泥石的导电性和抗压强度;水灰比增加能增强整个纤维-水泥浆体系的均匀性,因而可明显地提高水泥浆的流动性和水泥石的导电性。正交试验是多性能指标受多因素影响的碳纤维水泥基材料性能研究的有效方法。     

单因素法分析钻井液处理剂对水泥浆性能的影响

钻井液与水泥浆相容性差,混浆后易产生接触污染,即混浆段流体出现流动性恶化、水泥浆稠化时间缩短、水泥环强度降低等问题。实践表明,钻井液处理剂是造成接触污染的主要原因之一。为此,采用单因素法考察了13种钻井液处理剂对水泥浆性能的影响规律,利用红外光谱对处理剂进行了结构表征,用环境扫描电子显微镜对污染后的水泥石结构进行微观形貌分析。结果表明,生物增黏剂、聚丙烯酰胺钾盐能使水泥浆急剧变稠;SMT、SMP-1、JN-A能够缩短水泥浆稠化时间,但加量在1%(w)以内影响较小;其余钻井液处理剂加量在一定范围内对水泥浆性能影响较小。生物增黏剂和聚丙烯酰胺钾盐参与水泥水化、影响水泥浆结构形成过程是造成污染的重要原因;同时,高聚物大分子链发生卷曲、吸附架桥和电中和作用使水泥浆产生絮凝现象。污染机理的提出为钻井液合理选材、钻井液性能调整、减少钻井液与水泥浆的污染提供了理论依据。     

抗高温环保钻井液体系研究

文章选择清洁环保的钻井液处理剂进行抗高温钻井液体系实验研究与评价,对包被增粘剂、降失水剂等进行优选,对抗高温环保钻井液配方进行评价,研究出无毒、无害,抗温能力强、流变性好,失水较低的钻井液体系,现场应用满足高温深井的钻井生产要求。     

钻井液降滤失剂KJC的合成

降滤失剂作为重要的钻井液处理剂,其耐温耐盐能力直接影响水基钻井液的性能。从聚合物结构和官能团出发,选用对苯乙烯磺酸钠(SSS)、丙烯酰胺(AM)、烯丙基聚乙二醇(APEG)进行共聚得到钻井液降滤失剂KJC。以失水量为评价指标,通过单因素实验得到最佳合成条件为:m(APEG)∶m(AM)∶m(SSS)=1∶2∶1,单体质量分数20%,反应温度60℃,引发剂质量分数0.7%,反应时间5h。通过红外分析表明,合成产物结构与设计结构相符。性能评价表明,所合成的聚合物具有较好的抗温能力和抗钙能力。     

天然材料接枝共聚物分散剂的合成及性能评价

以天然材料与乙烯基单体进行接枝共聚合成了超高密度钻井液用分散剂JZ-1,对相对分子质量调节剂、单体AMPS用量和天然材料与乙烯基单体配比等因素对分散剂性能的影响进行了考察。通过IR对共聚物进行了红外表征,借助热分析对共聚物进行了热稳定性评价,利用Zeta电位仪对重晶石表面电位进行了考察,并对其在钻井液中的分散性能进行了室内评价。研究结果表明,分散剂在不同类型的基浆中均表现出良好的分散性能,并且在密度为2.8g/cm3的钻井液中加入JZ-1,可使体系漏斗黏度由282s降低至130s,显著地提高了钻井液的流变性和沉降稳定性。     

早强快硬特种油井水泥

目前各油井只能用硅酸盐体系的普通油井水泥进行固井。因为普通油井水泥凝结硬化慢,早期强度低,水泥硬化后体积收缩,因此容易产生层间窜和管外冒等问题。即使掺加外加剂,由于硅酸盐体系本身决定,有些性能达不到预期的使用效果。中国建筑材料科学研究院最新研制出新体系的固井材料———早强快硬特种油井水泥。它是以特定成分的硫铝酸盐水泥熟料为基材,并掺入矿物外加剂和复合的外加剂,适合于温度15～18℃,油气井固井工程。1)水泥的特点和用途①稠化曲线成直角拐弯;水泥浆在可泵时时间内流动性很好,密度低,不易产生失重。②早强快硬,当浆体稠…     

粉煤灰空心漂珠用于油田固井

本文介绍了水泥外加剂——空心漂珠的特性及其在油田固井中的应用。粉煤灰空心漂珠是由热电厂粉煤灰的漂浮物筛选出来的轻质惰性材料。加入占干水泥重量10%～50%的粉煤灰空心漂珠,再加入适量的水。可把水泥浆密度降至1.18～1.60g/cm~2;再加入防破碎剂、分散剂和缓凝剂等可调节水泥浆流变性能,从而满足油田固井施工要求。     

早强快硬特种油井水泥

目前各油井只能用硅酸盐体系的普通油井水泥进行固井。因为普通油井水泥凝结硬化慢,早期强度低,水泥硬化后体积收缩,因此容易产生层间窜和管外冒等问题。即使掺加外加剂,由于硅酸盐体系本身决定,有些性能达不到预期的使用效果。新体系的固井材料———早强快硬特种油井水泥是以特定成分的硫铝酸盐水泥熟料为基材,并掺入矿物外加剂和复合的外加剂,适合于温度15～18℃,油气井固井工程。1)水泥的特点和用途①稠化曲线成直角拐弯;水泥浆在可泵时间内流动性很好,密度低,不易产生失重。②早强快硬,当浆体稠度达到100Bc后约5～15min内产生强度,8h…     

泥水盾构用泥浆浆液的流变性能研究

用预水化法配制泥浆浆液,通过测量泥浆浆液的漏斗粘度、滤失量和流变性能研究了膨润土含量和CMC掺量对泥浆性能的影响。结果表明:低固含量时,随着膨润土含量的增加,泥浆的漏斗粘度、表观粘度和塑性粘度显著提高,滤失量逐渐降低;而当固含量较高时,随着膨润土含量的增加泥浆的滤失量、粘度等性能趋于稳定。随着CMC掺量的提高,泥浆粘度和抗滤失性能得到明显提高。综合考虑膨润土含量和CMC掺量的影响,当膨润土和CMC配比为3 000:1时泥浆粘度大,泥浆滤失量小,较易形成薄而致密的泥膜,综合性能最佳。     

新型油井水泥缓凝剂CR22L的室内研究

本文介绍了一种以马来酸酐和对苯乙烯磺酸钠为原料合成的聚合物,再向其中加入7.5%六偏磷酸钠和3.5%柠檬酸复配而制得的缓凝剂CR22L。研究结果表明:该缓凝剂有较好的缓凝效果,温度敏感性小;掺量敏感性呈现直线线性关系,且稠化曲线呈现直角稠化;与其它油井水泥外加剂配伍性良好,水泥浆性能稳定,是一种优良的油井水泥缓凝剂产品。     

纤维对水泥石力学性能的影响

针对水泥石极限应变小、抗冲击性能差等特点,尝试将不同的纤维材料掺入水泥浆中,以改善水泥石的力学性能.室内试验表明,代号D的特种化纤材料能够显著提高水泥石的力学性能,使水泥石的抗折强度增长18%～26%,抗冲击能力增长17%～64%,且该种纤维材料的加入,水泥石的抗压强度不低于14MPa.     

弹性水泥浆体系在临盘油田的研究与应用

为提高临盘油田固井质量,减少水泥环在外力作用下的损害,开展了弹性水泥浆的研究,采用水泥与多组分活性矿物掺料(弹性材料、石英砂、硅粉)配级得到了弹性水泥浆体系。通过室内实验可知,弹性水泥浆具有较低的弹性模量,弹性形变好,失水较低, 24h强度大于20MPa,稠化时间可以调节。在P17-X15井油层套管固井现场试用表明,该井固井一界面和二界面胶结质量均好,固井质量优,得到甲方好评。弹性水泥浆体系在P17-X15井的成功应用表明,该水泥浆体系可以进一步推广应用到临盘油田其它井的固井中。     

库车坳陷复合盐层高密度环保钻井液技术研究

通过对处理剂环保性能评价及作用效果优选、高密度环保钻井液配方及其钻井液的流变性、失水性、抗温性、抑制性、抗污染等综合性能评价等一系列实验研究,形成了一套适合山前构造带的环保钻井液体系。该钻井液具有无毒、易降解、密度高（2.0 g/cm3和2.3 g/cm3）、高温高压失水低、流变性好、抗高温可达130～140℃,性能稳定,抑制性、润滑性能好,抗污染能力强,既能够满足复合盐层钻井工程需求,又具环保性能好的特点。     

柿子皮制备环保型水基钻井液处理剂及其作用效能研究

将柿子皮粉末作为水基钻井液添加剂,其性能评价结果表明,柿子皮粉末具有较好的降滤失作用;随着老化温度的升高,柿子皮粉末处理水基钻井液黏度先增大再降低后又增大,柿子皮粉末在水基钻井液中降滤失作用逐渐减弱,大于150℃后失去降滤失作用;线性膨胀率实验和泥球实验表明,柿子皮粉末水提取液对膨润土的水化膨胀有一定的抑制作用,优于4%(w)KCl溶液;配伍性实验结果表明,随着老化处理温度的升高,柿子皮粉末与改性淀粉体系钻井液配伍表现出增黏和较好的降滤失作用,与聚丙烯酰胺体系钻井液配伍效果不佳,尤其在120℃处理后黏度骤降(从30.0mPa·s降到4.0mPa·s),且失去降滤失作用。     

C125海上风电超高性能灌浆料的制备及关键性能研究

研究了水胶比、胶砂比、硅灰及降黏增强剂掺量,复合外加剂掺量及UWB-Ⅱ掺量对C125海上风电灌浆料流动度、分层度、抗压强度、水陆强度比及悬浊物含量的影响规律。结果表明：水胶比与灌浆料的流动度、分层度及悬浊物含量正相关,与灌浆料的抗压强度和水陆强度比负相关;胶砂比与灌浆料的抗压强度及水陆强度比正相关,与灌浆料的流动度、分层度及悬浊物含量负相关。硅灰可提高灌浆料的抗压强度和水陆强度比,降低分层度及悬浊物含量,也会降低灌浆料的流动度。降黏增强剂可提高灌浆料的流动度、强度和水陆强度比,但会增加灌浆料的分层度及悬浊物含量。复合外加剂可提升灌浆料的流动度,但会降低灌浆料的强度和水陆强度比。UWB-Ⅱ可提升灌浆料的水陆强度比,降低分层度和悬浊物含量,但会降低灌浆料的流动度及强度。采用1∶1的胶砂比,0.11的水胶比,内掺8%的硅灰与8%的降黏剂,外掺1%的复合外加剂和1.5%的UWB-Ⅱ时,灌浆料性能最优,此时灌浆料的初期和30 min流动度分别为350 mm和330 mm,分层度为2.4 mm,1 d和28 d陆上强度分别为50.3 MPa和137.2 MPa,28 d水陆强度比为98.6%,悬浊...     

两性梳形共聚物对水泥浆体分散的影响及机理

合成了一系列含有不同阴/阳离子基团摩尔比的两性梳形共聚物,研究了其对水泥浆体分散、分散保持、吸附和水泥早期水化的影响规律,并初步探讨了其作用机理.结果表明:主链中适当引入阳离子基团可改善水泥浆体的分散性能,进一步提高阳离子基团含量,吸附量增大,但水泥浆体的分散性能下降;共聚物分散保持性能随主链中阳离子基团含量增加而增强,其分散保持率和溶液中共聚物浓度呈负相关.两性梳形共聚物优异的分散和分散保持性能受吸附位置、吸附构象和早期水化的共同影响,且主链中阴/阳离子基团摩尔比存在一个最佳平衡值.     

减水剂与降黏剂对混凝土流变性能的影响研究

针对低水胶比情况下混凝土黏度大的问题,在混凝土中掺入减水剂和降黏剂,研究其掺量对混凝土流变性能的影响。试验结果显示:随着减水剂掺量的增加,混凝土的黏度逐渐减小,触变性能逐渐变小,流变性能逐渐增大;随着降黏剂掺量的增加,混凝土的黏度、滞回曲线面积、触变性能逐渐减小,流变性能逐渐增大;当混凝土的初始流变性较小时,减水剂复掺降黏剂后对混凝土的流变性能改善效果明显,当混凝土的初始流变性较大时,减水剂复掺降黏剂后对混凝土流变性能改善效果甚微。     

纳米颗粒与黏弹性表面活性剂稳定的泡沫体系滤失性实验研究

为了降低泡沫压裂液对地层滤失,实现高效压裂作业,针对纳米颗粒与黏弹性表面活性剂稳定的新型泡沫体系滤失性展开研究,研制了气体扩散测定装置,并结合激光共聚焦、低温冷冻透射、界面流变等实验手段,分析了影响滤失的泡沫物性:微观结构、黏度、稳定性、液膜强度。在此基础上,研究了泡沫质量、渗透率、滤失压差等因素对新型泡沫滤失性的影响,并分析了泡沫滤失后的岩心伤害。结果表明:SiO_2/VET/SDBS泡沫液膜上吸附着纳米颗粒,形成了"颗粒盔甲",其泡沫液相中形成了明显的蠕虫状胶束,这2类微观构象提高了泡沫的表观黏度;SiO_2/VET/SDBS泡沫的表现出良好的抗析液能力及抗气泡聚并能力,泡沫中气泡液膜的强度也相对较高;在泡沫质量分数为10%~90%时,SiO_2/VET/SDBS泡沫的气、液滤失均得良好的抑制,尤其在泡沫质量分数为50%以上时,泡沫的的气体滤失系数随着泡沫质量分数升高出现了缓慢增大,甚至部分减小的趋势。在岩心渗透率为0.2~20mD,滤失压差为0.2~12 MPa时,SiO_2/VET/SDBS泡沫可以有效抑制气、液滤失;岩心伤害实验表明SiO_2纳米颗粒的加入没有引起岩心渗透率的明显损失。可以得出,纳米颗粒与黏弹性表面活性剂稳定的新型泡沫体系具有低滤失性和低地层伤害的特点。