水泥浆浆体稳定性对聚合物缓凝剂使用效果的影响

针对长封固段井固井对领浆稳定性要求较低的现状,为保证固井施工的安全性,利用AMPS/IA两种材料合成二元聚合物缓凝剂,对比其在不同稳定性的水泥浆浆体中的缓凝效果,研究水泥浆浆体稳定性对聚合物缓凝剂使用效果的影响。实验结果表明：水泥浆浆体稳定性会大幅影响水泥浆的稠化时间,稳定性较差的浆体在加入聚合物类缓凝剂进行稠化实验时可以明显地看出在升温过程中稠化曲线在80℃～100℃范围内有明显波动,稠化实验结束,稠化实验浆杯内的水泥石水化反应程度不同,整体强度软硬不一。因此,水泥浆浆体在稳定性较低的情况下不能应用于井底循环温度超过80℃的井眼且水泥浆浆体的稳定性低会降低聚合物缓凝剂的使用效果。     

国内高温油井水泥缓凝剂调研

调研了国内主要的有机物类和聚合物类高温油井水泥缓凝剂的研究进展和特性,认为应该重点研究开发适应大温差、对水泥石强度无影响、掺量与稠化时间呈线性关系、易于施工调配、适用于超高温固井的缓凝剂。复配,是行之有效的解决单一缓凝剂性能缺陷的方法。可以通过对已有缓凝剂进行复配来提高其性能,达到施工要求。     

红庆梁矿冻结管环形空间泥浆置换技术应用研究

通过室内试验、理论分析及现场监测,进行了泥浆置换充填施工参数、水泥浆缓凝剂配比、马头门水压力特性的研究。掌握了泥浆置换高度与缓凝水泥浆的调浆系数的确定方法。发现缓凝水泥浆在水灰比为1.5~1.7、缓凝剂加量为7%以上时,浆液性能最优。     

YL型有机缓凝剂的制备及其应用

油气井漏失是钻井中常见的问题,解决这种问题最常见的方法是利用水泥进行封堵。然而,普通水泥自重大易导致堵漏失败,低密度水泥由此在堵漏中得到了快速推广。应用中认识到低密度水泥与缓凝剂的适配性尤为重要,缓凝剂会严重影响水泥性能。针对上述问题,制备了一种低密度水泥用缓凝剂。红外和热重结果表明,缓凝剂的制备达到了理想效果,抗温性能为450 ℃。高温高压稠化仪测试结果显示,在120 ℃、68 MPa条件下,0.4%缓凝剂的缓凝时间为225 min,具备良好的缓凝效果。通过使用六速粘度计、稠化仪和无侧限抗压仪,研究了缓凝剂对低密度水泥浆液常规性能的影响,实验结果证实,不同浓度的缓凝剂对水泥的流变性和抗压强度不产生显著影响,温度的升高会缩短水泥浆液的稠化时间。制备的缓凝剂与低密度水泥一同进行了现场应用,结果证明,该缓凝剂效果优异,满足现场施工需求,值得进一步推广。     

盐层固井技术探讨

盐层固井技术一直是固井界公认的难题，经过多年攻关，仍没有得到根本的解决。讨论了盐对水泥浆稠化时间、水泥石强度、水泥浆流动度的影响及含盐水泥浆的；中蚀特性，总结了国内外目前的盐层固井技术，提出了以后盐层固井要研究解决的问题。     

大港潜山固井用水泥浆体系评价研究

大港油田潜山油藏温度约90℃~125℃,同时还面临地层压力系数低、恶性漏失频发、固井封固段气层活跃、油气上窜速度大等问题。对水泥浆的高温稳定性、抗压强度、防窜性能等提出了更高的挑战。因此通过水泥浆体系优选,优选出1.20g/cm~3低密度水泥浆体系2套、1.40g/cm~3低密度水泥浆体系3套、1.60g/cm~3低密度水泥浆体系1套,1.90g/cm~3常规密度水泥浆体系3套,高温稳定性良好、失水量低、稠化时间可调、稠化过渡时间短、SPN防气窜系数低等性能,为大港油田深潜山固井提供了技术保障。     

AMPS/AA/IA/NNDAM四元共聚缓凝剂合成与评价

以2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酸(AA)、衣康酸(IA)和N,N-二甲基丙稀酰胺(NNDAM)为原料,过硫酸铵为引发剂,采用水溶液聚合法合成了一种四元共聚物缓凝剂。讨论了合成的最佳条件;利用红外光谱、热失重分析表征了聚合物结构。对缓凝剂的缓凝性能、抗压性能、抗盐性能及与其他外加剂的配伍性等进行了研究。结果表明,缓凝剂适用于80℃~140℃范围内;加量不敏感,且与稠化时间具有良好的线性关系,对水泥石抗压强度无不良影响;与其他水泥外加剂具有良好的配伍性,对水泥浆体系无不良影响。     

北美地热井高温硬岩钻井技术

近年来,在全球能源转型的大背景下,高温地热发电得到世界各国极大的重视,前景广阔。要实现对高温地热能源的开采,采用的钻井技术是关键。北美从20世纪50年代开始,对地热能源商业化开采、并用以发电的技术进行了持续性的研究和试验。在高温硬岩地热钻井技术上形成了完整的体系,比如高温地热井设计与井筒完整性技术,高温、超高温坚硬岩石钻头设计与生产技术,高温井底动力钻具,高温井下测量工具,高温泥浆与堵漏技术,高温水泥浆体系以及高温井控技术等。本文结合作者在国内地热井钻完井及北美地热井的工作经验,概要介绍北美的地热钻井技术现状、地热钻井技术难点以及与之相关的关键技术。     

胶乳水泥体系的室内研究

阐述了丁苯胶乳用于油井水泥时所具有的良好性能，解决了丁苯胶乳水泥浆破乳外渗、消泡等问题。进行了失水、流变性、抗压抗折强度、凝结时间、稠化时间等评价实验，并着重对丁苯胶乳水泥石弯曲变形能力及其增塑机理进行了详细分析。     

松辽盆地新型防漏水泥浆体系的研究及应用

针对吉林油田易漏地区固井时的水泥浆漏失低返问题，研制开发了新型防漏水泥浆体系。在室内对该体系常规性能即抗压强度、稠化时间、滤失量、流变性及析水率等进行了研究，并对其防漏性能进行评价，对防漏机理进行了初步的摸索，同时进行了2口易漏井的固井施工。室内研究和现场试验证明：该水泥浆体系性能优良，不但能够满足易漏地层现场固井施工的技术要求，而且具有优良的防漏堵漏效果。     

高温深井固井水泥浆稳定性探讨

高温深井固井质量难以保证,其中一个重要原因是水泥浆在高温条件下的综合性能不能满足要求,尤其是水泥浆在高温条件下的稳定性。对同一水泥浆配方采用不同的试验方法,可能会得到不同的试验结果。从失水、析水及沉降稳定性三个方面对水泥浆的稳定性进行了探讨,着重讨论了高温条件下水泥浆沉降稳定性的评价方法,推荐了现有试验条件下最接近井下实际情况的水泥浆高温沉降稳定性评价方法,对高温深井固井水泥浆体系设计具有一定的指导意义。     

温度对膏体充填料浆流变特性影响试验研究

为了探究膏体的流变特性,取某尾砂制备不同质量浓度、灰砂比的尾砂料浆,采用Brookfield R/S+型流变仪和TC-550型制冷/加热式循环浴温度控制设备进行了膏体流变特性测试。结果表明,膏体料浆屈服应力和黏度随温度的变化与灰砂比和浓度有关。当灰砂比一定时,低浓度料浆屈服应力随温度增加不断减小,高浓度料浆屈服应力随温度升高先增加后减小; 当料浆浓度一定时,随着水泥比例增加,屈服应力随温度升高从不断减小到先增加后减小,且水泥比例越大,使屈服应力开始减小的温度越高。黏度变化情况与屈服应力类似。     

水合物地层低热固井水泥浆用相变微胶囊的制备及应用

当深海固井遇到天然气水合物地层时,由于水泥浆水化放热,导致水合物的相变平衡条件发生改变,诱发水合物分解,引起二界面胶结质量下降等问题。为提高水合物地层固井质量,可向水泥浆中添加具有吸热控温作用的相变微胶囊,可有效降低固井水泥浆的水化升温。基于此,以配比石蜡为控温芯材、碳酸钙为壁材,利用自组装法制备了一种使用于深水水合物地层固井水泥浆控温微胶囊。由于固井水泥浆在达到水合物地层的过程中,外界温度环境复杂,单一相变温度的控温芯材极易失效。为扩展控温区间,选用切片石蜡与白油作为混合芯材,控温区间达到14.8~39.8℃。研究表明,该微胶囊表观形态良好、彼此无团聚,在热循环过程中,不易发生泄漏。与水泥浆复配后,对水泥浆流变性能无明显影响。在低掺加量时,微胶囊主要起降低水泥浆峰值温度的效果,并提升水泥石整体力学强度;高掺加量时,微胶囊既可以有效降低水泥浆峰值温度,也可以明显地延缓水泥浆放热速率。     

注浆水泥性能模拟试验研究

论文通过室内模拟不同温度、不同水灰比情况下的试验,得到水泥的强度随温度的增高而降低,随水灰比的增加而降低的规律。该成果在高地温煤矿井下注浆应用中得到验证,从而可对高温注浆施工进行有效的理论指导。     

High temperature geothermal drilling mud

ＨＩＧＨＴＥＭＰＥＲＡＴＵＲＥＧＥＯＴＨＥＲＭＡＬＤＲＩＬＬＩＮＧＭＵＤＴａｎｇＳｏｎｇｒａｎ，ＴａｏＳｈｉＸｉａｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｘｐｌｏｒａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０２４０５，ＣｈｉｎａＨＩＧＨＴＥＭＰＥＫＡＴＵＲ...     

煤层气超低密度固井技术研究与应用

针对煤储层低压、低渗、胶结性差等特点引发的固井难题,通过减轻剂、水泥体系基准配方、低温早强稳定剂、降失水剂和分散剂的实验优选,研发出中空玻璃微珠超低密度水泥浆体系,并研究设计了暂堵型前置液体系,形成了煤层气超低密度固井技术。优选的中空玻璃微珠减轻剂的表面不存在孔洞等毛细孔道,具备很好的耐压和抗剪切性能。超低密度水泥浆体系具有无游离液、浆体稳定、API失水量小（≤45 mL/30 min）、稠化时间可调、低温早强等优异性能。暂堵型前置液体系控制滤失能力强（≤19 mL/30 min）,能有效地封堵住3号煤层岩芯的裂缝和孔隙,与水泥浆相容性良好。应用研发的超低密度固井技术在沁南示范区成功进行了2口井的现场试验,固井水泥浆密度分别为1.15,1.20 g/cm 3 ,固井质量合格率为100%,优质率达到96%以上。     

水泥-水玻璃浆液凝固特性试验研究

水泥-水玻璃浆液在灌浆、堵水等工程中具有广泛的应用,而浆液的凝固特性对灌浆、堵水效果具有直接的影响。在对水泥-水玻璃浆液凝结硬化机理分析的基础上,对不同水灰比浆液的胶凝时间和流动度进行了试验研究,并对FDN、SM、NF、UNF-5、柠檬酸、多聚磷酸钠、酒石酸钾钠、酒石酸、磷酸氢二钠等外加剂对浆液凝固特性的影响进行了对比试验研究。在此基础上重点对磷酸氢二钠的缓凝性能进行了试验分析,初步获得了磷酸氢二钠对水泥-水玻璃浆液的凝固性能的影响规律。最后按初凝时间设计了几种水泥-水玻璃浆液的配方。     

温度及剪切时间对水煤浆表观黏度及流变性影响

针对低阶煤难以单独制备高浓度水煤浆的问题,分别采用木质素系、萘系、脂肪族分散剂对神华煤制浆.考察了制浆温度和剪切时间对神华煤水煤浆表观黏度和流变特性的影响.结果表明,改性木质素系和脂肪族分散剂可以制备具有工业应用价值的水煤浆,在制浆的质量分数为60%左右时,其浆体具有优良的抗剪切性能.     

碱矿渣水泥及其对铅锌尾砂的固化效果

通过水泥净浆强度试验和水泥-尾砂浆体流动性及其固化体的强度试验,确定了适宜于尾砂固化的碱矿渣水泥的较好的配合比,和尾砂固化中碱矿渣水泥的适宜掺量。采用低模数水玻璃,按14%与矿渣粉配合得到的碱矿渣水泥,可以获得较好的净浆硬化体抗压强度,最高可达3 d 69.6 MPa,7 d 84.0 MPa,28 d 91.8 MPa。在水泥-尾砂浆体固含量相同的情况下,碱矿渣水泥-尾砂浆体的流动性明显优于硅酸盐水泥-尾砂浆体的流动性,碱矿渣水泥-尾砂固化体强度高于硅酸盐水泥-尾砂固化体强度,尤其是后期强度更加明显。而在控制尾砂浆体流动度相同的情况下,前者固含量可以高于后者2%。SEM对水泥-尾砂固化体内部微观结构的观察表明,碱矿渣水泥-尾砂固化体内部结构显示出明显的胶结特征。固化体内部孔结构的MIP测定结果也表明,碱矿渣水泥用量增加时固化体总孔隙率减小,孔隙中大孔比例减少,小孔比例增加。综合水泥-尾砂浆体流动性和固化体强度两方面的试验结果,可以认为碱矿渣水泥比普通硅酸盐水泥更适合于用作尾砂胶结材料。     

存储式高温高压钻孔测温仪的研制与应用

为解决大于200℃高温环境下的测温难题,为高温地热和干热岩资源勘查提供技术支撑,利用铂电阻测温技术和真空绝热保温技术研发了存储式高温高压钻孔测温仪。存储式高温高压钻孔测温仪采用精密铂电阻温度传感器作为测量元件,具有技术成熟、性能稳定的特点。利用大容量高温锂电池供电,温度测量数据采用定时自动采集、存储的方式获取。仪器不需要测井电缆,一般采用钢丝绳绞车进行下放和提升,操作简单。仪器硬件部分主要包括承压管、保温管和测量探管。仪器配套的测量软件主要功能包括仪器时间的校正、测量时的记时以及测温数据的处理。该仪器设计适用工作环境温度为300℃,耐水压100 MPa,主要用于高温高压环境下的钻孔测温。在广东惠州惠热1井和青海共和GH-01井进行了实测应用,满足目前钻遇到的孔底温度的测温要求。