油井水泥膨胀剂研究 (Ⅱ)--膨胀机理及影响因素

介绍了抑制水泥浆体收缩的有效方法--使用油井水泥晶体膨胀剂.分析了常见的油井水泥晶体膨胀剂的作用机理和影响因素,包括膨胀剂的种类、膨胀源(硫铝酸盐、方镁石和方钙石)、塑性体膨胀与硬化体膨胀的关系、膨胀压、使用温度、压力、受限程度、水灰比、化学外加剂等.同时,结合膨胀机理提出了使用油井水泥晶体膨胀剂对测井时间和固井质量评价的要求.     

TYPE DB EXPANDANT FOR OILWELL CEMENT

油井水泥固有的收缩特性是诱发油气井气窜和造成水泥环胶结质量差的主要原因。研制了一种新型油井水泥膨胀剂(DB),当掺量为水泥的3%—8%时,可使水泥浆产生足够大的塑性膨胀及后期体积膨胀,并且其塑性强度发展高于净浆。膨胀量随养护温度的升高和养护龄期的延长而增大,在受限状态下能显著改善水泥石的抗压强度和胶结强度。DB膨胀剂与降滤失剂及分散剂的配伍性好,对水泥浆的其它工程性能无明显影响。结合实验结果讨论了该膨胀剂的作用机理。     

复合膨胀剂对掺矿渣油井水泥性能的影响

针对普通油井水泥固井存在水泥浆高失水和水泥凝固过程中的体积收缩等问题，研究了G级油井水泥-矿渣-复合膨胀剂三元复合胶凝材料的膨胀与强度的协调性。通过汞压入法（MIP）和扫描电镜（SEM）等现代测试方法对矿渣油井水泥的水化硬化特性和机理进行了研究。试验结果表明，矿渣对改善G级油井水泥膨胀性能和力学性能有利；掺入煅烧MgO，在80 ℃水浴养护下，可得到比较理想的自生体积膨胀变形率，用限制膨胀来补偿水泥的限制收缩；掺钙镁复合膨胀剂，能改善矿渣油井水泥的微观结构，使得结构致密，抗压强度相应增加，可制备高性能膨胀油井水泥。     

SEP—1油井水泥膨胀剂的应用与研究

ＳＥＰ－１膨胀剂是一种以Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ为主要组份的油井水泥外加剂,它能使水泥水化膨胀而产生化学预应力,进而减少硅酸盐油井水泥化学收缩及注水泥后井内温度、压力变化对水泥胶结质量的破坏。研究表明,ＳＥＰ－１对各种水泥均有良好的膨胀效果,加量２．０％～３．５％,对水泥浆其它性能无不良影响。在川东地区推广应用３０多井次,有效地控制了环空气窜现象。     

SEP—1油井水泥膨胀剂的应用与研究

ＳＥＰ－１膨胀剂是一种以Ａｌ２Ｏ３，ＣａＯ为主要组份的油井水泥外加剂，它能使水泥水化膨胀而产生化学预应力，进而减少硅酸盐油井水泥化学收缩及注水泥后内温度、压力变化对水泥胶结质量的破坏。研究表明，ＳＥＰ－１对各种水泥均有良好的膨胀效果，加量２．５－３．５％，对水泥浆其它性能无不良影响。在川东地区推广应用３０多井次，有效地控制了环空气窜现象。     

低滤失双膨胀水泥浆体系的室内研究与应用

油井水泥浆体固有的体积收缩和高滤失量是造成固井窜槽事故的根本原因。针对江苏油田老区调整井地层压力系统紊乱、固井质量无法保证的技术难题，研制开发出了油井水泥低滤失双膨胀材料(F17C)，对其在不同条件下的膨胀量、滤失量、胶结强度和工程性能进行了评价。结果表明：F17C可使油井水泥浆产生足够的塑性膨胀和硬化膨胀，还能有效控制水泥浆的滤失量。掺入该材料后水泥浆的其它性能也满足现场施工的技术要求。低滤失双膨胀材料的双膨胀性能来自于多膨胀源的综合作用，其膨胀驱动力源于膨胀性成分反应产物的结晶生长压；其优异的降滤失效果得益于对滤饼渗透能力的控制。江苏油田138口调整井的固井实践证明：低滤失双膨胀水泥浆具有显著的抗窜作用，能够大幅度提高固井优质率。     

不收缩微膨胀水泥浆研究

在油气井完井固井作业中,普通硅酸盐油井水泥水化凝结硬化过程中存在较高的自缩和失水,造成水泥环与地层套管之间胶结质量差,影响固井质量.为此,研究选择了一种新型晶体生长的膨胀材料,能在水泥不同水化阶段(塑性状态饱和凝固后期)保持稳定的体积膨胀,其适用性、配伍性和膨胀时间的协调性好,在高温高压(180℃、60 MPa)下仍保持较好的膨胀.考察了微膨胀水泥浆体工程性能和在不同温度、压力、时间条件下对水泥石的线膨胀率、抗压强度、胶结强度、渗透率的影响,结果表明,新型不收缩微膨胀水泥浆体系,在常压和高温高压下均能使水泥石产生体积膨胀,水泥浆工程性能良好,抗压强度、胶结强度高,同时可改善水泥石的力学性能及渗透性能,现场固井质量优良,两界面胶结良好.     

镁氧类水泥膨胀剂的作用机理及影响因素

本文介绍一种新型油井水泥膨胀剂———镁氧类膨胀剂的组成、膨胀性能及应用情况。分析了膨胀机理和影响膨胀的因素，包括膨胀剂的煅烧温度、细度，水泥浆的养护温度、养护压力、水灰比、水泥的碱度等。掺有这种膨胀剂的水泥具有防气窜功能，可用于钻井堵漏、修井和固井作业。     

热采侧钻井塑性水泥浆研究与应用

辽河油田稠油热采侧钻井由于其自身的特殊性,如环空间隙小、水泥环薄等,固井质量一直不是很理想,进而导致油井生产寿命短.优选出一种塑性材料,在基浆中加入3%～5%该塑性材料可以将水泥石的变形能力提高8%以上,同时该塑性材料能产生适度弹性膨胀,提高水泥石与套管、地层的封隔性能,可保证水泥环的长期封隔效果.优选出了与该塑性水泥浆配伍的降失水剂、促凝剂、缓凝剂和分散剂,形成了适合不同井温条件的塑性水泥浆配方,该塑性水泥浆的流动性好,失水量可控制在50 mL以下,稠化时间在2～3 h之间可调.该塑性水泥浆在大量热采侧钻井中的现场应用,取得了十分理想的效果.     

快硬早强油井水泥在浅层高含水调整井中的应用

快硬早强油井水泥是针对常规油井水泥在低温条件下水泥浆候凝时间长、强度发展慢、稠化时间不易控制等现象开发的新型特种油井水泥,该水泥具有低温下凝结速度短、抗压强度高、微膨胀、综合性能优等特点,并具有优异的抗冷冻及抗水浸性能,在此基础上研制的低温快凝防窜水泥浆较好地解决了浅层高含水调整井的固井质量问题,为中原固井外闯市场提供了有力的技术保障。     

复合油井水泥早强剂SS—91的研制及应用

针对用普通硅酸盐水泥固井时早期强度低、水泥石收缩导致水泥环胶结不良及用氯化钙作为早强剂存在的一些缺点,研制了一种新型油井水泥早强剂SS—91。室内试验和现场应用表明,该早强剂能提高水泥石的早期强度,并随养护时间的延长,强度持续增长,配合其它外加剂使用,各种性能都合乎要求。     

泡沫水泥的研究与应用

泡沫水泥是一种超低密度水泥。对泡沫水泥的性能、实验研究方法、泡沫水泥固井施工工艺及设备和泡沫水泥的应用评价作了系统的评述。泡沫水泥的主要优点是水泥浆密度低、强度高及渗透性较低,对减少气窜、防止套管腐蚀及漏失层固井、长封固段固井及注气井固井作业十分有利。泡沫水泥固井的评价应将变密度测井、伽玛测井和声幅测井等资料联系起来,则其评价鉴定效果会更好。     

油井水泥外加剂质量的快速检测方法

对国外油井水泥外加剂质量检测技术的最新进展进行了综述。分别介绍了油井水泥缓凝剂、减轻剂、加重剂、触变剂、强度衰退抑制剂、分散剂和降滤失剂质量检测的方法和指标。这些方法通过仪器分析或容量化学分析完成,简单、迅速、易于掌握和应用,这是油井水泥外加剂质量检测方法的发展趋势。     

多功能油井水泥外加剂J-2B的研究与应用

多功能油井水泥外加剂J-2B具有降低浅失量、防窜、弱触变性、微膨胀等性能,与膨润土复配使用可提高水泥浆的触变性能,与硅粉复配使用可提高水泥浆的抗高温性能。使用J-2B处理剂的水泥浆(需要时同时加入膨润土或硅粉)在浅层气井、稠油热采井、救援井、调整井中的固井应用结果表明,J-2B能在各种井况下的固井中提高封固质量。     

一种深井固井低密度水泥浆

经试验研究,用硅藻土(中国产)、G级水泥及非CaCl_2类早强剂配制出密度为1.35—1.60 g/cm~3的低密度水泥浆。室内评价了其常规性能及压力对其性能的影响。结果表明。该水泥浆密度可调范围大;硅藻土水泥浆具有较好的综合特性,即水泥浆凝结后的水泥石强度高。稠化时间可调,水泥浆混配容易,流动性好,水泥浆密度受压力影响不大,能适应低压易漏深井固井的要求。     

FW—10水泥外加剂在局部双层组合套管固井中的应用

华北油田荆丘地区晋45断块在2750～3000m存在膏盐层段导致套管变形损坏,在该地区采用了双层组合套管固井技术并取得成功。FW—10水泥外加剂具有降析水、早强增强、改善流变性能,以及一定的缓凝作用等特性,使水泥浆在双层间易于流动,提高固井质量,保证了注水泥施工的正常进行。     

酸溶性水泥的室内研究

介绍了一种新型酸溶性水泥(MC)的基本性能,并研究了该体系在盐酸及土酸中的酸溶性。同时考察了温度、酸液浓度及酸液体积对酸溶性的影响。结果表明MC水泥浆体系与水泥净浆性能接近,但水泥石有明显的体积膨胀,且水泥石能在HCl中完全溶解。因此,可用于油气层漏失的堵漏作业。     

水泥膨胀剂SEP-1在长封固段固井中的应用

为解决吐哈油田长封固段固井质量问题，研制了SNC(减轻剂) SEP—l(膨胀剂)低密度、高强度油井水泥。经现场7口井试验，未发生井漏、憋泵、低返等问题，质量全优，大大提高了固井质量。SNC可防漏、防塌和保护油气层；SEP—l可大大降低析水，补偿水泥凝固时的体积收缩，增加水泥石强度30％一50％。2种外加剂联合使用，可配成低密度、高强度水泥浆。由于加大了水灰比，一方面加大了水泥浆的紊流程度，提高了顶替效率；另一方面减少了水泥用量，降低了固井成本。SEP—l单独使用，可配成高密度水泥浆。     

油井水泥缓凝剂的评定方法

为了提高固井质量,应正确地选择缓凝剂。通过对四种缓凝剂的室内评价试验,选择了HR—100复合缓凝剂。该缓凝剂在不同温度下,稠化时间与加量呈直线关系,而且稠化时间容易调节,保证了固井施工的安全。     

适用于长庆油田固井的超低密度泡沫水泥浆

长庆油田靖安、华池及镇源区块因地层承压能力低,固井作业中易发生井漏,影响固井质量。采用以漂珠水泥浆为基浆,加入FC系列发气剂配成超低密度泡沫水泥浆。对该水泥浆的配方、性能、密度变化及应用效果进行了评价。漂珠超低密度泡沫水泥浆抗污染能力强、防窜性能好、成本低,能使水泥浆密度降低为1.20～1.25g/cm~2,提高低压易漏长封固段的固井质量。