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。     

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。     

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。     

高温高压井固井水泥浆体系研究

高温高压环境易对固井水泥浆性能产生较大的影响,引起水泥石强度衰退、添加剂失效等问题。针对高温固井对水泥浆的要求,研究了水泥浆关键添加剂材料,构建了抗高温固井水泥浆体系,并对水泥浆性能进行评价。实验结果表明,研究的高温降失水剂、缓凝剂、分散剂、加重剂能有效降低水泥浆的失水量,调节水泥浆的稠化时间和流变性,提高水泥浆的密度。使用研究的添加剂材料构建的抗高温高密度水泥浆体系在高温环境下常规工程性能良好,满足固井施工的要求,且水泥浆的高温强度稳定性好。研究结果可为高温固井作业提供技术支持。     

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。     

聚合物胶乳水泥浆体系鼓包现象的室内研究

随着海洋石油开采逐步向深海挺进,深井数量不断增加,深井油气层具有埋藏深、井温高、封固段长等复杂情况,对聚合物胶乳水泥浆体系的性能提出了耐高温、防气窜、稠化时间可调、稠化曲线平缓无鼓包、过渡时间短等要求。而聚合物胶乳水泥浆体系在110～130℃左右存在"鼓包"、"台阶"等突变现象,难以满足复杂地质条件下安全施工的需求。研究了突变现象的原因,通过实验和分析,优选铝酸三钙含量大于2%的水泥能够有效抑制聚合物胶乳水泥浆突变现象。聚合物胶乳水泥浆体系已经多次成功应用于南海东部海域深水井,现场应用表明:聚合物胶乳水泥浆体系现场易配浆,浆体流动性良好,水泥浆气泡少,现场操作方便,水泥浆密度控制均匀,未发现窜漏,现场固井质量优良。     

多元复合弹韧性固井水泥浆体系研究

页岩气、致密气等复杂井对水泥石弹韧性要求高,单一材料无法从多途径改善水泥石力学性能。为开发高效弹韧性水泥浆体系,分别研究碳纤维、胶乳液和橡胶粉对水泥石力学性能的影响,评价了掺入不同弹韧性改性材料对水泥石弹性模量和抗冲击强度的影响规律,并以不同弹韧性材料复合构建多元复合弹韧性水泥浆体系,对其性能进行评价。结果表明,碳纤维对水泥石韧性提高最大,橡胶粉可大幅度提高水泥石弹性,胶乳的作用效果介于碳纤维和橡胶粉之间。以3种弹韧性材料构建的多元复合弹韧性水泥浆体系失水量小于50 mL,稠化时间3～5 h,抗压强度大于26 MPa,弹性模量4.8 GPa,抗冲击强度达到2.2 kJ/m2,抗折强度大于8 MPa,弹韧性水泥石力学性能优异。应力应变行为分析表明,当水泥石遭受压应力时,弹韧性水泥石弹性特征明显,形变能力更强。研究成果可用于大规模压裂井等复杂井固井作业。     

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。     

低密度弹韧性固井水泥浆体系研究

为构建适用于复杂井(如二氧化碳回注井、储气库井)固井作业的低密度弹韧性固井水泥浆体系,研究了水泥浆关键添加剂材料,并对水泥浆体系的性能进行了评价。结果表明,减轻剂、弹韧剂、降失水剂、缓凝剂和增强剂可以调节水泥浆的密度、弹韧性、失水量、稠化时间和强度性能,可应用于构建高性能低密度柔性水泥浆体系。水泥浆性能评价表明,在不同温度下,水泥浆流变性在300 r/min时的读数小于300,流变性好,失水量小于50 mL,稠化时间大于3 h。水泥浆在不同温度下养护24 h后的抗压强度均大于18.2 MPa,弹性模量最低为5.8 GPa,抗冲击强度均大于2.04 kJ/m²。构建的低密度柔性水泥浆体系具有较好的性能,可应用于固井作业。     

玛西斜坡区高压油气藏防窜水泥浆体系研究

玛西斜坡区属于高压油气藏,油气水活跃,易发生固井窜漏,固井质量差。本文综合分析研究了玛西斜坡区的固井情况,发现水泥浆的性能严重的影响了固井质量。通过开展早强剂、膨胀剂、分散剂、降失水剂等多种水泥浆外加剂的实验评价研究,优化形成了适合于玛西斜坡区高压油气藏固井的胶乳防窜水泥浆体系。优化后的防窜水泥浆体系经现场试用表明,固井质量提升明显,研究成果可在开发钻井中推广应用,具有广阔的应用前景。     

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。     

胶乳水泥浆在富含H_2S高产层井储层固井中的应用

中东某油田储层段具有多油水体系、多压力系统并存,富含H_2S,试井产量高等特点,而储层固井又因井眼尺寸小、封固要求高~([1])、岩性对固井质量的影响大等给F井固井带来了挑战,胶乳水泥浆体系的应用相应解决了这些问题。本文详细讨论了现场如何应用胶乳水泥浆体系及提出了建议未来如何解决应用后带来的新挑战。     

纳米早强剂研究及其在深水低温固井水泥浆中的应用

低温环境给深水固井作业带来了较大的困难,特别是对水泥浆的抗压强度发展影响极大。为了设计性能优异的低温固井水泥浆体系,研发了一种纳米早强剂用于提高水泥浆早期抗压强度,并评价了纳米早强剂对水泥浆性能的影响,研究了纳米早强剂水泥浆的性能。实验结果表明,纳米早强剂比常规早强剂提高水泥浆早期抗压强度效果更好,能有效提高水泥浆抗压强度,降低水泥浆的失水量,对流变性影响较小,但是会缩短水泥浆的稠化时间。纳米早强剂水泥浆流变性满足固井要求,自由液为0,失水量在50mL以下,稠化时间在3～5h之间,在不同温度下的养护早期都有强度产生,且抗压强度发展较快。现场应用表明纳米早强剂应用效果好,形成的水泥浆体系满足固井要求,具有一定的推广应用价值。     

紧密堆积优化固井水泥浆体系研究进展

随着油气勘探开发工作的不断深入,低压易漏井、高压超高压井等复杂井固井对油井水泥浆性能提出了更高要求,紧密堆积优化水泥浆技术提供了新的解决途径.本文将全面介绍紧密堆积理论的相关研究成果,阐述分析了几种经典紧密堆积模型与最佳粒度分布曲线,介绍了目前研究中三种粉体堆积率测定方法;随后综述了紧密堆积理论在固井水泥浆体系尤其是低密度和高密度水泥浆体系中的应用情况;笔者通过全面总结紧密堆积优化水泥浆技术提出了自己的几点认识.随着纳微米材料的兴起,预测未来紧密堆积优化水泥浆技术会有更广泛的应用前景.     

单通道井固井低黏微膨胀韧性水泥浆体系研究

介绍了单通道井的特点,基于单通道井对固井水泥浆的要求,开发了适用于单通道井固井用的低黏微膨胀韧性水泥浆体系,室内对水泥浆各项性能进行了试验研究,结果表明：开发的水泥浆体系能够满足单通道井固井的要求,低黏微膨胀韧性水泥浆体系配方(w)为：100%G级水泥+42%淡水+7%流型调节剂LPG+1%膨胀剂PUB+7.5%胶乳液+5%降失水剂DPT+0.4%缓凝剂HP-2+1%消泡剂。低黏微膨胀韧性水泥浆体系具有低黏、稳定性好,稠化时间可调,受温度影响较小等优点,能够满足单通道井对固井水泥浆性能的要求。     

NP4-68井长封固段固井技术

NP4-68井是冀东油田部署在南堡4号构造的一口预探井,完钻井深4762m。该井钻遇良好的油气显示,且后期还要进行压裂作业,要求水泥浆一次封固段长达2062m,给固井提出了更高的要求。通过分析该井存在的工程难点,优化通井措施、优选胶乳水泥浆体系、采用低密度水泥浆降低环空静液注压力,辅以配套的固井技术措施,保证了水泥返高和固井质量。该井固井质量优质,达到了工程作业目的。     

低密度固井水泥浆体系组分与性能优化研究

在各大油田的钻完井过程中,存在的普遍的问题就是容易压漏地层,因此固井要求降低水泥浆密度,减少压漏风险,但使用低密水泥浆体系势必增加成本。为优化使用的低密度水泥浆体系组分和性能,对水泥批次、水泥浆组成进行研究,并评价优化后水泥浆性能。实验结果表明,优化后低密度水泥浆流变性好,失水量低,稠化时间满足固井施工的要求,水泥浆浆体稳定,能有效应用于固井作业。     

水泥浆体系在小井眼井固井中的应用研究

小井眼井由于井径小,环空间隙小,在进行固井时存在许多难点。在所有难点中,最为突出的就是对水泥浆标准的要求。本文重点研究了小井眼固井的技术难点和关键技术,以及对水泥浆性能体系的要求,并构建小井眼固井水泥浆体系,从而使其各项性能均满足小井眼固井对水泥浆性能的要求。     

粉煤灰及矿渣对水泥浆体系早期水化热效应的控制研究

针对深水天然气水合物层固井对水泥浆体系低水化热、及现代生态文明建设对工业废料有效利用的双重要求,重点利用粉煤灰及矿渣对水泥浆体系水化热的控制效应制备了以常规波特兰水泥为主料、粉煤灰及矿渣为辅料的低水化热水泥浆体系.采用自研半绝热测试实验设备对水泥浆体系早期水化过程中温度进行了连续测量,以水泥浆体系最高温度(TMAX)及最大水化温升(TRISE)表征了粉煤灰及矿渣对水化热控制效应.实验结果表明,粉煤灰及矿渣均可大幅度降低水泥浆体系早期水化热.同时,后期力学性能测试结果显示复掺矿渣有助于水泥浆体系早期强度的发育;另外,结合文献报道复掺粉煤灰有利于水泥浆体系后期强度的发育,极大的改善了水泥石致密性及耐久性.因此,基于2:1:1(水泥:粉煤灰:矿渣)的质量配比制备了低水化热水泥浆体系CFS1-1,综合性能研究表明该低水化热水泥浆体系CFS1-1低温条件下具备较好的工程应用性能,为深水天然气水合物层固井水泥浆体系的设计提供了一种可行的方案,同时也实现了粉煤灰及矿渣等工业废料的高效及合理利用.     

高密、高早强水泥浆体系在六东区的研究与应用

新疆油田六东区油藏经过多年开发形成了多套压力系统,油藏各项参数的变化给固井作业增加了新的难度,先前水泥浆体系已不能满足固井设计要求。针对六东区油藏特点以及热采开发方式的需求,优选水泥浆材料及添加剂,运用颗粒级配紧密堆积理论研制出高密、高早强水泥浆体系。室内试验结果表明,该水泥浆体系具有良好的稳定性和流动性,在低温条件下早期强度发挥快,侯凝后耐高温性能强等特点。现场试验结果表明,使用新型水泥浆的性能参数满足了各项固井施工要求,对17口生产井实施固井,测井解释固井合格率100%,优质率达到9 4%。该水泥浆体系高效地解决了该区块固井技术难题,为热采开发区块的固井作业提供了技术借鉴。