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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

一种低黏韧性双防低密度水泥浆的室内性能研究

陆丰油田大位移井储层渗透率低、欠压稳，容易发生气窜，造成固井质量不佳，存在底部高温区域沉降稳定性差、易漏等固井技术难题。针对这些难点，室内筛选3M高强抗压中空玻璃微球来降低水泥浆密度为1.4 g·m^-3的同时可以提高水泥石的抗压强度，选用纤维与胶乳混合作为增韧材料，降低了水泥石的渗透率，有效达到目的层增韧防漏的效果。该增韧材料协同防窜剂CT-1和膨胀剂EXP-1，提高水泥石的胶结强度，具有防漏防窜的作用。由上述主要材料协同其他相关水泥浆添加剂构建了一套具有低黏韧性兼具防漏和防窜性能的低密度水泥浆体系，该低密度水泥浆体系具有良好的流变性，自由液为零，且水泥石上部密度和下部密度差值均小于0.03 g·m^-3，可以看出该韧性水泥浆体系具有优异的沉降稳定性能。低黏韧性双防低密度水泥浆具有良好的力学性能，抗压强度达28 MPa，弹性模量小于7 GPa，抗窜强度大于10 MPa·m^-2，且抗窜效果较普通低密度水泥浆抗窜能力提高了81.2%，说明该水泥浆具有较强封隔能力，可以有效提高固井质量。     

核壳型丁苯胶乳的制备及其对油井水泥石性能的影响

针对传统的丁苯胶乳敏感性强、增韧能力不足、综合性能差等问题,本文采用微滴乳液聚合方法,利用苯乙烯、液体聚丁二烯、新型含羧基功能单体X和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸为主要原料,合成了一种具有抗盐、增韧效果的丁苯胶乳RSL-100L。透射电镜照片显示：RSL-100L具有明显的核壳结构,且在溶液中分散性良好。应用性能实验评价表明：RSL-100L胶乳改性水泥浆抗盐性能良好,早期强度发展快,具有优良的防气窜能力;与纯水泥石相比,RSL-100L胶乳改性水泥石在高强度下具有良好的形变能力和弹韧性。RSL-100L胶乳与水泥颗粒之间的作用机制探究表明：RSL-100L胶乳可通过静电吸引作用和与钙离子的络合作用吸附到水泥颗粒表面,从而填充水泥颗粒之间的孔隙和裂缝,进而防止气窜,提高水泥基复合材料的弹韧性。     

长深气田复杂地层含CO2气井固井技术

针对吉林长深41井窜漏压稳密度窗口窄、顶替效率差及高温大温差和富含酸性伴生气对水泥浆的特殊要求等施工难点,研制出低密高强及胶乳增韧防腐防窜水泥浆。通过采取地层承压堵漏,提高套管居中度,配合三级冲洗隔离体系的前置液及三密四凝水泥浆体系的平衡压力固井设计等施工措施,顺利完成该井施工。     

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。     

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。     

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。     

调整井固井用聚合物型抗水侵材料的制备及其性能评价

针对调整井固井时水侵导致的环空窜流问题,本文以AMPS、AM、AA和SA为原料,通过自由基胶束聚合法制备一种水溶性疏水缔合聚合物AAAS来增强固井水泥浆的抗水侵能力,改善水泥浆的防窜能力,以提高该类井的固井质量。利用红外、核磁、扫描电镜及凝胶渗透色谱等手段对AAAS进行了微观分析表征,并对AAAS水泥浆体系的抗水侵性能及基本工程性能进行了评价,结果表明AAAS可明显提高水泥浆体的抗水侵能力,较之于空白水泥浆水侵后0.3MPa的窜通压力,加量为0.9%AAAS的水泥浆体系,其水侵后的窜通压力提高达到了6.9MPa,大幅度提高了水泥浆的防窜能力,且14天抗折强度为8.2MPa,抗压强度为31.5MPa,能够满足调整井固井水泥环长期封固的需要。因此,AAAS在调整井固井工程抗水侵和防窜中具有良好的应用前景。     

碳纤维与胶乳液协同作用对固井水泥浆力学性能的影响

为提高水泥石在井下抵抗外部载荷破坏的能力,需要对油井水泥材料增强增韧,碳纤维和胶乳液是油井水泥常用的改性材料.为研究碳纤维与胶乳液协同作用对水泥浆力学性能的影响,通过在水泥浆中加入不同配比的碳纤维和胶乳液,测试了水泥浆常规性能和力学性能,并使用扫描电镜对水泥石的微观结构进行观察.试验表明,相比较单掺碳纤维和单掺胶乳液的水泥石,两种材料协同作用水泥石力学性能提高.在0.2％碳纤维和1％胶乳液加量协同作用下的水泥石抗压强度、抗折强度、抗冲击强度分别为35.44 MPa、11.15 MPa、2.08 kJ/m2,弹性模量达到5.8 GPa.通过扫描电镜观察可以发现,胶乳的网状结构和碳纤维的桥接作用综合提高水泥石性能,有效的控制了水泥石微裂隙的发展,从而提高水泥石的力学性能.     

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。     

新型早强剂水泥浆体系室内性能研究

现今使用的水泥浆体系不能完全满足中低温浅层油气井的固井需要，达不到防止窜槽和低温促凝以及微膨胀的目的，本文针对这些问题研发了一种具有膨胀性能的新型早强剂，设计开发出一套新型早强剂水泥浆体系。实验结果表明：该水泥浆体系具有温度适用范围广、微膨胀、沉降稳定性好、抗压强度高、流变性能好、防气窜性能好，稠化时间可调等优良性能，为提高中低温油气井固井质量提供了技术依据。     

丁苯胶乳水泥的制备及性能研究

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,采用水泥石抗硫化氢腐蚀性分析、试件抗压强度实验,对胶乳改善水泥石的抗腐蚀性进行了研究,实验主要是测定不同胶乳加量下的胶乳水泥性能和水泥石的抗压强度以及相同胶乳加量下在不同温度和不同腐蚀浓度下的胶乳水泥性能和水泥石的抗压强度。实验结果表明,胶乳水泥石比普通水泥石抗腐蚀能力明显提高;随着水泥浆中胶乳加量增加,其失水量降低,水泥石的抗压强度却略有降低,抗折强度略有增高。胶乳的加入使水泥石的性能有了很大的提高,能比较好的解决油田上中深井的抗腐蚀性能。