矿渣MTC固化物力学性能研究

通过室内试验，从微观结构方面分析了矿渣MTC固化物在高温下易脆裂的原因，并提出了具体的改善措施和脆性判断标准。通过室内试验得出了矿渣MTC浆体的抗压强度随温度的衰退规律和静胶凝强度的发展规律。室内试验结果还表明：矿渣MTC固化物的抗腐蚀性能、动态力学性能和抗冲击性能与常规水泥相当，可以满足深井固井要求。     

沙65井深井抗高温矿渣MTC固井技术

对矿渣 MTC配方优选、综合性能评价、高温下抗压强度变化规律进行了系统的室内试验研究 ,充分证明了矿渣 MTC具有很好的抗高温性能 ,完全能满足塔河油田中深井段固井要求。在塔河油田沙 6 5井二开井段的固井结果表明 ,矿渣 MTC固井技术可显著提高深井固井质量 ,尤其是第二界面胶结质量 ,为提高该区固井质量开辟了一条新的途径。     

矿渣MTC固化物抗冲击性能试验

近几年来,矿渣MTC体系因其优异的浆体性能、明显提高固井质量、节约固井成本和保护环境等优点,在国内各油田固井作业中应用较多,并且成功地解决了某些固井技术难题[1-5]。但室内研究发现,MTC固化物因出现裂缝易发生断裂,尤其在高温情况下,由裂缝引起的断裂现象更为多见,直观上表现为脆性很大、抗冲击性能差,这对需要进行射孔、酸化、压裂等后期作业的油气井及小眼井、气(水)窜井和油水同层井的固井是很不利的。为了解高温高压下矿渣MTC固化物的脆性和抗冲击能力,拓宽其应用范围,进行了动态力学性能、模拟射孔和验窜室内试验,并且进行了现场抗冲击性能试验。     

MTC技术在百色盆地林逢稠油热采井的研究与应用

针对林逢稠油热采井的地质特点和对固井质量的要求开发了早期强度高,低渗透,微膨胀,抗高温和流变性好的MTC矿渣泥浆固化液,并分析了矿渣泥浆固化液技术的固化机理及特点。结果表明,MTC水泥浆具有低温防水侵,强度发展迅速,固化体耐高温的特性。MTC技术实用性强,施工简单,水泥浆体系流变性好,密度易于控制,它与钻井液有良好的相容性,提高了林逢稠油热采井的固井质量。     

矿渣MTC固化体性能的研究

MTC固井技术在提高固井质量，降低固井成本和保护环境等方面显示出了优越性，对矿渣MTC固化体的性能进行了实验研究，在高炉水淬矿渣MTC浆中加入硅粉，使Ca/Si比例控制在0．6－1．0范围内，防止转化为α-C2SH，并随着温度的提高，分别生成耐高温的雪硅钙石（C5S6H5）、硬硅钙石（C6S6H）等，从而提高固化体的热稳定性，具有好的抗高温性能，在矿渣MTC固井技术中，Cl^-能与矿渣中的部分高子形成比NaNl结构更强的结晶体，成为MTC固化体的一部分，具有较强的抗盐性，在不同酸浓度下，矿渣MTC固化体的酸溶率均比水泥石低；后期强度高，抗打击性好；渗透性比水泥石小。     

超低密度高炉矿渣MTC固井液试验研究

长庆油田靖安、华池、镇原等地区的低压易漏地层,用1.30~1.50g/cm3低密度水泥浆固井,仍然存在水泥返高不够、固井质量差的问题。利用MTC固井的技术优势,用高炉矿渣、减轻材料漂珠和碱性激活剂设计1.20~1.40g/cm3的超低密度高炉矿渣MTC固井液体系,以解决低压易漏地层的固井质量问题。设计的超低密度矿渣MTC固井液流变性好,体系稳定,稠化时间能满足固井施工要求,在低温和高温下抗压强度高。高炉矿渣激活剂BES-1和BES-2性能良好,能在低温和高温下激活矿渣和漂珠的潜在活性,可提高超低密度矿渣MTC固井液水泥石的抗压强度。     

矿渣MTC固化滤饼能力实验研究

固井液与钻井液滤饼实现整体固化胶结一直是石油工程界期待解决的重大技术难题。由于钻井液滤饼的存在，水泥浆与井壁不能牢固胶结，固井后常常出现油气水窜等严重问题，从而造成固井失败。为此，系统地比较了矿渣MTC水泥浆与油井水泥浆在没有滤饼、普通钻井液滤饼、多功能钻井液滤饼3种情况下的界面胶结性能。实验结果表明，没有滤饼存在时，油井水泥浆的胶结性能明显优于矿渣MTC；普通滤饼存在时，水泥浆和MTC均不能得到令人满意的胶结性能；油井水泥浆不能使多功能钻井液滤饼固化胶结，而矿渣MTC能够实现多功能钻井液滤饼的固化胶结。多功能钻井液钻井技术与矿渣MTC固井技术联合使用可以适当淡化顶替技术，充分发挥矿渣MTC技术的经济、技术优势，提高固井质量。     

矿渣MTC防气窜固井应用研究

为了使矿渣MTC应用于防气窜固井,根据环空气窜机理试验成功了矿渣MTC。试验期间,通过控制矿渣激活速度和早期强度发展规律,使矿渣MTC具有过渡时间短、早期强度发展快、固化后的水泥石收缩小、相容性好、高温高压稠化曲线成直角状等特点.在马蓬2井177.8mm生产套管固井试验中,5个气层压力均很高,但固井后无任何气窜的显示,固井优质。结果表明:矿渣MTC不仅能改善胶结质量,而且具有很强的防气窜能力。     

利用矿渣MTC技术解决复杂地层固井难题

分析了矿渣MTC浆失水、稠化时间、抗压强度、流变性、静胶凝强度发展等性能特点及技术优势，并与常规水泥浆进行了对比分析，认为矿渣MTC体系大部分性能指标优于水泥浆体系，可以满足现场固井技术要求。应用矿渣MTC固井技术解决了低压易漏失井、高压气井、调整井、长裸眼长封固段及复杂压力体系固井等固井技术难题，固井质量明显优于常规水泥浆固井。     

钻井液转变成固井液的固井技术研究

通过向钻井液中加入高炉矿渣和其它化学处理剂,可将钻井液转变成固井液(MTC)。高炉矿渣是一种具有水硬性质的颗粒材料。文中介绍了筛选矿渣,分析了影响矿渣水化反应和形成强度的因素,建立了钻井液转变成固井液的室内实验方法,研究了钻井液转变成固井液的液体性能和固体性能,评选出1种激活剂、2种分散剂和3种调凝剂,完成了密度1.50~1.70g/cm3、流动度21~26cm、API失水小于100mL、无游离水、稠化时间180~300min、24h抗压强度大于13MPa的MTC固井液配方。经冀东油田用常规固井设备和工艺在φ244.5mm套管固井中施工5口井。这5口定向井的钻井液类型有聚合物钻井液、正电胶钻井液和小阳离子钻井液。钻井液转变成的MTC团开液密度为1.62~1.81g/cm3,具有可泵性好、固化物抗压强度发展快等特点,测井表明固井质量合格,与用油井水泥固井相比可节约固井材料费约75%。     

高水速凝材料用于石油工程的室内研究

高水材料是一种能够在高水灰比 2.0~3.0情况下迅速凝固,并形成具有一定强度水泥石的无机胶凝材料。测试了普通高水材料与石油工程有关的性能。首次对高水材料在石油工程上应用的可行性进行了分析。研制了适合石油工程使用的高水材料,这种材料配制的水泥浆密度可达 1.2~1.3g/cm3,2 4h强度达 3.0MPa,稠化时间可调整到 2 0 0~4 0 0min,可用于低压和易破裂地层固井。同时还可用于MTC技术和废弃钻井液的固化,由于流动时稠化时间长,静止时迅速凝固,因此,可用于堵漏和堵水;在控制粉磨粒径的基础上还可用于防砂。     

钻井液转化为固井液固井的研究及现场应用

本文着重介绍ＭＴＣ的固化原理，室内实验结果评价，现场施工配注工艺及应用效果。     

一种低温低密度可固化隔离液的研制与性能评价

为适应海上“零排放”的环境保护政策,最大限度减少环空自由套管长度,同时为了提高斜井（尤其大位移井段、水平井段）固井顶替效率,改善固井二界面封固质量,研制了一种低温低密度条件下可固化的隔离液LL-CSF。对其进行性能评价,结果表明:① LL-CSF与钻井液和水泥浆具有良好的相容性,满足固井作业对前置液的要求;② LL-CSF与钻井液和水泥浆的混合液固化体抗压强度达到1.6 MPa以上,且与钻井液的混合液固化体也具有一定的抗压强度;③温度为20℃和40℃时,LL-CSF有利于提高固井二界面抗剪切强度,且40℃下可提高约3倍,但温度超过60℃时则不利于固井二界面胶结;④随着温度和时间的增加,LL-CSF固化体抗压强度先增大后降低,但随着LL-CSF密度的增大,其固化体抗压强度总体呈增大趋势;⑤ LL-CSF固化体具有较好的耐久性和稳定性。LL-CSF固化机理初步认为先是矿渣中富钙相和富硅相分解,然后各种离子和化学键重组而形成相应的水化产物。LL-CSF具有成本低廉、现场实施简便,可满足海洋固井的特殊需求,即在低温（小于40℃）且水泥浆不返到地面而又需要隔离液固化充填的固井中具有一定的应用前景。      

一种低温低密度可固化隔离液的研制与性能评价

为适应海上“零排放”的环境保护政策,最大限度减少环空自由套管长度,同时为了提高斜井（尤其大位移井段、水平井段）固井顶替效率,改善固井二界面封固质量,研制了一种低温低密度条件下可固化的隔离液LL-CSF。对其进行性能评价,结果表明：① LL-CSF与钻井液和水泥浆具有良好的相容性,满足固井作业对前置液的要求;② LL-CSF与钻井液和水泥浆的混合液固化体抗压强度达到1.6 MPa以上,且与钻井液的混合液固化体也具有一定的抗压强度;③温度为20℃和40℃时,LL-CSF有利于提高固井二界面抗剪切强度,且40℃下可提高约3倍,但温度超过60℃时则不利于固井二界面胶结;④随着温度和时间的增加,LL-CSF固化体抗压强度先增大后降低,但随着LL-CSF密度的增大,其固化体抗压强度总体呈增大趋势;⑤ LL-CSF固化体具有较好的耐久性和稳定性。LL-CSF固化机理初步认为先是矿渣中富钙相和富硅相分解,然后各种离子和化学键重组而形成相应的水化产物。LL-CSF具有成本低廉、现场实施简便,可满足海洋固井的特殊需求,即在低温（小于40℃）且水泥浆不返到地面而又需要隔离液固化充填的固井中具有一定的应用前景。     

矿渣MTC技术在大港油田的研究应用

近年来,随着大港油田注水开发程度和井深的进一步增加,地质条件变得更加复杂,采用常规注水泥固井出现顶替效率低、安全窗口窄、易漏失和污染地层等难以解决的问题,给完井和后期增产带来了隐患。为克服这些技术问题,开展了固井水泥浆的室内研究和现场试验。结果表明,矿渣MTC固井技术可针对性地解决大港油田一些区块的固井技术难题,该技术先后在港深14- 22井等14口井中得到应用,固井质量合格率100%,优质率57%,其中油气层段封固优质率达到85%以上,充分说明了矿渣MTC技术可有效地提高复杂区块的固井质量,为后续油井作业环节的顺利开展打下了良好的基础。     

新型矿渣MTC增韧剂MZR的开发与性能研究

矿渣MTC固化体韧性差,无法满足油井后期射孔等开发要求,为此,对提高水泥石韧性的途径进行了分析,采用纤维、橡胶粉和活性微粒复配得到了矿渣MTC增韧剂MZR,借鉴油井水泥石性能测定标准,通过抗冲击韧性实验、抗折强度实验、胶结强度实验对MZR的性能进行了测试,考察了MZR对浆体性能的影响。实验结果表明,MZR可以大幅度提高矿渣MTC固化体的韧性,当采用3%加量时,可提高矿渣MTC固化体抗冲击韧性、抗折强度及胶结强度30%以上,MZR对抗压强度无不良影响,不影响浆体施工性能,是一种优异的矿渣MTC技术增韧剂。