改善固井水泥石抗CO_2腐蚀性能的无皂胶乳合成及性能评价

为改善苏里格区块油气田固井水泥环的抗CO_2腐蚀性能,以对苯乙烯磺酸钠、纳米二氧化硅为离子型复合共聚乳化剂,采用无皂乳液聚合法制备出一种新型无皂胶乳,首先考察了无皂复合乳液综合性能、热稳定性、结构特征,然后评价了含无皂胶乳水泥石的抗腐蚀性能。结果表明,无皂胶乳粒径分布均匀,具有典型核壳结构和良好的耐热性能;无皂胶乳有效提高水泥石的抗腐蚀性能,经CO_2腐蚀60 d后,无皂胶乳的水泥石(相对于空白水泥石)腐蚀深度降低29.75%,抗压强度提高21.36%,渗透率降低56.63%。无皂胶乳通过聚集成膜作用阻断腐蚀介质的运移通道及与水化产物的接触机会,进而提高水泥石的抗CO_2腐蚀性能。     

改善固井水泥石抗CO_2腐蚀性能的无皂胶乳合成及性能评价

为改善苏里格区块油气田固井水泥环的抗CO_2腐蚀性能,以对苯乙烯磺酸钠、纳米二氧化硅为离子型复合共聚乳化剂,采用无皂乳液聚合法制备出一种新型无皂胶乳,首先考察了无皂复合乳液综合性能、热稳定性、结构特征,然后评价了含无皂胶乳水泥石的抗腐蚀性能。结果表明,无皂胶乳粒径分布均匀,具有典型核壳结构和良好的耐热性能;无皂胶乳有效提高水泥石的抗腐蚀性能,经CO_2腐蚀60 d后,无皂胶乳的水泥石(相对于空白水泥石)腐蚀深度降低29.75%,抗压强度提高21.36%,渗透率降低56.63%。无皂胶乳通过聚集成膜作用阻断腐蚀介质的运移通道及与水化产物的接触机会,进而提高水泥石的抗CO_2腐蚀性能。     

水泥浆抗腐蚀性能的研究

为了改善和提高水泥石在酸性介质下的长期结构完整性和密封性，试验优选了抗腐蚀性水泥填充料WG．配制了9种水泥浆配方，并对这9种水泥浆体系成型后的水泥石块进行了不同龄期的CO2、H2S腐蚀试验，测定其抗压强度、渗透率和腐蚀深度，进行反光显微镜、X-射线衍射分析。同时，就CO2和H2S对水泥石的腐蚀机理进行了分析探讨。通过对实验结果的综合分析，优选出了抗腐蚀高密度和低密度水泥浆配方，该抗腐蚀水泥浆体系不但具有抗腐蚀性还具有良好的防气窜、降自由水、浆体稳定等综合性能。     

微硅对水泥石抗腐蚀性能影响的研究

石在酸性介质下的耐腐蚀性,本文在分析水泥石在含H2S和CO2条件下的腐蚀机理的基础上,通过实验证明微在油气开采中,地层构造中的H2S/CO2对水泥石产生碳化腐蚀,严重影响固井效果,为改善和提高水泥硅是一种良好的填充料,可提高水泥石的密实度,从而提高其抗压强度。对不同龄期的水泥石进行腐蚀,测试腐蚀后的抗压强度,分析比较纯水泥、微硅水泥的抗腐蚀性能;并利用金相显微镜和X-衍射图谱,观察分析微硅的抗腐蚀原因。     

一种环境响应型水泥石的抗CO_2腐蚀性能

目前提高固井水泥石抗CO_2腐蚀性能的材料主要为活性无机外掺料,但其抗腐蚀效果有限。为了提高固井水泥石(环)的抗腐性能,本文通过添加环境响应型有机防腐蚀剂形成一种环境响应型水泥石,研究了其在CO_2环境养护中抗压强度、渗透率、孔隙结构及微观形貌的相关变化。结果表明:环境响应型水泥石有效抑制水泥石经碳化腐蚀抗压强度降低及渗透率增大现象;有害孔(100nm)减少,凝胶孔(50nm)增多,总孔隙率降低16.31%,孔径细化;水泥石水腐蚀表面形成膜状物质,呈连续分布,质地紧密;借助于扫描电子显微镜等分析技术,揭示了其防腐机理为防腐蚀剂交联形成具有致密网状结构的膜状物质,以及在水泥颗粒表面形成厚度增加的水化层等原因,阻断腐蚀介质侵蚀通道及减少与水化产物接触机会,实现抗CO_2腐蚀的目的。同时通过不同加量防腐蚀剂的水泥石扫描电镜图片可知,成膜效果的好坏可能影响其抵抗酸性介质的侵蚀能力。     

胶乳液改善水泥石性能研究

针对水泥石在井下复杂受力的情况下容易发生破裂的情况,需要添加胶乳液对水泥石性能进行改善。为研究胶乳液的加量对于水泥石常规性能和力学性能的改善,在水泥浆中分别加入0～32 g的胶乳液后,通过实验对水泥石的各项工程性能进行测试,实验结果表明:添加胶乳液可以降低Ф300下的数值约16%,失水量降低约51.9%;16 g加量的胶乳液可以提高水泥石18%的抗压强度;8 g加量的胶乳液的水泥石可以提升50%的抗冲击强度;32 g加量的胶乳液的水泥石降低34.7%的弹性模量,有效的改善了水泥石的力学性能。     

抗H_2S腐蚀外掺料在油井水泥中的研究

为改善油井水泥石抗H2S腐蚀能力,研究了外掺料FB和CB(铁族化合物)对油井水泥抗腐蚀性能的影响。通过对腐蚀前后水泥石抗压强度、渗透率、孔结构(MIP法)等性能的测试和水泥石样品的微观形貌及腐蚀产物成分分析,评价两种外掺料对油井水泥石的抗腐蚀性能的影响。结果表明:80℃下,H2S溶液腐蚀养护至28d,FB掺量为10%时,抗压强度达26.52MPa,比净浆水泥石提高35.6%,CB掺量为3%时,达29.86MPa,比净浆水泥石提高52.7%;FB和CB的掺入能有效降低水泥石有害孔(100nm)比例,且孔径分布趋于无害孔(50nm);FB和CB的掺量为10%时水泥石在7MPa驱替压力下的渗透率为零(原浆水泥石为0.96×10-3μm2)。FB和CB的掺入有利于水泥石抗H2S腐蚀能力的提高。     

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.     

二氧化碳对油井水泥石的腐蚀

在分析二氧碳(CO2)腐蚀水泥的化学作用过程的基础上,测量和分析了腐蚀水泥石的微观结构、抗压强度及渗透率.结果表明:CO2对水泥产生腐蚀作用的本质在于CO2能够与水泥的水化产物相作用生成各种不同晶体结构的CaCO3,破坏了水泥石的原有产物组成及结构,导致腐蚀后水泥石的抗压强度下降,渗透率增大.温度、CO2分压增高,腐蚀水泥石抗压强度降低,渗透率增大.添加抗腐蚀填充材料的水泥浆腐蚀后初期抗压强度有所降低,后期抗压强度具有不下降或上升趋势.实验设计的6号水泥浆具有较好的抗腐蚀效果.     

聚合物胶乳协同聚丙烯纤维韧性化改造对油井水泥石性能的影响

为解决高温下水泥石韧性不足问题,通过以聚丙烯纤维协同胶乳的方式实现对水泥石的韧性化改造,分析不同聚丙烯纤维和胶乳加量下的胶乳/聚丙纤维水泥石综合性能。结果表明:胶乳的掺入对水泥的抗压强度会有一定影响,但对于提高水泥石的弹韧性则表现出积极作用;适量的纤维混入能在一定程度上解决胶乳水泥石强度降低问题,且能迚一步强化水泥浆浆体稳定性,起到有效的互补增强作用。