水泥低温降失水早强剂DWA—Ⅱ的研制与应用

吉林油田1000m以下的调整井地层稳定性差、井温低、油层渗透率低,在开发过程中的大量注水使地下流体分布难掌握,油、气、水窜问题难以控制,甚至造成固井失政。研制了水泥低温降失水早强剂DWA-Ⅱ。该剂能改善大连A级水泥浆的流动性、降低水泥浆失水量、提高水泥石的早期强度、实现水泥浆稠化曲线呈"直角"。经43口井现场应用表明,DWAⅡ能使水泥浆具有流动性好、低失水、早强、"直角"稠化等特性,使水泥浆和地层及套管间的界面胶结良好,实现有效封窜,明显地提高了固井质量。     

一种新型油井水泥低温早强剂

针对水泥石低温情况下强度发展缓慢,影响钻井周期的具体情况,研制开发了早强剂DZ-Z.DZ-Z由多种无机化合物和有机化合物按一定的比例复合而成,具有双重早强作用,它能明显地提高低温下水泥石的早期强度,并能改善水泥石结构,使之致密、渗透率降低.早强剂DZ-Z加量为0.5%～2.0%,适用温度为0～50℃,8 h水泥石抗压强度大于3.5 MPa,随着加量的增加,水泥石强度也迅速增长.同时,早强剂DZ-Z基本不影响浆体的流变性能,还可以根据现场施工所需时间的长短,用缓凝剂调节水泥浆稠化时间,但仍能使8 h抗压强度大于3.5MPa.现场应用表明,低温早强剂DZ-Z在低温条件下明显缩短了固井候凝时间,节约了钻井作业成本.     

水泥低温降失水早强剂DWA-Ⅱ的作用机理研究

吉林油田针对1000 m以下调整井固井中存在的问题,使用由低温降失水早强剂DWA-Ⅱ配制成的早强抗窜水泥浆,该体系在保证水泥浆高流动性和良好顶替效率的同时,解决了水泥浆失水量大、凝结时间长、渗透率高、早期强度低等问题,提高了固井质量.在室内用红外光谱、紫外光谱、扫描电镜、Zeta电位测试、X-射线衍射、显微照相、孔隙结构测试和渗透率测试等分析手段和技术,对DWA-Ⅱ进行了微观测试研究和作用机理探讨.DWA-Ⅱ是由大分子经过化学手段变成的中、小分子的共聚物,在水泥浆中能充分伸展,分子链上带有多个强吸附基团和强水化基团,它们能与水泥颗粒以氢键、静电力、分子间力进行吸附,且吸附量大,吸附层多;DWA-Ⅱ加入水泥浆后,在同龄期内液相中的Ca2 、OH-、SO42-等离子浓度增加,Ca(OH)2和CaSO4的饱和系数增大,浆体迅速处于过饱和状态,所以DWA-Ⅱ水泥浆在同龄期内水化产物的结晶、沉淀反应进行得早,促使结晶-沉淀过程进行得更充分、更完善;因此DWA-Ⅱ改善了水泥颗粒的电性质、吸附性能、水化性能、渗透性能.     

油井水泥中低温早强剂BZC-1S的室内研究

由于在低温条件下,水泥浆因水化速度慢,候凝时间长,极易造成油、气、水浸,导致水泥环不致密、固井质量差等问题。本文研制了油井水泥中低温早强剂BZC-1S,它是由无机盐、有机盐和有机酸复合而成。低温早强促凝剂可在低温30℃的情况下,常压养护8 h抗压强度超过4.5 MPa,24 h抗压强度超过15 MPa;在低温60℃的情况下常压养护8 h抗压强度超过17 MPa,24 h抗压强度超过25 MPa;而且不影响体系综合性能,具有显著的早期促强效果,可应用于多种水泥浆体系。     

水泥低温降失水早强剂DWA-II的研制与应用

吉林油田1000 m以下的调整井地层稳定性差、井温低、油层渗透率低,在开发过程中的大量注水使地下流体分布难掌握,油、气、水窜问题难以控制,甚至造成固井失政。研制了水泥低温降失水早强剂DWA-Ⅱ。该剂能改善大连A级水泥浆的流动性、降低水泥浆失水量、提高水泥石的早期强度、实现水泥浆稠化曲线呈"直角"。经4 3口井现场应用表明,DWAⅡ能使水泥浆具有流动性好、低失水、早强、"直角"稠化等特性,使水泥浆和地层及套管间的界面胶结良好,实现有效封窜,明显地提高了固井质量。     

油井水泥缓凝剂及缓凝机理

本文综述了国内外常用油井水泥缓凝剂的种类、特性及其适用条件、使用方法和效果，并探讨了缓凝剂的缓凝机理。     

水泥低温降失水早强剂DWA-Ⅱ的研制与应用

吉林油田1000 m以下的调整井地层稳定性差、井温低、油层渗透率低,在开发过程中的大量注水使地下流体分布难掌握,油、气、水窜问题难以控制,甚至造成固井失败。研制了水泥低温降失水早强剂DWA-Ⅱ。该剂能改善大连A级水泥浆的流动性、降低水泥浆失水量,提高水泥石的早期强度、实现水泥浆稠化曲线呈“直角”。经43口井现场应用表明,DWA-Ⅱ能使水泥浆具有流动性好、低失水、早强、“直角”稠化等特性,使水泥浆和地层及套管间的界面胶结良好,实现有效封窜,明显地提高了固井质量。     

新型低温固井早强剂性能研究

针对浅层低温导致水泥浆强度发展缓慢的问题,通过分散-共沉淀法制备了一种新型低温固井早强剂ES-22,并对制备早强剂的粒径及微观结构进行分析。比较了在低温条件下,新型早强剂ES-22与其他无机早强剂对水泥浆强度发展的影响,并研究了新型早强剂不同加量对水泥浆性能的影响规律。研究表明,制备的早强剂ES-22粒径主要集中在15～25μm之间。与其他早强剂相比,新型早强剂ES-22对水泥石早期抗压强度提升最大,且制备的早强剂在低温环境下对水泥石力学性能提升更大。早强剂掺入水泥浆中对水泥浆流变性影响不大,稠化时间无大幅度缩短,失水量降低。在20℃下养护24 h后,含4%早强剂水泥石的抗压强度和抗折强度比空白水泥石分别提高了204%和136%。新型早强剂在固井水泥浆中有很好的应用效果。     

油井水泥无氯促凝早强剂的研制与现场试验

传统的复合早强剂中通常含氯盐,不适用于AMPS类水泥浆体系,且水泥石高温下长期强度会出现衰退现象,同时对套管有腐蚀作用。针对这些问题,研发出一种复配的无氯促凝早强剂,以硫酸钠、铝酸钠、甲酸钙和氧化钙,按照质量比1:1:1:1均匀混合而成。实验结果表明:该早强剂适用于PVA类和AMPS类水泥浆体系;可使油井水泥在30℃低温下,8 h强度达3.5 MPa,稠化时间缩短至80 min以内,初凝时间缩短至90 min以内,初终凝过渡时间缩短至10 min以内,有利于油气井的防窜。该早强剂在大港油田板37-15井?139.7 mm生产套管固井中得到成功应用,固井质量优质率达81.2%,合格率达93.5%。     

油井水泥缓凝剂QR—300C的应用性能

介绍了一种新型油井水泥缓凝剂ＱＲ－３００Ｃ的应用性能和在吐哈地区３口深探井油层套管固井中的应用情况。     

新型油井水泥促凝剂LT A及其性能

针对低温或表层段固井候凝时间长的问题,采用价格低廉、早强作用强且性能稳定的促凝剂有利于缩短固井时间和提高固井质量。为此,研制了过渡金属复合盐类促凝剂LT-A并系统评价了该促凝剂不同加量（1%、2%和3%）情况下的油井水泥浆性能,得到了促凝剂LT-A对油井水泥的影响规律：促凝剂LT-A能促进油井水泥的水化能力,缩短水泥浆稠化时间,显著提高水泥石早期抗压强度,加入促凝剂LT-A的水泥浆稠化时间与原浆稠化时间之比小于等于0.5、水泥石6 h抗压强度（39 ℃、常压）大于等于4.0 MPa,完全满足促凝剂评价标准SY/T 5504.4-2008 的相关要求。实验还进一步证实：LT-A对水泥浆流变参数和初始稠度基本无影响,是一种性能优于CaCl^₂的新型促凝剂。     

深井水泥石低温下强度增长剂的应用

针对中原油田油气层埋藏深、油气分散、地温梯度高、深井井底温度高、封固段长、水泥浆低温下不易凝固、水泥石强度发展慢等问题,研制出了一种水泥石增强剂G606.这种外加剂加入水泥浆后对流动度影响不大,降低了水泥浆失水量,对稠化时间有一定的影响,特别是低温下稠化时间大大缩短.现场应用表明,采用增强剂G606配制的水泥浆性能稳定,可调性强;稠化曲线呈直角,有利于阻止油气水窜槽,低温下水泥石强度发展快,克服了低温下水泥浆长期不凝固的难题,完全可以满足正常测井和井下作业需求.加入增强剂G606的水泥浆在36口深井中固井,固井施工顺利,固井合格率为100%,优良率为89%.     

Mechanism and performance of a lithium chloride accelerator

To address present concerns about thickening time and high early-strength in deepwater cementing at low temperatures when using conventional accelerators,a new type of set-accelerating admixture comprising of lithium chloride,aluminium hydroxide and alkaline metal chlorides,named as LS-A,was studied in this paper.Mechanism analysis and performance tests show that the accelerator LS-A accelerated the hydration of tri-and dicalcium silicates (C 3 S and C 2 S) at low-temperatures by speeding up the breakdown of the protective hydration film and shortening the hydration induction period.Therefore,LS-A could shorten the low-temperature thickening time and the transition time of critical gel strength from 48 to 240 Pa of the Class-G cement slurry,and improve the early compressive strength of set cement at low-temperatures.It exhibited better performance than calcium chloride and had no effect on the type of hydration products,which remain the same as those of neat Class-G cement,i.e.the calcium silicate gel,Ca(OH) 2 crystals and a small amount of ettringite AFt crystals.LS-A provides an effective way to guarantee the safety of cementing operations,and to solve the problems of low temperature and shallow water/gas flowing faced in deepwater cementing.     

油井水泥浆与多功能钻井液泥饼界面离子扩散阻碍机理

对泥浆转化为水泥浆（MTC）固井液水化离子可扩散进入多功能钻井液泥饼的机理已有研究,但对油井水泥浆水化离子不能扩散运移进入多功能钻井液泥饼的机理尚未清楚。采用离子色谱仪、原子吸收分光光度计和X射线衍射仪,从油井水泥浆与MTC固井液离子组成的差异性入手,对油井水泥水化离子向多功能钻井液泥饼扩散运移的阻碍机理进行了研究。结果表明,油井水泥浆中Ca²⁺的质量分数远远大于MTC固井液中Ca²⁺的质量分数,在油井水泥与多功能钻井液泥饼界面生成了CaCO₃、CaSO₄和Ca(OH)₂,而MTC固井液中Na⁺的质量分数则大于油井水泥浆中Na⁺的质量分数;Na⁺可改变泥饼中活性颗粒表面的ζ电位和破坏钻井液有机处理剂表面形成的水膜是MTC固井液中水化离子能扩散运移进入多功能钻井液泥饼的主要原因,而在油井水泥与多功能钻井液泥饼界面生成的CaCO₃、CaSO₄和Ca(OH)₂沉淀堵塞孔道则是油井水泥浆水化离子不能扩散运移进入多功能钻井液泥饼的主要机理。     

低密度高强度水泥浆固井技术在吐哈油田的应用

吐哈油田属于低压低渗油藏,井下漏失问题一直是钻井和固井过程中的最大难题,为解决长封固井段固井、低压易漏井固井、全井封固的气井固井和使用微泡沫钻井液钻井后的固井的难题,采用低密度高强度水泥浆体系固井.经现场应用表明,低密度高强度水泥浆通过合理调整外加剂的加量,水泥浆的稠化时间和其它性能可任意调节,在温度为40～90 ℃下,密度为1.3～1.6 g/cm3时,该水泥浆体系稳定,流变性能良好,抗压强度高,失水量低,游离液低,凝结成水泥石后体积不收缩,结构致密,渗透率低并有一定的防窜能力.该水泥浆有效地解决了长封固段低压易漏层油气井固井过程中的难点,保证了固井施工质量,固井合格率为100%,优质率为70.8%.     

低温早强防气窜水泥浆体系的研究

为满足蓬莱19-3油区浅气层的固井需要,要求低密度水泥浆(1.4～1.9g/cm~3)在较低的适用温度(27～60℃)范围内,具有“低失水、高早强、短过渡、防气窜”等特点。以紧密堆积理论和颗粒级配理论为指导,以漂珠低密度水泥浆为基础,研制了相应的低密度增强剂和配套的外加剂,并开发出一种高性能的低温早强防气窜水泥浆体系。该体系具有浆体沉降稳定性好、游离液少、失水易控制、低温早强等特点,而且具有良好的防气窜性能:在40℃下水泥浆的SPN值小于4;体系水泥石致密,渗透率在0.001×10~(-3)μm~2以下;上下密度差在0.010～0.015 g/cm~3左右,具有一定的微膨胀性能,水泥石不收缩且具有良好的界面胶结性能。该水泥浆在蓬莱(PL)19-3油田已成功应用10余口井,USIT检测表明,固井质量良好。     

深水低温固井水泥浆的研究

针对深水表层固井存在的低温、水泥石强度发展缓慢、浅层流、易漏失等难点,进行了深水低温固井水泥浆的研究,主要包括低温早强水泥、低密度减轻材料及配套外加剂。该水泥浆可在1.2～1.7 g/cm3、4～20℃的范围内应用,水泥浆低温强度发展快,体系稳定,具有良好的综合性能。     

吉林油田低密度水泥浆体系的研究与应用

吉林油田开发的新区块中,多数井井深为1500～2500 m,井下情况复杂,井漏、井塌现象时有发生、地层油气水活跃,给固井施工造成了很多困难,也严重影响了固井质量.为解决这些区块的固井技术难题,研究出并且应用了低密度水泥浆体系.本文论述了吉林油田针对各地区的不同特点,使用不同低密度水泥浆体系的情况,如在英台地区使用复合型低密度水泥浆体系,乾安地区使用降失水低密度水泥浆体系.同时配套使用冲洗液等不同的固井施工工艺,使吉林油田在固井质量方面有了较大的突破,为油田的增产创效做出了较大的贡献.     

超高温油井水泥缓凝剂PQ的室内研究

木质素磺酸盐是油井水泥中最常用的缓凝剂，但其使用温度一般不超过122℃(BHCT)。木质素磺酸盐经再次深度磺化改性后的缓凝剂PQ具有更好的缓凝效果，且能经受更高的温度(200℃)。介绍了改性木质素磺酸盐PQ的合成工艺，评价了PQ对水泥浆稠化时间的影响及在高密度体系中的应用，同时考察了PQ对温度的敏感性。实验表明，对于常规密度或高密度水泥浆体系，PQ均能有效控制水泥浆凝固时间，无早凝、过缓凝现象；PQ对温度的敏感性小，能满足深井长井段条件下的固井作业安全要求。对PQ缓凝机理进行了探讨。     

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.