高强增塑低密度水泥浆体系研究

常用的低密度水泥浆体系在低压易漏地区固井存在强度低的缺陷,油气勘探开发对低密度水泥浆体系提出了更高的要求。研究开发了以漂珠、水泥颗粒、微硅颗粒和颗粒级配增强剂为主构成的4级颗粒填充结构及与之配套的增韧复合纤维构成的高强增塑低密度水泥浆体系,对水泥石强度、水泥环抗冲击能力、水泥浆性能、浆体稳定性进行了室内实验。实验结果表明,水泥浆具有流变性能好、失水量小、稠化过渡时间短的优点,可显著提高低密度水泥石的综合强度、水泥浆的稳定性和防窜能力,与其他外加剂也有良好的配伍性。在胜利油田及川东北地区进行了现场应用,效果良好,为解决当前低压易漏井的固井问题提供了一个可行的途径。     

小颗粒水泥浆在油田上的应用探讨

小颗粒水泥浆的施工方法 小颗粒水泥在现场主要有两个方面的应用,即用于一次注水泥作业和补注水泥作业。 1.低温条件下的一次注水泥 小颗粒水泥由于其粒径小,表面积大,需水量大,因此常用于低密度固井,尤其是在低     

磁处理对G级水泥颗粒及其与处理剂间ξ电位的影响

磁处理可以改善水泥浆的性能。介绍了试验仪器、试剂和试验方法。通过测定磁化前后水泥颗粒 ξ电位可知,在最佳磁感应强度 0.2 3T下,磁化后 ξ电位绝对值提高 2.5mV。对所选用的 6种常用的水泥添加剂进行了试验,对不同的添加剂,磁处理后 ξ电位绝对值有不同程度的提高,提高值约在 5~4 0mV之间,为从理论上解释磁处理改善水泥浆性能提供了依据。     

油井水泥浆液-固态演变的结构与性能

固井水泥浆“失重”对固井质量具有严重影响,而固井水泥浆在液-固态转变过程中的结构和性能变化与“失重”密切相关。因此,通过XRD测试、TG测试及机械性能分析仪对固井水泥浆的液-固态转变过程中的性能演变进行分析;并结合环境扫描电子显微镜（ESEM）及新的制样方法定点观察水泥浆液-固态过程中的微观形貌。研究发现：固井水泥浆在液-固态转变中,Ca（OH）₂的生成速率明显增加,水化反应速率加快;随着水泥浆水化反应的进行,水泥颗粒被无定形的水化产物覆盖,使水泥浆颗粒之间相互支撑,让液-固态转变过程的水泥浆呈“骨架-孔隙结构”,降低水泥颗粒的流动性能;而随着水化反应的进一步进行,孔隙溶液中自由水量的降低,溶液中水化产物则结晶长大,降低了水泥浆中的孔隙率,使水泥浆的孔隙水压力不能有效传递,从而使水泥浆在液-固态转变过程中“失重”;并使水泥颗粒之间由物理键连接转变为化学键连接,增加水泥石抗压强度,降低水泥石的泊松比。     

R100油井水泥降滤失剂的研制及评价

文章介绍了Ｒ１００油井水泥降滤失剂的制备方法，原料配比对其性能的影响，并对与水泥浆配伍后性能进行了评价，结果表明：该降滤失剂具有优良的水泥浆性能。     

分解机基本原理及其在油气固井中的应用

固体颗粒在机械力作用下．不仅颗粒的尺寸逐渐变小，比表面积不断增大，而且其内部结构、物理化学性质以及化学反应性也相应地产生一系列的变化。根据机械力化学这一基本理论，国外研制开发出了分解机。介绍了分解机的基本结构和工作原理，通过室内试验．分析了采用经分解机处理后的水泥所配制的水泥浆的流动度及抗折强度的变化规律。室内试验及现场应用表明，分解机可以显著改善水泥浆性能，提高固井质量。     

超细水泥在储气库老井封堵中的研究与应用

超细水泥的粒径比常规水泥的粒径小,在封堵过程中可以进入到常规水泥不能进入的裂缝中,尤其适合于低孔、低渗油藏的封堵作业.超细水泥的比表面积越大,水化反应速度越高,水泥颗粒与水的接触面大,使水泥石内部的极小空隙变为不连通,从而很大程度地提高了水泥石的抗渗性能;水泥粒径越小,通过窄缝的能力越强,超细水泥通过0.25 mm窄缝的体积百分比均在95％以上.但是,由于超细水泥颗粒细,比表面积大、水化速度快,胶凝和稠化时间短,对水泥浆的性能影响比较大.针对这些问题,结合京58储气层物性,通过对超细水泥的细度和粒径分布进行分析,优选出了适合储气库老井封堵的超细水泥,并研究和开发了适应老井封堵用的超细水泥浆体系.该体系在京58区块中应用,取得良好效果.     

紧密堆积理论优化的固井材料和工艺体系

常规固井水泥浆在混合和泵送顶替时的最优性能与长期层间封隔水泥环柱所要求的力学性能总是矛盾的,在密度低或高时矛盾更加突出,粉末技术和钠米材料以及微细颗粒大小分布测试技术的发展,促进了材料力学的发展材料科技工作除关注化学键力的开发外,更注意颗粒间范德华力的开发,并发现紧密堆积理论是获得高性能固井材料的关键,利用紧密堆积理论与颗粒大小分布技术,使微细胶粒凝颗粒挤入材料的空隙,材料的胶空比大幅度降低,提高颗粒间的范德华力,从而创造出了新一代高性能胶凝材料,但用于紧密堆积的微细胶凝颗粒应是水化膜薄,外形呈球形,具有较好活性的颗粒,介绍了线性堆积密度模型以及二元系统的最大堆积密度与微细胶凝材料直径的关系,提出二元系统最大堆积时微细胶凝材料的体积分数为0.18-0.27,对于密度与水泥相近的微细胶凝材料,其最佳掺量为18%-27%,指出二元充填微细胶凝材料的尺寸应在被填充材料颗粒尺寸的1/2.5至1/10范围内;提出了干混材料堆积体积分数（PVF）的概念,PVF值越高,水泥浆性能越好,新一代高性能固井材料包括低密度高性能水泥浆,常规高性能水泥浆,高密度高性能水泥浆,微矩阵水泥和微细优化水泥,介绍了新型固井材料性能的优化设计以及与微细优化水泥相应的新的固井工艺-超低速挤注。     

磁处理强化水泥添加剂作用效果

对添加剂水泥浆体系磁处理后的流变性及其它性能试验研究和应用机理分析的结果表明磁处理能使水泥颗粒吸附添加剂的量明显增大。经过五个地区、三十五口井、十五个水泥浆配方的现场磁化试验资料对比分析，证明磁化添加剂水泥浆体系，能够强化添加剂的作用，明显改善水泥浆流变性的其它性能，从而达到提高固井质量的目的。     

紧密堆积优化固井水泥浆体系堆积密实度

紧密堆积技术是高性能固井水泥浆体系设计关键技术,对提高固井水泥浆性能具有重要意义,其核心是提高颗粒体系的堆积密实度。为此,选用可压缩堆积模型作为紧密堆积理论模型,确定了模型参数和数值计算方法,编制了堆积密实度计算程序并对计算结果进行了验证;通过计算多元颗粒体系的堆积密实度,对影响颗粒体系堆积密实度的因素进行了分析,并进行了水泥浆设计和性能试验。研究结果表明,适当增加超细颗粒组分、合理优化粒径分布区间、提高颗粒体系的大小颗粒平均粒径比可以有效提高堆积密度,相比三元体系,含有纳米材料的五元体系可达到颗粒体系的最紧密堆积,水泥浆性能更好。利用紧密堆积模型指导油井水泥体系干混配比设计具有可行性。     

钻井液用包被剂对固井水泥浆体系的影响

针对钻井液与固井水泥浆相互接触时会使混浆流动性能变差的问题,实验研究了包被剂对固井水泥浆稠化时间、流变性能和抗压强度的影响。采用红外光谱、X射线衍射仪以及扫描电镜探究了包被剂对固井水泥浆的污染机理。同时利用电导率评价方法,比较了掺入包被剂前后固井水泥浆电导率的变化。研究结果表明,包被剂的掺入会降低水泥浆的流动度,当加量为0.6%时,水泥浆的流动度与纯水泥相比降低了52%;电导率实验分析表明,掺入包被剂后的水泥浆水化进行到12 h时,才进入加速期;包被剂的掺入降低了固井水泥浆水化的反应速率,延缓了其水化进程,从而导致固井水泥浆的抗压强度发展缓慢,在90℃养护条件下,掺量为0.2%时,其3 d强度与纯水泥相比降低了12.8%。包被剂中—OH、—CONH2、—COO-等具有吸附性能的官能团会吸附于水泥颗粒上,且包被剂中的亲水基团与固井水泥浆中的Si—O形成氢键,在水泥颗粒表面形成一层溶剂膜,阻碍了水与水泥颗粒的接触。     

国外新型水泥浆体系——CemCrete水泥浆体系

为解决水泥浆流变性能与水泥石力学性能之间的矛盾，斯伦贝谢公司研究开发了CemCrete技术。该技术基于混凝土水泥浆技术，利用颗粒级配原理，通过优化水泥及外掺料的颗粒直径分布（PSD，Particle Size Distribution），优选3种以上不同直径的颗粒，使单位体积内的固相体积分数增加，降低水灰比，提高了水泥石的抗压强度，降低了水泥石的渗透率。     

硅烷偶联剂包覆油井水泥的性能与应用

为提高固井水泥环的耐久性,使用硅烷偶联剂KH-560对油井水泥颗粒表面进行包覆处理后以10%的加量加入固井水泥浆中配制成新型的自修复固井水泥浆体系。通过润湿性和水化放热试验研究了硅烷偶联剂包覆油井水泥的表面特性;通过SEM扫描电镜分析和固井水泥环微间隙与微裂缝自修复模拟试验研究了加入硅烷偶联剂包覆油井水泥的固井水泥浆体系固化体的微观结构和自修复性能。研究结果表明:硅烷偶联剂包覆处理后的油井水泥颗粒表面形成了憎水保护膜,降低了水化反应活性;将硅烷偶联剂包覆油井水泥以10%加量加入固井水泥浆后,明显增加了固井水泥环中的未水化产物数量,能够发生多次水化反应,为固井水泥环自修复性能的建立提供了有利条件;加入硅烷偶联剂包覆油井水泥的固井水泥浆固化体损伤试样(模拟微间隙与微裂缝)经过养护后抗窜强度恢复值高于50%,自修复能力优于普通的固井水泥浆,固井水泥环的耐久性和完整性增强,提高了复杂条件下的油气井和储气库的固井质量。     

利用特殊技术改善低密度水泥浆的性能

为了成功地在破裂压力梯度比较低的地层注水泥或者封隔地层，人们常常使用低密度水泥浆。而常规的低密度水泥浆通常具有较高的水灰比，较高的水灰比会导致水泥浆的侯凝时间增长，限制其抗压强度的形成和发展，并且形成渗透率相对较高，易受酸和盐水侵蚀的水泥环。采用新方法设计的水泥浆，凝固以后的物理性能不再依赖于水泥浆的性能和密度，从而导致了一种高性能低密度水泥浆的出现。这种新型的水泥与常规方法设计的水泥浆相比，具有     

纤维水泥堵漏性能评价研究

水泥浆漏失低返一直是影响固井质量的技术难题，使用纤维水泥是解决这个问题的有效方法，而目前缺少对纤维水泥堵漏性能进行评价的试验装置和评价方法。以水泥浆高温高压失水仪为基础建立了水泥浆堵漏试验装置，该装置可以进行渗透性和裂缝性地层堵漏模拟试验，具有用浆量少、操作方便、可以加热等特点。通过参考钻井用桥接堵漏材料室内试验方法，结合API水泥浆性能测试规范，制定了水泥浆堵漏性能评价方法。利用该方法对BCE-200S纤维水泥浆堵漏性能进行了评价，结果表明，纤维材料在助防漏剂的协助下可以对1mm孔隙或1mm缝隙模块实现迅速封堵，漏失量小于50mL，承压能力达到3．5MPa以上。     

油井水泥降滤失剂JZ—2

本文简要介绍了一种新的油井水泥降滤失剂ＪＺ－２的合成，实验考察了加有ＪＺ－２的Ｇ级水泥浆的性能，扼要报道了ＪＺ－２江汉油田两口油井固井中良好的使用效果。人实验结果表明，ＪＺ－２具有优良的控制水泥浆滤失的能力，与分散剂、缓蚀剂相容，对汪井水泥的选择性小，加量为干水泥质量的１．２－１．８％时可使水泥浆的滤失量由净浆的１５００－２０００ｍｌ降低到２００ｍｌ以下。     

保护石炭系气层的固井技术

固井作业对地层的损害不仅同钻井液引起的损害有相似的原因和规律，也有其特殊的作用机理和损害。水泥浆对川东石炭系碳酸盐岩气层的损害主要表现为滤液和固相颗粒侵入地层，引起地层泥膜及化学反应，堵塞裂缝和孔隙，使油、气通道面积缩小。文章介绍了川东石炭系碳酸盐岩地层的特征及固井水泥浆对油气层造成的各种伤害，并介绍了适合川东保护油气层固井的水泥外加剂、水泥外加剂配方及保护产层的固井方法等。     

油井水泥降失水剂HCW-1的合成及性能评价

常用的水泥浆降失水剂不同程度地存在着一些缺陷,如使水泥浆增稠,流动性变差;缓凝性较强或高温下水解超缓凝;高温下失水性能变差等.研究了2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酸(AA)和一种功能型单体(简称为SM)的三元共聚物(HCW-1)的合成方法及在油井水泥浆中的降失水作用.实验结果表明,HCW-1合成条件易于控制,工艺简单;在150℃以内,HCW-1具有较好的抗温降失水功能,随加量的增大,高温下的失水量也远小于250 mL;HCW-1除具有优良的降失水效果外,还兼有对水泥浆稠化时间影响小、降低水泥浆自由水含量、对水泥石抗压强度影响小等优点;可与其它外加剂复配使用.探讨了其降失水机理,认为HCW-1通过吸附基团和水化基团能在水泥颗粒表面形成"水泥颗粒-线性水溶性高分子-水分子吸附层"结构,阻塞水泥内部空隙,束缚住大量自由水从而降低失水量.     

多元材料复合改性水泥浆体系

利用胶乳、纤维及弹性颗粒材料多元复合增效原理，开发出了多元材料复合改性水泥浆。实验评价结果表明，该水泥浆具有流变性好、失水量低、零析水、直角稠化、稠化时间可调等特点，其水泥环具有抗腐蚀、抗冲击振动破碎能力以及较强力学形变能力，其优良的液态性能和固态性能不仅可以满足固井安全施工要求和凝固后长期力学耐久性能要求，还能有效防止水泥浆在凝结过程中和凝固后发生气窜。     

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固井作业对地层的损害不同钻井液引起的损害有相似的原因和规律，也有其特殊的作用机理和损害。水泥浆对川东石炭系碳酸盐岩气层的损害主要表现为滤液和固相颗粒侵入地层，引起地层泥膜及化学反应，堵塞裂缝和孔隙，使油，气通道面积缩小。文章介绍了种东石炭系碳酸盐岩地层的特片及固进水泥浆对油气层造成的各种伤害，并介绍了适合川东保护油气层固井的水泥外加剂，水泥外加剂配方及保护产层的固井方法等。