针状硅灰石微粉改善固井水泥浆性能研究

油井水泥是一种脆性材料,其抵抗外力破坏的能力较差,不利于油气井开发.为解决这一问题,研究了一种兼有矿物微粉和纤维特性的硅灰石微粉对油井水泥性能的影响,评价了不同加量的针状硅灰石微粉水泥浆的常规性能、抗压强度、抗折强度、抗冲击强度,并测试了水泥石应力-应变曲线,最后使用扫描电镜对针状硅灰石微粉水泥石微观形貌进行观察.研究结果表明,与纯水泥浆相比,硅灰石微粉加量在0.5％～4％时,流变影响最大时流变仪300转读数大于300,稠化时间最大缩短18 min,失水量最大下降13 mL,养护1 d水泥石气体渗透率最大下降38.3％.养护28 d后,加入4％硅灰石微粉的水泥石较空白水泥石的抗压强度、抗折强度、抗冲击强度分别提高了17.6％、20.9％、21.1％.加入3％硅灰石微粉的水泥石弹性模量比空白试样降低约26.9％.针状硅灰石微粉在水泥石中分散,在水泥石内部形成"搭桥"作用,可在一定程度上阻止水泥石裂纹发生和扩展,起到增强水泥石力学性能的作用.     

硅烷偶联剂改性橡胶粉对固井水泥浆性能的影响

橡胶粉表面亲水性差,直接应用于油井水泥中使用效果差。采用硅烷偶联剂对橡胶粉进行改性处理,研究了不同硅烷偶联剂改性橡胶粉的表面基团变化,并评价了不同硅烷偶联剂改性橡胶粉在油井水泥浆中的使用效果。同时,研究了改性橡胶粉对固井水泥浆性能的影响,并对橡胶粉水泥石微观形貌进行观察。结果表明,使用硅烷偶联剂KH570对橡胶粉改性效果最好。掺入改性橡胶粉后,对水泥浆流变性有一定的影响,对水泥浆稠化时间影响较高,同时降低了水泥浆的失水量。与未掺橡胶粉水泥浆相比,随着橡胶粉加量增多,抗压强度下降,抗折强度和抗冲击强度先增大后减小。当橡胶粉掺量为2%时,抗压强度下降5.1%,而水泥石抗折强度和抗冲击强度分别提高15.5%和10.8%。含有6%橡胶粉水泥石的弹性模量比无橡胶粉水泥石下降48%。微观形貌表明橡胶粉颗粒较好的填充在水泥石内部,这有利于提高水泥石抵抗外部载荷作用的能力。     

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。     

低密度胶乳固井液体系探索试验

本文旨在研究一种应用于低压易漏地层、欠平衡钻井等特殊井的固井施工的低密度胶乳固井液体系。试验采用正交试验方法,通过测量每组的试验数据来分析不同添加剂对表观粘度、流变性和抗窜能力的影响。本文的研究对井场减少钻井事故,提高经济效益有重要的工程价值。     

提高水平井固井质量技术

水平井已经成为油田增产的有效技术手段,而水平井固井质量的好坏直接影响油田的后续开发。本文介绍了水平井主要完井方法,分析了影响水平井固井质量的主要因素,针对影响固井质量的相关因素提出了提高水平井固井质量的技术对策,希望对现场固井施工人员有所启示。     

碳酸钙晶须改善固井水泥浆性能研究

随着油气勘探向深部地层和低渗透油气藏的延伸,对固井水泥浆性能尤其是水泥环的力学性能提出了更高的要求.针对目前固井用纤维所存在的问题,研究了碳酸钙晶须这一无机矿物纤维对固井水泥浆性能的改善作用.实验包括:①晶须水泥浆的流变性和失水量等常规工程性能;②晶须水泥石的1d、3d、7d、14d和28 d抗压强度、抗折强度和劈裂抗拉强度,使用6265型机械性能测试仪,在不破坏水泥试样的情况下测试了水泥石的抗压强度和杨氏模量发展;③使用5265型静胶凝强度测试仪,测试了水泥浆的静胶凝强度发展,以评价其防气窜性能;④晶须水泥石的孔径和渗透率测试;⑤用扫描电镜对水泥石微观形貌进行观察,探讨了增强机理.结果表明:①晶须水泥浆工程性能良好;②碳酸钙晶须显著改善水泥石的力学性能,晶须加量为10％时,水泥石28 d抗压强度、抗折强度和劈裂抗拉强度提高33.34％、45％和39.28％;③碳酸钙晶须水泥杨氏模量发展稳定,静胶凝强度发展迅速,防气窜性能良好;④晶须加量为10％时,孔隙度较空白试样降低23.4％,渗透率下降14.3％;⑤增强机理在于碳酸钙晶须的桥联、控制微裂纹产生和扩展及纤维拔出耗能作用,减缓裂纹的产生和延展.     

固井水泥车密度计清洗剂研究

首先通过清洗剂配方筛选实验,初步确定水泥石清洗剂的配方为:40 mL 2％FSJ-1+60 mL 30％ HGS-A+60 mL 30％ HGS-B.清洗剂性能研究结果表明,复配清洗剂动态溶解效率显著高于静态溶解效率;复配清洗剂浓度增加,溶解效率增加;复配清洗剂配比不变,用量增加时,溶解水泥石的绝对量也显著增加.清洗剂对水泥石溶解率随时间增加而增加;溶解效率随水泥石厚度的减少而增加.复配清洗剂中添加1.0％的缓蚀剂会使其溶解水泥石的效率显著下降;但添加0.5％缓蚀剂JPC-3不影响清洗剂溶解水泥石效率,对N80钢、A3钢、废密度计自制钢片的平均腐蚀速率分别为2.2245 g/(m2·h)、1.9383 g/(m2·h)、2.0392g/(m2·h),腐蚀速率均小于3.0 g/(m2·h),满足中国石油天然气行业标准SY/T5405-1996的Ⅰ级标准(3～5)g/(m2·h).水泥石清洗剂的最终配方为:40mL2 ％FSJ-1 +60mL30％ HGS-A+60mL30％ HGS-B+0.8gJPC-3.最后利用该清洗剂在油田生产现场清洗一台完全堵塞的密度计6.0h,获得成功.     

WLJ对固井液性能的影响

触变性水泥浆被认为是目前解决恶性井漏问题的一项重要技术手段.而WLJ生物聚合物凭借其独特的理化性质可以给予水泥浆良好的触变性能和较强的悬浮能力以及较好的稳定性.本文重点研究WLJ对不同固井液体系的流变性能(特别是触变性)、抗压强度、析水等性能的影响规律,并进行全面评价和优选配方.试验结果表明:WLJ对低密度固井液的影响效果较好,且随着WLJ量的增加,固井液体系的析水量降低,触变性和剪切稀释性增强,而且钠土对WLJ触变性固井液体系有积极影响.本文的研究对建立新型的触变性固井液而有效解决井漏问题、提高堵漏工作和固井质量具有重要意义.     

泸203区块页岩气水平井固井液体系与施工技术

页岩气作为推动能源供给革命,增加清洁能源供应,优化调整能源结构,满足经济社会快速发展和绿色低碳环境建设的重要举措,页岩气井钻井数量逐年迅速增加.页岩气建井垂深超过3500 m、水平段长超过1500 m的井占比也越来越多,固井施工难度越来越大,固井质量还不能完全满足页岩气井开发的要求.对泸203区块固井液体系进行了研究,研制出了高效洗油隔离液和弹韧性水泥浆体系,吸收和完善各项施工技术,在该区块12口井中应用,效果显著.其中泸203 H56-2井Φ139.7 mm套管固井优质井段封固率达到了96.1％,创泸203区块固井质量优质率最高纪录,为今后页岩气井固井施工提供了借鉴.     

胶乳水泥浆在富含H2S高产层井储层固井中的应用

中东某油田储层段具有多油水体系、多压力系统并存,富含H2S,试井产量高等特点,而储层固井又因井眼尺寸小、封固要求高[1]、岩性对固井质量的影响大等给F井固井带来了挑战,胶乳水泥浆体系的应用相应解决了这些问题.本文详细讨论了现场如何应用胶乳水泥浆体系及提出了建议未来如何解决应用后带来的新挑战.     

羧基丁苯胶乳水泥浆的制备及性能研究

羧基丁苯胶乳是一种稳定且含有表面活性剂水溶液的聚合物粒子分散体。作为水泥的添加剂,用于改进水泥砂浆或混凝土的性能,它既要求改性后的水泥材料抗压强度、抗张强度、耐水、耐候性能好,同时又要求胶乳的粘结力强,并与水泥易掺混,在常温下可快速成膜。因此在研究过程中不仅要考虑到胶乳乳液聚合过程,还要考虑到许多影响胶乳性能和最终用途的因素,从而使改性的水泥砂浆可适用于不同的领域。本文综合运用表面活性剂技术、外加剂复配技术以及水泥石物相微观分析测试技术,研究了羧基丁苯胶乳对不同体系的水泥石力学性能的影响。实验结果表明,在羧基丁苯胶乳适当加量下的,使油井水泥浆流变性、强度、稠化时间、和降失水性能都有很大的改善,有助于水泥环在后续施工过程中维持长期有效层间封隔。     

碳纤维粉-钢渣水泥基复合材料的力学性能和导电性能研究

本文研究了碳纤维粉和钢渣对水泥基复合材料力学性能和导电性能的影响,结合SEM分析了水泥基复合材料的微观结构.试验结果表明:碳纤维粉的加入会提高试件的力学性能,当碳纤维粉掺量为0.5％时,钢渣替代量为45％时,3d抗折强度达到6.3 MPa,28 d抗折强度达到8.4 MPa;3 d抗压强度达到28.1 MPa,28 d抗压强度达到44.6 MPa;碳纤维粉和钢渣加入后,促进导电网络的形成,也会提高水泥基复合材料的导电性能;SEM分析表明,适量的碳纤维粉能均匀分散在体系内,形成密实的结构,从而促进体系力学性能和导电性能的提高.     

界面涂层对碳纤维增强锂铝硅玻璃陶瓷复合材料力学性能影响的研究

采用溶胶凝胶法在碳纤维表面制备了Li2O/SiO2涂层,采用XRD技术对其层间结构进行了表征.结果表明在所得碳纤维的表面层形成了二阶的插层结构的石墨层间化合物,聚丙烯腈基碳纤维作宿主,锂离子作插层剂的,该插层化合物的生成提高了碳纤维增强锂铝硅玻璃陶瓷复合材料的抗弯强度.     

碳纤维增强聚合物水泥注浆材料力学性能及其微观机理

针对松散破碎巷道控制问题,普通水泥注浆存在诸多缺陷,且水泥颗粒不能注入半径小于0.2 mm的孔隙或者裂隙中。本文采用碳纤维、聚合物以及超细水泥制备试块,通过单轴压缩试验及巴西劈裂试验确定注浆材料的最佳配合比。试验结果表明,当碳纤维掺量为水泥掺量的1.0%(质量分数)时,水泥砂浆试块性能最佳。采用电子扫描显微镜(SEM)确定试块微观结构,结合聚合物成膜的Ohama模型和Konietzko模型,分析其微观结构形成过程及碳纤维失效模式,揭示碳纤维增强聚合物水泥注浆材料微观增强机理。本文为降低深部破碎煤岩巷道维护成本,实现深部开采可持续发展提供了技术支撑。     

淤浆共混法制备碳纳米管/天然橡胶复合材料及其性能的研究

采用淤浆共混法制备碳纳米管(CNTs)/天然橡胶(NR)复合材料,并对其性能进行研究。结果表明,与机械共混法和胶乳共混法相比,淤浆共混法可以使CNTs良好地分散于NR基体中,所制备的CNTs/NR复合材料导热性能均匀,拉伸强度和撕裂强度提高。     

玄武岩纤维对水泥稳定多孔玄武岩碎石力学性能的影响

通过开展一系列劈裂强度测试、无侧限抗压强度测试和弯拉强度测试,研究了玄武岩短切纤维对水泥稳定多孔玄武岩碎石力学性能的增强作用。龄期为7 d的混合料劈裂试验表明,玄武岩短切纤维对水泥稳定多孔玄武岩碎石的劈裂强度具有显著的增强效果,其中长度为18 mm的纤维对混合料劈裂强度的增强效果优于12 mm、24 mm的纤维。掺加长度18 mm玄武岩纤维的水泥稳定多孔玄武岩碎石,其劈裂强度、无侧限抗压强度、弯拉强度等随着纤维掺量增加先增大后减小;当掺量为碎石质量的0.10%时,纤维对混合料各项力学性能的增强效果最好;随着养护龄期的延长,混合料力学性能不断提升。研究表明掺加玄武岩短切纤维可提高水泥稳定多孔玄武岩碎石的路用性能。     

碳纤维和聚酯纤维磷铝酸盐水泥混凝土力学性能的研究

研究了聚酯纤维和碳纤维磷铝酸盐水泥(以下简称PALC)混凝土的力学性能.结果表明,在90 d龄期时,聚酯纤维和碳纤维磷铝酸盐水泥混凝土的抗压强度分别达到了59.5 MPa、53.7 MPa,比同龄期素混凝土试样的45.7 MPa分别提高了30.6%和17.5%;而劈拉强度分别达到了5.85 MPa和5.02 MPa,比同龄期素混凝土试样的4.15 MPa分别提高了41.0%和21.0%,聚酯纤维混凝土的劈拉强度、抗压强度都明显高于碳纤维混凝土,而且碳纤维和聚酯纤维对磷铝酸盐水泥混凝土均有明显的约束其裂缝扩展的能力,表现为在28 d龄期时,碳纤维混凝土的断裂能达到了110.8 kJ,比基准混凝土的90.8 kJ提高了22%,而聚酯纤维混凝土的断裂能则达到了140.5 kJ,比基准混凝土提高了54.7%.     

The Effect of Carbon Fiber Content on the Mechanical and Tribological Properties of Carbon Fiber-Reinforced PTFE Composites

Blending polytetrafluorothylene (PTFE) to carbon fiber at different compositions was produced in a corotating twin screw extruder where PTFE acts as the polymer matrix and carbon fiber as the dispersed phase. The effects of carbon fiber content on mechanical and tribological properties of the composites were investigated. The worn surface morphologies of neat PTFE and its composites were examined by scanning electron microscopy (SEM) and the wear mechanisms were discussed. The presence of carbon fiber dispersed in the PTFE continuous phase exhibited superior tribological characteristics to unfilled PTFE. The optimum wear reduction was obtained when the content of carbon fiber is 30 vol%.     

相容剂对聚丙烯/碳纤维复合材料性能的影响

通过熔融共混方法制备聚丙烯/碳纤维(PP/CF)复合材料,利用毛细管流变仪研究了PP/CF复合材料的流变行为、相容剂马来酸酐接枝聚丙烯(MAHPP)的质量分数、剪切速率及温度对熔体流变行为、熔体黏度的影响。结果表明:PP/CF体系的表观黏度随着MAHPP质量分数的增加而降低。PP及PP/CF复合材料均属于假塑性流体,MAHPP的存在使复合材料的假塑性增强。PP/CF复合材料的黏流活化能随着剪切应力的增大而降低。PP/CF复合材料的扫描电镜和力学测试结果表明:MAHPP的引入有利于提高聚丙烯与碳纤维的相容性,PP/CF复合材料的力学强度随着MAHPP质量分数的增加而提高。