C级油井水泥在深水固井中的应用前景

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,本文对深水固井水泥浆体系中油井水泥的选择进行了相关研究。与G级油井水泥相比,C级油井水泥更容易配制低密度水泥浆,低温条件下水化速度更快,水泥浆稠化时间短,水泥石抗压强度更高。     

基于分形理论超细粉煤灰微珠低密度水泥浆的制备

本文通过浮选脱碳、超细分选方法得到D<,50>为4.66μm的超细粉煤灰微珠,利用分形理论优化超细粉煤灰微珠、G级水泥、硅灰配比,制备了密度为1.40g/cm<'3>低密度水泥浆,评价了该水泥浆沉降稳定性及水泥石力学性能.研究结果表明:该水泥浆沉降稳定性好,50℃和80℃下该水泥石早期抗压强度均高于相同密度漂珠体系水泥石.该水泥石80℃×1d条件下的有害孔所占比例为10.1%,而相同密度漂珠体系的有害孔比例为65.9%,由此可见分形理论设计的三元体系颗粒级配合理,有效降低了有害孔含量,有利十水泥石早期抗压强度的发展.     

煤层气低温早强低密度水泥浆体系研究

利用水泥干混物堆积体积百分比最大化原理,选用以人工漂珠颗粒、G级水泥颗粒、粉煤灰颗粒以及矿渣颗粒构成4级颗粒填充结构体系,开发了一种适用于煤气层固井密度为1.40 g/cm3的低温早强低密度膨胀水泥浆体系,对材料的来源进行了优选,对外加剂的作用机理进行了分析.室内实验结果表明,该体系有良好的沉降稳定性,自由液为0,且流变性能良好,滤失量小于50 mL,稠化时间根据实际需要在120～ 300 min内可调,基本成直角稠化,中低温条件下水泥石24h早期抗压强度高于14 MPa,在90℃时的24h强度高达22.7 MPa,各项性能均满足作业要求.     

高强低密度水泥浆体系的研究

高强低密度水泥浆体系综合性能优于普通低密度水泥浆体系,具有广阔的应用前景。基于紧密堆积理论利用超细粉煤灰、超细矿渣和纤维状含镁硅酸盐矿物开发了一种质优价廉的活性增强材料UB-1,再利用G级水泥、漂珠、UB-1根据新的水泥浆设计方法配制出密度为1.20g/cm3-1.40g/cm3的水泥浆,并进行性能评价,实验结果表明,该水泥浆体系具有流动性能良好,失水量低,抗压强度高,沉降稳定性好等特点,能满足低压易漏地层、长封固段等复杂固井施工作业的要求。     

海上稠油热采井水泥浆体系研究

海上稠油热采井与陆地热采井对水泥浆性能要求基本相同,都要求水泥环在生产中要长期满足经受反复高温考验后仍具有稳定性的特点。针对海上平台作业条件,参照硅酸盐水泥浆体系耐高温特点和纤维材料的增韧效果,优化添加剂组合,配制出一套密度在1.50~1.90 g/cm~3、温度区间为40~90℃的新型水泥浆体系。室内试验结果表明:该水泥浆体系失水量小于50 mL,稠化时间在120~400 min范围内可控,水泥石高温养护24 h的抗压强度最高可达24.8 MPa,在经350℃高温条件下养护28 d,水泥石仍有32.9 MPa的抗压强度。表明该体系可以满足海上热采井固井的施工要求。     

有机硅消泡剂在油井水泥浆中的性能研究

以油井水泥浆的密度恢复率为评价指标,对有机硅消泡剂SK-1进行了性能评价,讨论了SK-1对不同体系的水泥浆的稠化性能、抗压强度、流变性能的影响.结果表明,SK-1在油井水泥浆中具有优良的消泡效果,能使水泥浆的密度恢复90%以上,最佳用量为水泥质量的0.15%～0.2%;加入SK-1不但能显著提高常规密度水泥石和低密度水泥石的抗压强度,而且能增加水泥浆的流动性,对常用水泥浆体系的稠化性能没有不利影响,有利于提高固井质量.     

漂珠-微泡沫低密度油井水泥的试验研究

为弥补低密度油井水泥抗压强度低、沉降稳定性差、失水量大和体积收缩大的缺点，在漂殊低密度油井水泥体系中，加入发泡组分，通过机械搅拌力作用，在浆体中形成高强细密的微泡沫，漂殊与微泡沫复合作用，能有效降低浆体密度，同时保证浆体较高的抗压强度和较小的体积收缩。通过制备高强低密度油井水泥浆的试验，发现漂珠-微泡沫低密度水泥浆具有较高的抗压强度，密度1．25g／cm^3的水泥浆48h强度超过8MPa，沉降稳定性好，水泥柱上下密度差不超过0．03g／cm^3，防气窜性能良好，失水量也均低于200ml。室内试验证实了漂珠-微泡沫低密度水泥浆的可行性，及其高强、低渗、沉降稳定性好和生产成本低的优点。     

广泛适用型低密度水泥浆体系研究

本文所研究的低密度水泥浆体系,以紧密堆积、颗粒级配和固相悬浮理论为基础,以"G"级油井水泥为基质,辅以胶凝材料、减轻材料及功能性材料构建而成。经研究表明:水泥浆密度1.50 g/cm3,可适用于淡水配浆,也可适用于海水配浆;水泥浆可适用于30~90℃不同的温度区间;水泥浆流动性良好,API失水可控,自由水为零,无沉降,无触变。     

复合型油井水泥早强剂LL的配伍性研究

在油气井固井作业中需要使用油井水泥外加剂来控制、改善水泥浆的流变性能和水泥的水化、凝结性能,提高水泥石的综合性能,保证固井质量。大量的实践表明,保证固井质量的关键之一是固井水泥浆的良好性能。而固井水泥浆的良好性能取决于水泥浆和水泥浆外加剂的性能。主要研究自制复合型油井水泥早强剂LL与实验室自制油井水泥缓凝剂MAM,分散剂FASA,降失水剂AS的配伍性规律。按照中国石油天然气行业标准SY/T5504.4-2008,SY/T5504.1-2005,SY/T5504.3-2008和SY/T5504.2-2005,测试水泥浆性能,最后进行早强水泥浆体系性能测试,通过配方1抚顺G级油井水泥+2.5%早强剂LL和配方2抚顺G级水泥+2.5%早强剂LL+1.0%缓凝剂MAM+0.5%分散剂FASA+1.0%降失水剂AS的水泥浆性能比较,结果表明,早强剂LL分别加入缓凝剂MAM,分散剂FASA,降失水剂AS后水泥浆性能均能达到相关行业标准,配伍性良好,并且早强水泥浆体系性能稳定,测得的稠化时间略有加长,初始稠度较低,抗压强度降低,能够满足固井的各项指标的要求。     

SDJ2油井水泥降失水剂的室内研究

选用合适平均分子量的水溶性天然高分子改性产物羟乙基纤维素(HEC)合成一种油井水泥降失水剂SDJ2,并对添加SDJ2的水泥浆的性能进行了室内评价。这些性能包括水泥浆的流变性能、稳定性、稠化时间、失水量和水泥石的抗压强度等,并且将SDJ2与自制缓凝剂SDH-2进行了配方试验。结果表明,SDJ2对水泥浆有显著的降失水作用,流变性能和稳定性良好,与缓凝剂SDH-2有很好的相容性,稠化时间可调,水泥石抗压强度符合要求。     

低密度弹韧性固井水泥浆体系研究

为构建适用于复杂井(如二氧化碳回注井、储气库井)固井作业的低密度弹韧性固井水泥浆体系,研究了水泥浆关键添加剂材料,并对水泥浆体系的性能进行了评价。结果表明,减轻剂、弹韧剂、降失水剂、缓凝剂和增强剂可以调节水泥浆的密度、弹韧性、失水量、稠化时间和强度性能,可应用于构建高性能低密度柔性水泥浆体系。水泥浆性能评价表明,在不同温度下,水泥浆流变性在300 r/min时的读数小于300,流变性好,失水量小于50 mL,稠化时间大于3 h。水泥浆在不同温度下养护24 h后的抗压强度均大于18.2 MPa,弹性模量最低为5.8 GPa,抗冲击强度均大于2.04 kJ/m²。构建的低密度柔性水泥浆体系具有较好的性能,可应用于固井作业。     

早强超低密度水泥浆在致密油井云探1井的应用

针对云探1井Φ244.5mm套管低压、易漏失地层的固井难题,通过优选高强空心玻璃微珠减轻材料,与超细水泥、微硅粉进行颗粒级配,研究出一套早强超低密度水泥浆配方。水泥浆密度1.20~1.25g·cm-3之间可调,失水量小于50mL,游离液量为零,沉降稳定性密度差小于0.02g·cm-3,稠化时间可调,49℃下48h水泥石...     

低温微细油井水泥的研制

采用低温早强特种油井水泥熟料作为主要原材料而研制的低温微细油井水泥，适用于井底温度３０～６０℃的油气井修井工程。克服了硅酸盐水泥在低温下早期强度发挥慢的缺点，具有早强、高强的特点。通过对该水泥在相应的温度压力下，不同水灰比的水泥浆的稠化性、流变性、游离液含量和水泥石的抗压强度及长期耐久性的试验，并与国内外同类产品进行性能对比，表明该水泥是目前性能较为优秀的堵水材料。采用ＸＲＤ、ＳＥＭ和ＴＧ等检测方法对该水泥在不同温度压力下的水化产物和其结晶形貌进行了分析。     

耐盐降失水剂AMPS/DMAA/IA的合成及其性能评价

针对目前降失水剂黏度大、易增稠、抗盐能力差等问题,以2-丙烯酰胺基-2甲基丙磺酸（AMPS）、N,N-二甲基丙烯酰胺（DMAA）、衣康酸（IA）为聚合单体,采用水溶液自由基聚合方法合成了适用于海水水泥浆体系的降失水剂AMPS/DMAA/IA。通过红外光谱分析,各单体成功参与聚合反应,经热重分析,三元共聚物AMPS/DMAA/IA耐温可达320℃。经水泥浆性能测试表明,该降失水剂具有优良的降失水性能,抗盐可达饱和;在海水水泥浆体系稠化曲线平稳,无"鼓包"、"包芯"现象;低温下,随着加量增加,对水泥石抗压强度影响较小,无超缓凝现象,在海水水泥浆中具有良好的综合性能。     

漂珠低密度固井水泥石的力学性能研究

以漂珠为减轻材料的低密度水泥浆体系在低压易漏地层的固井工程中得到了广泛的应用。为全面探索漂珠低密度水泥石的力学性能,本文对低密度水泥石在不同温度下的抗压强度、抗拉强度进行测试,模拟井下环境对水泥石进行应力-应变测试,并对其微观形貌和孔径分布进行分析。结果表明：漂珠与水泥具有良好的相容性;漂珠具有抗压强度和刚性不阻裂等性质,致使漂珠低密度水泥石具有较高的抗压强度和较低的抗拉强度;高温养护水泥石的孔径分布较低温养护增大,高温水泥石致密性较低。     

深水厚岩层固井水泥浆体系构建及其性能评价

由于储层岩盐的溶解与离子交换,极易造成盐水侵入至用于深水厚盐层固井作业下环空上返的水泥浆中,从而影响固井胶结质量,危害正常地层封固作业.基础此,为抑制盐溶解带来的影响,考察了不同盐溶度下水泥浆综合性能的变化,同时优选了适用于盐水水泥浆体系的各类外掺剂.结果表明,18％NaCl溶液构建的水泥基浆对稠化时间的影响最小,随着温度的升高,水泥浆的稠化时间呈逐渐变短,水泥石的抗压强度则逐渐增大,通过模拟井口注入后的升温条件下评测可知,其抗压强度大于15 MPa,具有低滤失、稠化过渡时间短等优势,能有效满足现场需求.     

含CO2气体油气井防腐固井水泥浆体系研究

在含CO₂气体油藏中，CO₂对油井固井水泥石的腐蚀给石油开采带来了严重的安全问题。基于CO₂对水泥石的腐蚀机理、水泥浆各种外加剂的作用机理，通过实验来遴选水泥浆体系中防腐剂及其比例，并确定其他外加剂添加量，最终构建出能有效防止CO₂腐蚀的水泥浆体系。此体系下的水泥浆需要的稠化时间能控制在3～5 h范围内，失水量小于50 mL，无自由液，水泥石在24 h内抗压强度大于14 MPa。所得的水泥浆和水泥石的其他各项性能也均符合室内实验和实际固井的要求。     

深水低温固井技术研究

固井工程是钻井工程设计的重要内容之一。它不仅关系到钻井施工的顺利完成,而且还关系到采油经济效益。低温固井面临着很多的挑战,提高水泥浆在深水低温条件下的性能,促进水泥石强度的较快发展,对于深水低温固井具有重要意义。本文针对深水低温条件下固井地层易被压漏,而且在低温条件下水泥石早期强度发展缓慢等特点,通过大量的文献调研,理论分析和整理,选取了比表面积大,细度高并且能在低温下较快凝固的快硬水泥作为深水低温固井的首选水泥,并绘出了不同养护温度下水泥石的抗压强度发展模式图。在此基础上,通过对其他添加剂的加量和筛选,最终形成浆体稳定好,水泥石早期强度高、低失水、流变性好的低温早强低密水泥将体系,以期提高深水低温固井的合格率和优秀率。     

非金属微粉低密度水泥浆的制备

低密度水泥浆可解决低压易漏井固井时水泥浆漏失的难题,但由于其水泥石抗压强度低、体积收缩大,严重影响了固井质量和油井寿命.用外掺法在水泥颗粒空隙中添加非金属微粉,降低水泥石的孔隙率和收缩率,并提高其抗压强度.研究结果表明,与相同密度(1.4 g/cm3)掺有漂珠的低密度水泥浆相比,掺有非金属微粉的低密度水泥石的抗压强度显著提高,水化1 d后有害孔率降低了72.4%,7 d体积收缩率降低了58.9%,水泥浆的工程性能基本满足固井施工的技术要求.     

抗高温弹性固井水泥浆体系研究

为解决高温下水泥环完整性保障问题,根据高温复杂井对固井水泥浆体系要求,研究高温降失水剂、高温缓凝剂和抗高温弹性剂调节水泥浆的失水量、稠化时间和弹性模量,并构建了高温弹性水泥浆体系,对其性能进行评价。结果表明,研究的高温降失水剂HRW-4、高温缓凝剂HRT和高温弹性剂能有效调节水泥浆体系的各项性能,构建的水泥浆体系流变性满足固井施工要求,失水量33mL,稠化时间3～5h之间,抗压强度20 MPa以上且力学性能高温稳定性好,弹性模量低,有助于保障高温环境下水泥环完整性。