纳米改性固井水泥在CO2地质封存中的应用现状及进展

论述了纳米固井水泥和CO₂封存的研究现状。总结了CO₂腐蚀固井水泥的机理：淋滤作用、碳化作用、溶蚀作用和协同作用和水泥防腐蚀机理,目前提高固井水泥的防CO₂腐蚀能力的途径有以下三点：(1)适量减少固井水泥的碱性物质;(2)降低固井水泥的钙硅比(Ca/Si);(3)充填固井水泥内外部孔隙,阻断CO₂腐蚀性流体进入固井水泥内部的通道。重点论述了纳米固井水泥浆的防CO₂腐蚀性能。展望了纳米水泥在CO₂封存中的应用。     

深水高温高压环境下H2S/CO2防腐水泥浆体系研究

随着海外勘探开发的不断深入,该区块油气田的新技术也亟待开展,然而海外深水油气田油藏地质条件复杂,面临着酸性气体的风险,当H₂S和CO₂共存,会造成水泥石腐蚀的加剧,导致水泥环整体破坏,危及油气井井身安全。因此,室内开发了新型防腐剂PRENO协同耐高温胶乳构建了一套防腐水泥浆体系,该体系确定了在3.5%胶乳和6%防腐剂的加量下,确保了水泥石原生强度值,抗压强度大于25MPa,且防腐效果在水泥石腐蚀60天后防腐深度均小于0.5mm,渗透率低于25%的基本要求,满足深水高温高压酸性腐蚀环境的固井需求。     

高温高压井固井水泥浆体系研究

高温高压环境易对固井水泥浆性能产生较大的影响,引起水泥石强度衰退、添加剂失效等问题。针对高温固井对水泥浆的要求,研究了水泥浆关键添加剂材料,构建了抗高温固井水泥浆体系,并对水泥浆性能进行评价。实验结果表明,研究的高温降失水剂、缓凝剂、分散剂、加重剂能有效降低水泥浆的失水量,调节水泥浆的稠化时间和流变性,提高水泥浆的密度。使用研究的添加剂材料构建的抗高温高密度水泥浆体系在高温环境下常规工程性能良好,满足固井施工的要求,且水泥浆的高温强度稳定性好。研究结果可为高温固井作业提供技术支持。     

输气管线CO2/H2S腐蚀行为研究

基于胜利油田集输管线的腐蚀情况，根据实际的工况条件，确定腐蚀因素为CO₂和H₂S,基于此条件下，采用20#钢，在CO₂、H₂S存在的工况下进行模拟试验，并结合扫描电镜(SEM)分析技术分析腐蚀形貌，明确该腐蚀条件下的腐蚀机理，为后续的腐蚀防护等奠定基础。     

弹性防腐蚀固井水泥浆体系研究

为研究弹性防腐蚀水泥浆体系用于含二氧化碳酸性气体复杂井进行固井作业,室内研究了弹性材料、防腐剂、降失水剂、分散剂、缓凝剂外加剂材料,构建了弹性防腐固井水泥浆体系,并对水泥浆体系性能进行评价。结果表明,防腐剂CR-1和弹性材料EPT能有效提高水泥石抗腐蚀能力,并能降低水泥石弹性模量。降失水剂CG-1、分散剂DA-2和缓凝剂R1-2能降低水泥浆的失水量,改善水泥浆流变性,调节水泥浆稠化时间。构建的弹性防腐水泥浆体系性能满足固井作业要求,不同温度下水泥石腐蚀深度小,防腐能力强。不同围压下水泥石弹性模量低,具有较高的抗应力破坏能力。     

油气田CO2腐蚀与防护研究

本文对油气田采出液中由于CO2存在引起腐蚀的主要影响因素进行了阐述,并通过几种防腐蚀方法的对比,优选出了比较适合目前我国油气生产单位安全生产要求的缓蚀剂防腐法。此种方法不仅防腐蚀的效果较好,而且有经济成本较低,工艺简单,易于操作,基本不影响正常的生产经营的优点。     

双凝水泥浆体系固井工艺技术研究

水泥浆侯凝期间的油气水窜是影响固井质量的重要原因之一,本文分析了水泥浆结构对固井质量的影响,认为双凝水泥浆体系有利于提高固井质量,开展了双凝水泥浆体系分界面以及稠化时间差的研究,建立了环空候凝期间水泥浆压力计算模型。长度比例对压力的影响不敏感,在确保主力油层封固质量下,分界点尽量下移即可;增加领浆与尾浆的稠化时间差有利于防止气窜,提高固井质量,在满足施工时间要求的前提下,应尽量增加领浆与尾浆的稠化时间差。     

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。     

CO2气体分离技术研究进展

简要介绍工业上所采用的CO2分离技术,重点介绍了各种CO2分离技术(包括研发阶段的分离技术)的特点及适用范围,并对各种方法进行了比较。     

韧性高胶结固井水泥浆体系研究

为保障油气井水泥环长期密封完整性,室内研究了增韧纤维、膨胀剂、胶乳液三种功能材料,同时研究了降失水剂、分散剂、缓凝剂添加剂,构建了韧性高胶结水泥浆体系,并对水泥浆体系性能进行评价。实验结果表明,增韧纤维、膨胀剂PZ-1和胶乳液可以提高水泥石的抗冲击强度,增大水泥石膨胀率,改善水泥石的胶结强度和韧性性能。降失水剂SSR、分散剂FSA和缓凝剂HNA能改善水泥浆的失水量、流变性和稠化性能。使用这些添加剂构建的韧性高胶结水泥浆流变性好,失水量低,稠化时间满足要求,抗压强度较高,同时水泥浆具有较好的韧性和高的胶结强度。研究成果可为复杂油气井固井作业提供技术支持。     

紧密堆积优化固井水泥浆体系研究进展

随着油气勘探开发工作的不断深入,低压易漏井、高压超高压井等复杂井固井对油井水泥浆性能提出了更高要求,紧密堆积优化水泥浆技术提供了新的解决途径.本文将全面介绍紧密堆积理论的相关研究成果,阐述分析了几种经典紧密堆积模型与最佳粒度分布曲线,介绍了目前研究中三种粉体堆积率测定方法;随后综述了紧密堆积理论在固井水泥浆体系尤其是低密度和高密度水泥浆体系中的应用情况;笔者通过全面总结紧密堆积优化水泥浆技术提出了自己的几点认识.随着纳微米材料的兴起,预测未来紧密堆积优化水泥浆技术会有更广泛的应用前景.     

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。     

CO2驱油用咪唑啉缓蚀剂研究现状

对适用于CO₂驱油的咪唑啉缓蚀剂进行了综述,介绍了近几年咪唑啉缓蚀剂的合成、改性的现状,以及咪唑啉缓蚀剂的复配现状。指出了咪唑啉缓蚀剂的发展趋势,可以为CO₂驱缓蚀剂的开发及CO₂驱腐蚀防治提供参考。     

铝酸钙水泥-矿渣体系的CO2腐蚀行为及微观结构研究

针对CO₂易腐蚀硅酸盐水泥石、破坏水泥石结构完整性、诱发层间封隔失效等问题，本文利用矿渣改性铝酸钙水泥，研究了铝酸钙水泥-矿渣体系在60、80、100、120℃和纯CO₂条件下的抗压强度变化规律，并采用X射线衍射仪、热重分析仪和扫描电子显微镜测试了CO₂腐蚀对铝酸钙水泥-矿渣体系水化产物及微观结构的影响。结果表明：与纯铝酸钙水泥石相比，矿渣使铝酸钙水泥石水化产物转变为C₂ASH₈,大幅提高了水泥石早期抗压强度。当铝酸钙水泥与矿渣质量比为5∶5时，60℃养护14 d的铝酸钙水泥抗压强度提高了215.4%。经CO₂腐蚀后，铝酸钙水泥-矿渣体系水化产物由C₂ASH₈转变为C₂AS,并有CaCO₃生成，腐蚀层的致密程度增加，相同温度下水泥石的抗压强度随腐蚀时间增加而增大。     

多元复合弹韧性固井水泥浆体系研究

页岩气、致密气等复杂井对水泥石弹韧性要求高,单一材料无法从多途径改善水泥石力学性能。为开发高效弹韧性水泥浆体系,分别研究碳纤维、胶乳液和橡胶粉对水泥石力学性能的影响,评价了掺入不同弹韧性改性材料对水泥石弹性模量和抗冲击强度的影响规律,并以不同弹韧性材料复合构建多元复合弹韧性水泥浆体系,对其性能进行评价。结果表明,碳纤维对水泥石韧性提高最大,橡胶粉可大幅度提高水泥石弹性,胶乳的作用效果介于碳纤维和橡胶粉之间。以3种弹韧性材料构建的多元复合弹韧性水泥浆体系失水量小于50 mL,稠化时间3～5 h,抗压强度大于26 MPa,弹性模量4.8 GPa,抗冲击强度达到2.2 kJ/m2,抗折强度大于8 MPa,弹韧性水泥石力学性能优异。应力应变行为分析表明,当水泥石遭受压应力时,弹韧性水泥石弹性特征明显,形变能力更强。研究成果可用于大规模压裂井等复杂井固井作业。     

H2S/CO2的腐蚀机理及缓蚀体系的研究进展

在油田开采、集输、储运、油气水处理等环节,钢材的腐蚀问题普遍存在。为了将腐蚀风险降至最低,油气田常采用多种方法进行腐蚀防护,其中添加缓蚀剂的方法最为常用。本文综述了近年来在H₂S/CO₂腐蚀环境下,利用缓蚀剂来抑制金属表面腐蚀的研究进展,论述了CO₂、H₂S浓度、温度、pH等主控因素对腐蚀程度的影响,对各类主流缓蚀药剂如咪唑啉类缓蚀剂、聚合物类缓蚀剂、曼尼希碱缓蚀剂和有机胺类缓蚀剂的作用效果、原理及优缺点进行了归纳总结,对药剂的研究前景和发展方向进行了展望。     

含夹带剂超临界CO2萃取芝麻油

利用含夹带剂超临界CO2从芝麻中萃取了芝麻油,实验研究了萃取压力、温度、时间、CO2流量等工艺条件因素对萃取率的影响。研究结果表明:萃取率随着压力升高而升高;温度在45℃以下时,萃取率随着温度对升高而升高,但当温度超过45℃以后,萃取率略有下降;萃取率随着时间的增加而增加,但随着时间的延长,萃取率的增加幅度逐渐变缓;随CO2流量增大,萃取率上升。得到超临界CO2流体萃取芝麻油的较优工艺条件为:萃取压力为30 MPa、萃取温度45℃、萃取时间180 min、CO2流量10 kg/h。     

不同温度下CO2对管线钢母材/焊缝腐蚀行为研究

通过腐蚀实验和电化学实验研究了温度和CO₂协同作用对集输管道的腐蚀行为。结果表明：温度越高,时间越长,全面腐蚀速率和最大蚀坑深度越大,腐蚀形貌由全面腐蚀向点蚀转变。温度升高,开路电位和腐蚀电位负移,腐蚀电流密度增大,电荷转移电阻减小,最大相位角减小,表明腐蚀加剧,同时母材的耐蚀性优于焊缝。在温度为40℃时,焊缝试样在低频出现第二个相位角峰值,说明在较高的温度条件下,焊缝腐蚀产物的扩散速率是关键影响因素。     

高密度水基钻井液CO2污染防治技术研究

在实际钻井勘探中常遇到钻井液遭受CO2污染问题,这使得钻井液的性能发生恶化现象,而且对环境也造成污染。下面我们通过对钻井液CO2污染机理进行研究,找到可以解决这一问题的方法,通过采用固相容量限拓展技术,防治高密度水基钻井液CO2的污染。     

气体介质条件下固井水泥浆性能变化对固井质量的影响

气体介质条件下的固井技术作为气体钻井技术的补充,可以实现环空水泥浆的全充填,解决水泥浆顶替效率低和二界面胶结差的技术难题。成功的气体介质条件下固井作业可以节约作业时间和降低固井成本,具有重要的现实意义和良好的社会经济效益。但气体条件下固井也有不容忽视的弊端,本文旨在通过室内实验来了解气体介质条件下固井水泥浆的性能变化及其对固井质量的影响。