锂盐早强剂改善油井水泥的低温性能及其作用机理

为缩短深水低温固井候凝时间,开展了锂盐早强剂对油井水泥低温水化能力和性能影响的研究。结果表明,锂盐早强剂通过加快水化保护膜破裂使水化诱导期缩短的方式提高油井水泥中C₃S、C₂S 低温水化能力,从而明显缩短油井水泥的低温稠化时间,提高低温抗压强度,并且对水泥浆初始稠度无影响,表现出优异的低温早强功效。锂盐早强剂对油井水泥的水化产物类型无影响,水化产物主要为硅酸钙凝胶、Ca(OH)₂晶体和少量钙钒石AFt晶体,与单纯油井水泥水化产物一致,但水化产物的微观结构较常规水泥石致密。     

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。     

单因素法分析钻井液处理剂对水泥浆性能的影响

钻井液与水泥浆相容性差,混浆后易产生接触污染,即混浆段流体出现流动性恶化、水泥浆稠化时间缩短、水泥环强度降低等问题。实践表明,钻井液处理剂是造成接触污染的主要原因之一。为此,采用单因素法考察了13种钻井液处理剂对水泥浆性能的影响规律,利用红外光谱对处理剂进行了结构表征,用环境扫描电子显微镜对污染后的水泥石结构进行微观形貌分析。结果表明,生物增黏剂、聚丙烯酰胺钾盐能使水泥浆急剧变稠;SMT、SMP-1、JN-A能够缩短水泥浆稠化时间,但加量在1%(w)以内影响较小;其余钻井液处理剂加量在一定范围内对水泥浆性能影响较小。生物增黏剂和聚丙烯酰胺钾盐参与水泥水化、影响水泥浆结构形成过程是造成污染的重要原因;同时,高聚物大分子链发生卷曲、吸附架桥和电中和作用使水泥浆产生絮凝现象。污染机理的提出为钻井液合理选材、钻井液性能调整、减少钻井液与水泥浆的污染提供了理论依据。     

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。     

固井水泥浆与钻井液接触污染作用机理

针对固井时水泥浆和钻井液掺混易产生接触污染,造成注水泥憋泵和危及作业安全的问题,对接触污染的作用机理进行了研究。比较了掺混钻井液和钻井液处理剂前、后的水泥浆性能,利用红外光谱、X-射线衍射仪、扫描电镜对掺混前、后水泥浆的物相和微观形貌进行对比,确定钻井液和钻井液处理剂对水泥浆性能及结构的影响;利用原子吸收分光光度计测定水泥浆滤液中离子种类及含量,考察了各类金属离子对钻井液和处理剂溶液的影响。研究结果表明了接触污染作用机理:水泥浆中Ca²⁺对钻井液产生"钙侵 "造成钻井液流变性能变差;水泥水化产生的Fe³⁺、Al³⁺可与钻井液中的多种聚合物类处理剂交联形成凝胶,凝胶的形成加之处理剂对水泥颗粒的吸附架桥,造成水泥浆体多级絮凝结构的加强,导致混浆流动性急剧降低。根据作用机理,可使用抗钙先导浆、在隔离液中加入掩蔽剂等措施来解决接触污染。解决接触污染措施在ST1井、MX17井尾管固井中的应用效果良好,为保证深井注水泥安全提供了有力的技术支持。     

纤粒复合型油井水泥石增韧剂的性能及机理研究

针对国内油田油气井因后续施工(射孔、压裂、酸化等)造成水泥环脆裂的问题,根据断裂力学原理和复合材料理论设计配方,选用GX(1.0%的特种无机富硅纤维 2.5%的有机弹性颗粒)作为油井水泥石增韧材料;并对掺有GX的油井水泥浆的工程性能、物理性能、与其他外加剂的配伍性以及水泥石的微观结构进行考察,结合性能评价试验,分析了GX在水泥石中的增韧作用机理。结果表明,GX可以显著提高油井水泥石的韧性和弹性,并且与其他外加剂配伍性良好。     

多功能水泥外加剂在BZ25-1油田固井中的应用

配制一种满足现场固井技术要求的水泥浆,往往需要四五种外加剂来调节,而不同的外加剂混在一起会互相影响,产生相容性的问题,给现场配制水泥浆和固井作业带来很多困难.研究开发出了多功能油井水泥外加剂.该外加剂是一种合成共聚物,它含有大量的对水泥颗粒具有分散和吸附作用的基团,用该外加剂配制出的水泥浆性能稳定,具有良好的流变性和稳定性,游离液的控制能力强.多功能油井水泥外加剂具有降失水、分散减阻和自调凝功能,抗盐、抗钻井液污染.经现场应用表明,用多功能外加剂配制出的水泥浆过渡时间短,强度发展快,具有较强的防窜能力,配合单级双封工艺,可用于长封固井段固井;该体系具有低失水、低游离液、抗海水和抗钻井液污染的能力,应用简便,性能稳定,适应能力强.在BZ25-1油田19口常规定向井的固井中,经过CBL检测,所有油层封固井段的声幅值小于10%,固井一次优质率为100%.     

新型防窜水泥浆体系的研究与应用

根据大庆油田钻井研究所提出的防气窜机理与控制方法,研制开发了FSAM非渗透防窜体系。FSAM防窜体系由非渗透降失水剂FSAM,助剂FSAM-L、分散缓凝剂FSAM-R和早强剂组成,室内试验表明,该体系具有低失水量（小于50mL),高早期强度（6h强度超过3.5MPa,8h强度达到10MPa)、良好的流变性与短稠化过渡时间（48Pa到240Pa的过渡时间在20min以内）等特点。不仅适用于常规密度水泥浆体系,也适用于低密度水泥浆体系,在镇原,泾川地区防渗漏,防水窜固井,川西马井构造防气窜固井和南阳油田防水窜固井的现场应用表明,FSAM非渗透水泥浆体系对不同类型的油气层和水层都有较强的防窜能力,能有效地改善气、水层的胶结质量,固井质量优质率在90%以上。     

国内外国井技术现状及发展趋势

阐述了国内外近几年来在油井水泥外加剂、固井工艺技术、固井工具及附件、固井设计模拟与分析软件、水泥浆顶替技术、注水泥设备等方面的新进展，主要是油井基本水泥由一两种发展到13种；注水泥设备普遍采用计算机控制技术对配浆过程进行连续监控，注水泥设备向操作自动化、密度控制精确化、大能量和大功率方向发展；复杂地层固井技术日趋完善，开发了适应高压气井、塑性地层、低压易漏失井、多压力系统以及深井超深井高温固井配套技术；固井计算机模拟、仿真与监控技术，极大地提高了固井方案设计、现场施工的准确性、针对性和科学性；小井眼固井、水平井固井、分枝井固和大位移固井等特殊工艺井固井技术；研制了尾管悬挂器、双级（多级）注水泥器、扶正器。通过分析中国固井技术现状及与国外的差距，提出了中国今后要重点加强抗高温、抗盐系列外加剂的研究与开发，不断拓宽油井水泥外加剂的适用范围，进一步加大油井水泥外加剂的现场使用力度。     

新型固井防窜外加剂J-2B的研究及应用

“窜”“漏”是调整井固井存在的主要问题,严重时,环空水泥浆被完全冲蚀,甚至造成井壁坍塌,严重影响着固井质量。根据防窜理论、结合水化历程对环空水泥浆水窜机理进行了综合分析,得出了水泥浆过渡状态是防窜最薄弱的环节。并提出了“低滤失、高内聚阻力、短过滤、高早强、微膨胀的防窜思路,据此研制出新型固井防窜外加刑J-2B。现场应用表明,J-2B是一种性能优异、有效的低温浅层调整井固井防窜外加剂产品,现已固井200余口,优质率达90％。     

促进剂TBSI合成研究

介绍了酸酐法合成促进剂TBSI工艺方法 ,通过对原料配比、反应时间、反应温度等多种因素进行考察 ,最终确定的较佳工艺条件为 :原料配比 (酸酐与NS物质的量比 )为 6∶1 ,反应温度 3 0～ 70℃ ,反应时间 0 .5～ 3h,保温温度 2 5± 5℃ ,保温时间 48h,所得产品熔点合格 ,收率达 92 .5 %。     

世界主要固井公司基本水泥、特种水泥及外加剂产品汇总

表8充填荆和密度减轻剂 液体(悬浮液)按需供应BA一58LLW一SLD155一 FS一101 一液态硅质岩M Icrob】汉kM iLrusil一15L玻璃微珠Scotehlite.件或相似材料小珠按需供应LW一7一2LW一7一4按需供应玻璃珠Nowspheres 2000Esfelite火山灰微珠由煤燃烧形成的粉煤灰中提取粉末如 小珠C球LW一6D124陶珠 }S伴relite一NowsPheres 7000硅酸钠粉末或珠状偏硅酸钠Tb朽于ry MixDiaee】A偏硅酸钠 D79Diaee1ATXC一l Ee‘)n()!lte一nace,AEXCSE一15液体硅酸钠(液体) T卜rifty MixL硅酸钠(液体)D75EXT一100Eeonolite(液体)EXC一L专用充填…     

Properties and Application of Oil-well Cement Enhanced with a Novel Composite Toughening Agent

Brittle fracture of cement sheath, induced by perforation and stimulation treatments, can cause cross flow of formation fluid and increase casing damage. A novel agent XL was developed for solving the problem. Experimental results showed that the toughness of the set cement containing XL was improved remarkably. The engineering properties of the slurry containing XL, drag reducer USZ (0.2% BWOC), filtrate loss additive F17B (1.2% BWOC) and crystalloid expanding agent F17A (3% BWOC) could meet technical requirements of cementing operation. After perforation, good quality cement sheath enhanced with XL was observed by CBL/VDL logs in a deep well.     

巨厚盐膏层固井用过饱和氯化钾水泥浆

为提高巨厚盐膏层固井质量,解决固井过程中的盐溶问题,提出利用过饱和氯化钾溶液（相当于38%盐浓度氯化钾溶液）配制水泥浆,通过优选抗盐降失水剂CG80S、增强防窜剂GS12L以及非渗透剂BX-80等材料,构建了一套过饱和氯化钾水泥浆体系。室内对过饱和氯化钾水泥浆体系的物理性能、抗污染性能以及界面胶结性能进行了评价研究。实验结果表明,过饱和氯化钾固井水泥浆体系稠化时间以及失水量可控;68℃、24 h养护抗压强度大于15 MPa,混入5%的石膏、芒硝或页岩岩屑均不会对水泥浆的性能产生较大的影响,界面胶结实验显示该水泥浆能够显著提高水泥浆与盐岩地层的胶结质量,能够保障巨厚盐膏层一、二界面的胶结质量。      

油井水泥高温缓凝剂DZH-2室内评价与应用

高温缓凝剂DZH-2是一种高效油井水泥缓凝剂,通过加入水泥浆中调整其稠化时间,水泥浆综合性能良好,水泥浆配方和性能易于调节,保证了固井施工安全,减少了水泥浆对油气层的污染,有效改善了水泥石胶结质量,提高了固井质量。该缓凝剂克服了国内目前缓凝剂存在的技术问题和不足之处,适用温度范围宽,在浅井、中深井和深井中均可应用;适用于各种级别的油井水泥,可与多种外加剂配伍;可在多种水质中应用,可用于多类固井作业等,在海上、西北、西南、东北等多个油田和地区应用,取得了良好的固井效果,具有广阔推广应用前景。     

水－甲醇－氯化锂三元系粘度的测定和关联

测定了水－甲醇－氯化锂系统在２０、３０、４０和５０℃下液体粘度和密度，用作者提出的拟二元溶质聚集模型（ＰＳＡＶ），对实验数据进行了关联，结果令人满意。     

低密度水泥浆固井技术研究与应用

在压力系数低、易漏地层,特别是裂缝型、溶洞型碳酸盐岩地层固井中,采用密度为1.88 g/cm3左右的常规水泥浆固井,极易引起井漏,造成固井失败,固井质量不合格.根据紧密堆积理论,采用水泥 溧珠 微硅不同粒度的颗粒级配,研究出了低密度水泥浆体系.通过实验得出添加剂在不同密度下的干混最佳比例,从而达到了水泥浆低密度高强度的目的.该水泥浆在塔里木油田轮古地区20多口井中应用取得了很好的经济效益,特别是在井深6008.54 m的开窗侧钻水平井的ψ127 mm尾管固井中,水泥浆最低密度已达到1.20 g/cm3,固井质量全优.该水泥浆在固井中的密度在1.10～1.60 g/cm3范围内可调.     

水不分散水泥浆的机理探讨与性能评价

基于胶体稳定理论、双电层压缩及吸附架桥原理,对水不分散水泥浆体系作用机理进行了探讨,并采用扫描电镜分析（SEM）进一步证明抗分散絮凝剂BCY-100S对水泥颗粒的架桥凝聚作用。评价了多种减阻剂对水不分散水泥浆流变性能和抗分散性能的影响,优选出能改善流变且不影响抗分散性能的BCD-200S作为配套减阻剂。评价了3种水灰比分别为0.45、0.47和0.50的水不分散水泥在30～80℃的抗分散性能、力学性能及其综合性能,结果表明,水灰比增大不影响水不分散水泥浆的抗分散性,水不分散水泥浆的游离液量为0 mL,上下密度差不大于0.03 g/cm3,流动度不小于20 cm,失水量可控制在50 mL以内,其力学性能满足施工要求。     

水－甲醇－氯化锂三元系粘度的测定和关联

测定了水－甲醇－氯化锂系统在２０、３０、４０和５０℃下液体粘度和密度，用作者提出的拟二元溶质聚集模型（ＰＳＡＶ），对实验数据进行了关联，结果令人满意。     

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.