油井水泥分散缓凝剂GA-1的合成与性能

以葡萄糖、一氯乙酸和磺化剂为原料研制了油井水泥分散缓凝剂 GA 1 ,并提供了合成方法。借助红外光谱分析测定了它的结构 ,评价了它对油井水泥浆性能的影响。结果表明 ,GA 1加量少 ,耐温性好 ,具有较好分散性 ,且缓凝效果显著     

新型相变材料对低热水泥浆性能的影响

深水低温天然气水合物地层固井,需要水泥浆体系在水化过程中少发热,尽量降低水合物地层温度上升的程度。因此,针对深水天然气水合物地层固井,研究了一种用于低热水泥浆体系设计的新型相变材料,并研究了相变材料的热存储性能及其对水泥浆体系性能的影响。实验结果表明,新型相变材料相变峰值温度为15.5℃,相变温度在井下低温与常温之间,且相变潜热较大。当相变材料在77.8℃以下时,具有良好的热稳定性,且在0℃～60℃之间经历多次升降温后,相变材料化学结构没有发生变化。随着相变材料加量的增加,水泥浆的流变数据呈现增大的趋势,但加量达到8%时流变性依然满足固井施工要求。此外,新型相变材料可以改善水泥浆体系的稳定性。相变材料对低热水泥浆体系的抗压强度影响不大,加入8%相变材料的水泥石抗压强度也达到8.9 MPa,抗压强度最大下降幅度小于5%。当加入2%、4%、6%、8%相变材料后,水泥浆体系稠化时间比无相变材料水泥浆体系最大缩短约15 min,水泥浆体系72 h水化热较空白水泥浆体系分别下降5.2%、29.1%、35.6%、47.6%。研究结果为天然气水合物层低热水泥浆体系的设计提供了支持与参考。      

油井水泥缓凝剂SDH-2的性能研究及应用

为满足深井固井对水泥缓凝剂的特殊要求,研制出了一种高温耐盐缓凝剂SDH-2.该缓凝剂由碱、醛、亚磷酸制备,具有工艺简单、成本低的特点.介绍了SDH-2的制备条件,考察了反应物配比和催化剂加量对产品性能的影响,并在室内评价了SDH-2的缓凝性能、耐温抗盐性能、配伍性能以及对水泥石抗压强度的影响.结果表明:SDH-2在40～170 ℃的范围内具有优良的缓凝效果,缓凝时间可调性好,稠化曲线理想,抗盐性良好,与降失水剂、减阻剂有良好的相容性,对油井水泥选择性小,水泥石抗压强度高.SDH-2在现场应用了6口井,结果表明:该缓凝剂解决了深井固井中水泥浆稠化性能不稳定,稠化时间难以控制的问题,水泥浆具有良好的流动性能,满足不同井眼条件下固井对水泥浆流动性能的要求;同时水泥浆抗压强度发展迅速,高温条件下水泥石性能稳定,符合深井固井的要求.     

油气井水泥用含膦聚合物缓凝剂OPR-1的合成及性能

依据自由基水溶液聚合原理,以2–丙烯酰胺基–2甲基丙磺酸钠(AMPS)、苯乙烯磺酸钠(SSS)和3-二甲胺基烯丙基膦酸(DMAAPA)三种单体合成了含膦聚合物缓凝剂OPR-1。经正交试验考察了OPR-1 对水泥浆缓凝性能及早其抗压强度的影响,进而得出最佳合成条件:单体的质量比m_AMPS∶m_SSS∶m_DMAAPA为4∶3∶3,引发剂加量0.3%,反应温度50 ℃,pH值6~7,反应时间4 h。经红外光谱测试聚合物OPR-1即为分子结构设计目标产物。在不同的温度压力下分别测试了不同加量OPR-1缓凝剂的水泥浆稠化时间,结果表明OPR-1缓凝剂具有较高的抗温性能,在160 ℃、101 MPa条件下,水泥浆的稠化时间均可延长至334 min。测试了不同加量OPR-1缓凝剂的水泥浆水泥石的早期抗压强度,未出现超缓凝现象。通过扫描电子显微镜表征结合现有的水泥浆缓凝理论,讨论了OPR-1缓凝机理,认为缓凝现象的发生,是由于OPR-1与水泥中的 Ca2+、Al3+等形成在高温下不易破坏的强螯合结构,形成复杂的“晶核毒化”作用,阻碍了晶核的生长发育。     

新型油井水泥分散剂D10的研发及应用

在固井过程中,水泥浆的流变性能是安全施工的前提以及配方设计的核心。为了改善水泥浆混配以及流变性,经常使用分散剂,然而,现场应用中发现油井水泥分散剂存在分散效果差,不抗盐,低温下缓凝、高温下稠度曲线鼓包等问题。为了解决上述问题,本文通过在聚羧酸类分散剂中引入新的小单体进行改性,研发了新型分散剂D10,并对比了该分散剂与聚羧酸类、醛酮类分散剂在高密度体系以及海水体系水泥浆的性能。实验测试结果表明,利用该分散剂具有分散性能优异、耐盐性能好、低温下缓凝效果小等优点,并顺利得到应用。     

新型油井水泥分散剂PC-F42L的研制与应用

采用水相自由基聚合反应的方法,制备了一种新型的可用于油田固井的聚羧酸分散剂PC-F42L,并对其性能进行了评价。评价结果表明,新研制的分散剂PC-F42L对水泥浆的流变性能具有较强的调控能力,分散效果显著,其加量为0.5%～1%(BWOC)时,所配制的水泥浆初始稠度低,流性指数随着分散剂加量的增加逐渐增大;并与常用的降失水剂、缓凝剂有良好的相容性;在通常使用的几种水泥浆体系中的性能优于目前常用的磺化醛酮缩聚物类分散剂。现场应用表明,使用PC-F42L所配制的水泥浆流动性能良好,水泥浆失水量、稠化时间与抗压强度发展均能够满足要求,适用于油田固井。     

超高温油井水泥缓凝剂PQ的室内研究

木质素磺酸盐是油井水泥中最常用的缓凝剂，但其使用温度一般不超过122℃(BHCT)。木质素磺酸盐经再次深度磺化改性后的缓凝剂PQ具有更好的缓凝效果，且能经受更高的温度(200℃)。介绍了改性木质素磺酸盐PQ的合成工艺，评价了PQ对水泥浆稠化时间的影响及在高密度体系中的应用，同时考察了PQ对温度的敏感性。实验表明，对于常规密度或高密度水泥浆体系，PQ均能有效控制水泥浆凝固时间，无早凝、过缓凝现象；PQ对温度的敏感性小，能满足深井长井段条件下的固井作业安全要求。对PQ缓凝机理进行了探讨。     

HX-FL01多功能固井水泥外加剂的试验研究

介绍了一种合成的新型多功能固井水泥外加剂HX-FL01，该外加剂本身具有降失水、分散减阻、自调凝、抗盐、抗污染等功能。加入该外加剂的水泥浆具有良好的综合性能。该外加剂独特的自调凝功能是在分子结构上预先植入了潜在的缓凝因子，通过温度的作用，使潜在的缓凝因子得到激发而发挥出其作用。配合高温缓凝剂，其使用的循环温度范围为40～180℃。     

一种中高温四元共聚物缓凝剂的合成及性能

针对缓凝剂在中高温过渡范围内水泥浆中性能不佳的问题,以2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）、丙烯酸（AA）、丙烯酰胺（AM）和N,N-二甲基丙烯酰胺（NNDAM）为原料,过硫酸铵为引发剂,采用水溶液聚合法合成了一种四元共聚物缓凝剂。利用红外光谱分析表征了聚合物结构,证明样品中无单体存在,单体充分进行了共聚反应。性能研究结果表明,在80～120℃范围内,合成缓凝剂对油井水泥具有很好的缓凝性能,且对温度不敏感,在同一温度下,随着缓凝剂用量的增加,稠化时间也随之增加,缓凝剂的加量与稠化时间具有很好的线性关系,在100℃下,加量为0.8%、1.0%和1.5%时的稠化时间分别为161、197和227 min;加量相同时,随着温度的升高,缓凝时间有所变短,未出现“倒挂”现象,加量为1.5%时,在80、100和120℃的稠化时间分别为248、227和208 min;该缓凝剂在80～120℃范围内对水泥石抗压强度影响小,抗盐达到18%,与其他水泥浆外加剂配伍性好。对缓凝剂机理也进行了分析。      

接枝改性淀粉的合成及其缓凝性能研究

利用Williamson反应,以含磺酸根的卤代烃、玉米淀粉为原料,在碱性条件下,合成了一种新型高温缓凝剂(SHS)。采用IR表征了SHS的结构,研究了SHS的高温缓凝性能、温度敏感性和加量敏感性,以及对水泥浆流变性、游离液和水泥石强度的影响。实验结果表明,SHS有良好的高温缓凝性能,150℃稠化时间可达343min,温度敏感性和加量敏感性在行业标准规定的范围内,对水泥浆的流变性、游离液、水泥石强度影响较小。     

油井水泥浆缓凝剂HN-1的制备及性能评价

以丙烯酸（AA）、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）、含膦酸基的单体AP为原料,以过硫酸铵为引发剂,制备了油井水泥新型缓凝剂HN-1,并用红外光谱对其进行了表征,考察了HN-1在水泥浆中的缓凝性能。结果表明,HN-1对水泥浆体系具有较好的缓凝性和抗盐性,改善了水泥浆的流变性,其耐温可达150℃;与常用添加剂配伍性好,能满足固井施工要求。     

低温微细低密度水泥的实验研究

实验研究了低温条件下微细水泥在低密度水泥浆中的应用。结果表明，在低温条件下，与常规水泥相比，采用微细水泥可以大大提高低密度水泥的早期强度。微细水泥用于低密度水泥体系中,因为水泥越细,水泥的表面积就较大,水能很快地渗入水泥内部,其表面积增大也提高水化反应的速度,从而解决常规低密度水泥早期强度偏低的问题。低密度体系中的稳定性、渗透性也得到了较好的改善。微细低密度体系的静切力较高、触变性较好。另外，与常规水泥相比，微细水泥的初、终凝时间也有缩短，这对提高低密度水泥体系的防窜能力也是有利的。微细水泥在低温、低密度体系中对水泥浆的其它性能无不良影响，只要适当调节其稠化时间，即可满足固井施工的需要。     

新型高温缓凝剂LPA的制备及性能评价

针对国内超深井对固井缓凝剂的需求,以含膦酸基的烯类单体(LP)、丙烯酸(AA)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)为原料,过硫酸铵为引发剂,制备了新型高温缓凝剂LPA,并用红外光谱对其进行了表征.考察了LPA在水泥浆中缓凝性能及对水泥浆性能的影响.结果表明,LPA在高温条件下对水泥浆具有较好的缓凝性和抗盐性,水泥...     

紧密堆积优化水泥浆体系的优势与应用

利用紧密堆积理论,通过调节混合物固相的不同颗粒尺寸分布,使干混合物的堆积体积分数大于0.8而得到紧密堆积优化水泥浆(CemCRETE)。CemCRETE由于固相含量高、混合需水量低,液固比低,抗压强度发展快,使候凝时间缩短,建井速度加快,最终的抗压强度高;水泥石的渗透率小于0.05×10-3μm2,孔隙度一般为35％～45％,具有较好的防窜能力;水泥石收缩小,具有较好的层间封隔;CemCRETE水泥环还具有良好的耐久性、抗腐蚀性和抗射孔冲击能力。含高固相的优化水泥浆体系并不影响其密度和流变性,即使在高密度下也有恒定的粘度,胶凝强度低,滤失量和提粘效应低,易于混合和泵送,沉降稳定性好。低密度高性能水泥浆(LiteCRETE)是薄弱地层固井的理想材料,可用于打造斜塞、固尾管和浅层低压井固井,减少下套管柱层次和危险的多级注水泥作业及补救工作;高密度高性能水泥浆(DensCRETE)在高密度下提供较好的流变性,可现场调节密度和改善井控,在打造斜塞和高压注水泥作业中非常有效,可用于小井眼窄环空的固井;挤注水泥浆(SqueezeCRETE)具有滤失量和提粘效应低的特点,穿透较深,其高强度、低渗透率、低失水量的特性改善了注入条件,提高补救注水泥的成功率,并成为封堵废弃井的合适材料,常用于其它水泥材料不能修补的井眼问题;深水水泥浆(     

高密度防气窜水泥浆

针对南海莺琼盆地地质条件复杂，钻探井深在5000 m以上，井下温度高，地层压力大，压力层系多，易发生气窜等问题。以丁苯胶乳、发气剂作为防气窜外加剂，以1200目铁矿粉作为加重剂，以硅粉控制水泥石强度衰退，研究出了一种新型抗高温防气窜高密度水泥浆体系。结果表明：所研制的水泥浆密度可达2.35 g/cm³、抗温可达180 ℃（BHCT）、失水量可降至70 mL/30 min左右，早期抗压强度高达14 MPa以上，易于保证封固质量；水泥浆的流变性好,稠化时间可调，且稠化时间受温度波动、水质变化以及前置液污染的影响在可控范围内。因此，该水泥浆能够满足现场施工要求；水泥浆的自由水小于0.5%，养护后水泥石没有发生体积收缩且上下密度差较小，具有良好的浆体稳定性和凝结固化稳定性；水泥浆凝固过程，稠化过渡时间短（t_{100 Bc}-t_{30 Bc}＜15 min)，稠度阻力系数值小于0.110，气窜阻力达2.28 MPa，能有效防止气窜。     

深水固井低温水泥外加剂的开发及应用

针对深水固井面临的低温、海底松软地层、浅层流等技术难题,采用单体复配技术开发了新型深水固井低温早强剂PC-DA92S、PC-DA93L,采用悬浮聚合技术开发了低温降滤失剂PC-DG72S。根据南海海域钻探的实际井况,研制出了适合现场应用的2种低温水泥浆,对该水泥浆在深水环境下的性能进行了评价。在南海LH16-1-1井的现场应用结果表明,2种低温水泥浆体系低温早强效果良好,具有失水量小、防气窜能力良好、稠化时间易于调整、水泥浆性能稳定等优点,能够满足现场施工要求,可用于海洋深水表层套管固井。      

新型油井水泥分散剂SDJZ-1的研制与应用

现有分散剂存在抗温耐盐性能不能满足深井、超深井固井要求，有缓凝或起气泡副作用等问题。文章以正交优化实验对磺化醛酮缩聚物合成工艺进行了最佳配比的优化选择实验，确定了最佳的合成条件，对该分散剂进行了系统评价。结果表明，磺化醛酮缩聚物对水泥浆的流变性能具有较强的调控能力，分散效果较为显著。当磺化醛酮缩聚物固相加量为0.4%~0.8%时，水泥浆的初始稠度低，流性指数可由原浆的0.3升高到0.8，甚至达到1.0。有良好的抗温、抗盐性，与降失水剂、缓凝剂等有良好的相容性，在现场得到了很好的应用。     

国外高温高压固井新技术

介绍了国外几种高温高压油气井固井用新型水泥浆体系.柔性水泥浆配方中含有柔性外加剂、膨胀剂和常规外加剂,对挠曲强度和抗压强度、泊松比和渗透率、线性膨胀和水泥环寿命等性能指标的评价可知,该体系的特点是有弹性、可压缩性低、没有收缩、渗透率极低,可以避免由于井眼压力增加或温度升高引起的水泥环损坏.高密度高性能水泥浆体系(HDHPS)同常规水泥浆相比,浆体流变性可调、密度高(达2.88 g/cm3);具有更大的现场容忍性,更具稳定性;抗污染能力更强;有更高的抗压强度;在更宽的温度范围内,凝固更快、更均匀;最终的抗压强度更高;凝固水泥体积收缩少;凝固水泥的渗透率和孔隙度小.8次HDHPS作业均取得了很好的效果.介绍了北海Graben中部地区极高温/高压井(6口井平均井深在6000 m以上,温度超过200 C,破裂压力与孔隙压力的区间很小,井底压力超过110 MPa,井斜最大达35°)固井的成功经验.     

新型缓凝剂BCR260L性能评价及现场试验

针对深井长封固段固井时顶部水泥浆超缓凝的问题,研制了一种新型缓凝剂BCR-260L。通过室内试验评价了缓凝剂BCR-260L的缓凝性能、大温差条件下水泥石强度发展、抗盐性能,结果表明:该缓凝剂具有很好的耐高温性能,适用温度范围广,可满足循环温度70~180 ℃固井需求;根据现场对水泥浆稠化时间的要求,可通过调整缓凝剂BCR-260L的加量,调节水泥浆的稠化时间;缓凝剂BCR-260L对水泥石后期强度发展基本无影响,在大温差条件下强度发展快,能保证固井施工时顶部水泥浆强度发展;缓凝剂BCR-260L抗盐能力可达15%。现场应用表明,缓凝剂BCR-260L可以有效解决高温大温差条件下顶部水泥浆超缓凝的问题,具有广泛应用前景。      

粉煤灰水泥浆体系研究与应用

从粉煤灰固有特性出发 ,对大掺量粉煤灰水泥浆体系的应用性能做了较为全面系统的分析 ,室内实验结果表明 ,在 10 0 %质量比粉煤灰掺量下 ,水泥浆体系的技术指标均接近或达到 G级油井水泥国家标准 ,通过合理选用外加剂进行调节和改性 ,粉煤灰水泥浆体系在低温、中温和高温情况下 ,都表现出良好的应用性能。