水泥浆稠化时间与温度压力的相关分析

在实验的基础上,用数理统计的方法定量阐述稠化时间与地层温度压力的相关关系。所得出的模型对稠化实验及工程施工有一定实用价值。     

剪切速率对水泥浆稠化时间的影响规律

剪切速率对水泥浆稠化时间的影响比较大,确定水泥浆真实的稠化时间能够保障固井安全。引用水泥浆在井眼内和室内稠化试验2种状态下的剪切速率数学模型,根据水泥浆在不同剪切速率下的稠化试验结果（30和80℃）,分析剪切速率对水泥浆稠化时间的影响规律。30℃时,在22~652/s的剪切速率范围内,稠化时间偏差超过2 h,剪切速率低时稠化时间短;80℃时,在177~885/s的剪切速率范围内,稠化时间偏差在1 h内,剪切速率高时稠化时间短。研究结果表明,选用150 r/min的转速进行稠化试验,能较好地模拟大多数固井情况下的稠化时间,但对于大直径表层套管固井和小间隙固井,应根据实际情况选用合适的剪切速率进行水泥浆稠化试验,才能模拟固井施工时的稠化时间,确保固井施工的安全。      

混合能量对水泥浆流变性及稠化时间影响的室内研究

通过室内试验研究得出不同混合能量配制的水泥浆其性能也不同，混合 能量越高，流变性能越佳，稠化时间越短。通过理想环空的假设，得出流变性好的浆体，顶替效率好。因此文中认为水泥浆设计中，混合能量是一个必须考虑的重要参数，提高混合能量，可改善水泥浆的综合性能，利用混合能量的原理更能准确地指导现场注水泥施工作业，提高固井质量。     

温度压力对水泥浆流变性的影响规律研究

温度与压力是影响水泥浆流变性的客观关键因素。选取了有一定代表性的4种水泥浆,测定了在不同温度、压力下的流变性,根据试验结果,分析了温度、压力对水泥浆流变曲线、水泥浆流型、流变参数及水力参数的影响。研究表明,实际的注水泥流变学设计应考虑温度、压力对水泥浆流变性的影响,温度对流变性的影响要比压力显著得多。     

沙特B区块固井水泥浆提前稠化规律探讨

水泥浆提前稠化是沙特B区块固井施工中遇到的突出难题,在前期已钻的7口井固井作业中,水泥浆提前稠化7次,并造成严重固井事故多次。为了避免以后再发生由于水泥浆提前稠化造成的固井事故,在根据现场典型水泥浆提前稠化案例的分析、结合水泥浆硬化机理确定影响水泥浆稠化时间因素的基础上,通过室内试验分析了运输环节、混水时间、混浆方式、井内残留物对水泥浆稠化时间的影响规律。试验与分析结果表明,井内残留物和混浆方式是造成水泥浆提前稠化的重要因素,并据此提出了控制水泥浆提前稠化的方案和技术措施。      

高温抗盐直角稠化水泥浆体系

针对深井油气层埋藏深、分散,井温高、封固段长等复杂情况,优选出了一种高温抗盐直角稠化水泥浆体系.该体系外加剂由高温降失水剂G301(或G306)、高温缓凝剂GH-Ⅱ(GH-ⅡB)和高温减阻剂USZ组成.该水泥浆体系能够抗盐达饱和盐水,失水量小于150 mL,抗温达160 ℃,低温养护后强度大于14 MPa ,高温养护后强度仍大于15 MPa,表现出了很好的抗高温强度衰退性能;稠化时间可调,过渡时间短;易于配浆,流动性好,能够适应深井固井需要.在不同油田的高温固井实践表明,使用该水泥浆固井施工顺利,固井质量优质.     

稳定性对水泥浆过渡时间的影响研究

为了探索稳定性对水泥浆过渡时间的影响规律,采用静胶凝强度/超声波抗压强度分析仪、高温高压油井水泥浆凝结仪和高温高压稠化仪研究了水泥浆在相同条件下的静、动态凝结特性。研究表明,浆体稳定性越好,水泥水化速度越快,初凝和终凝时间、初终凝过渡时间、静胶凝强度过渡时间越短,水泥浆凝固后体积收缩率越小;水泥浆的高温高压稠化过渡时间短并不代表静胶凝强度过渡时间短,动态条件下的稠化过渡时间与静态条件下的静胶凝强度过渡时间并不等价。     

化学发泡式泡沫水泥浆稠化实验方法对比与分析

水泥浆的稠化实验使用稠化仪,但泡沫水泥浆中本身含有气体,在加压过程中会造成稠化性能测量误差。针对此问题,采用3种测试方法测试了不同加量发泡剂条件下,化学发泡式泡沫水泥浆的稠度性能,并优选出最优的测试方法。分析了测试方法误差的产生原因,并通过力学分析和计算对最优测试方法的稠度曲线进行修正。结果表明,发泡剂反应剩余物对泡沫水泥浆具有促凝作用,含发泡剂剩余物的水泥浆稠化时间比不含发泡剂剩余物的少41%,其影响不能忽略;使用不含气体和含有气体的水泥浆所测稠化曲线相差不大(不含有和含有气体的水泥浆稠化时间相差1 min和11 min),但其稠化曲线形态有所差别,含有气体的泡沫水泥浆测得的稠化曲线更接近直角稠化;当气体含量较少或者水泥浆后期稠度增长较快时,修正前后的稠化时间可能相差不大,化学发泡式泡沫水泥浆修正前后达到100 Bc的稠化时间相差3 min。但当泡沫水泥浆密度较小、气体含量较大,或者后期稠度增长较慢时,必须对测得的数据进行修正后才能使用。      

水泥稠化时间的研究

水泥浆稠化时间，是判断水泥质量及固井施工的一项重要参数。文中采用灰色关联分析法，分析水泥组份与稠化时间的关系，找出之间的关系密切程度规律，提出用分段稠化时间反映水泥浆在井下的凝固时间。经现场试验，获得成功。     

无稠化反转聚合物水泥浆的室内研究

AMPS类聚合物降失水剂是目前现场固井作业应用较多的一类水泥浆降失水剂,它具有加量少,降滤失性能好,水泥浆配方简单易调节的优点。然而目前市场上的AMPS类聚合物降失水剂普遍存在稠化反转,给现场固井作业带来了一定的安全隐患。介绍了一种AA/AM/AMPS三元共聚而成的CG88L聚合物降失水剂,并在室内对CG88L水泥浆体系的性能进行了试验研究。经研究发现：CG88L聚合物水泥浆随试验温度升高稠化时间呈逐渐缩短的趋势不存在稠化反转现象,该水泥浆体系具有低失水、高养护强度以及良好的抗高温、抗污染性能。     

抗高温低密度水泥浆体系的研究

室内确定了一种适用于热采井(井深约2000m,蒸汽驱时温度为350℃)的抗高温低密度水泥浆体系。该水泥浆体系密度在1.40-1.60g/cm3之间可调;失水量低;低温(40℃)养护后,早期强度大于15MPa,远高于一般的低密度水泥浆体系;高温(350℃)养护后,水泥石强度仍大于10MPa,体现了其优异的抗高温强度衰退性能。同时对该体系的降失水、调凝,增加早期强度和抗高温的作用机理作了初步的探讨。     

漂珠对低密度水泥浆密度的影响

漂珠是优良的耐热超低密度材料,常用作配制低密度水泥浆.室内考察了不同漂珠加量下压力、搅拌速度对漂珠低密度水泥浆密度的影响.结果表明:①压力和搅拌速度都能使漂珠低密度水泥浆的密度增加,但产生的方式不同.压力使空心漂珠内部充满水分和大颗粒漂珠产生挤压破碎后造成密度增加,而搅拌主要是漂珠被浆叶打碎,由于机械破碎造成密度增加;②对于不同密度的水泥浆,随着漂珠加量的增加,水泥浆密度降低;在压力增加时,水泥浆密度的变化幅度随之增加;③在压力低于30 MPa和转速小于4000 r/min时,漂珠低密度水泥浆的密度基本上没有变化;④虽然压力和搅拌速度对漂珠低密度水泥浆的影响方式不同,但可以用搅拌速度模拟漂珠低密度水泥浆在井底一定压力下的密度变化情况.     

低温早强防气窜水泥浆体系的研究

为满足蓬莱19-3油区浅气层的固井需要,要求低密度水泥浆(1.4～1.9g/cm~3)在较低的适用温度(27～60℃)范围内,具有“低失水、高早强、短过渡、防气窜”等特点。以紧密堆积理论和颗粒级配理论为指导,以漂珠低密度水泥浆为基础,研制了相应的低密度增强剂和配套的外加剂,并开发出一种高性能的低温早强防气窜水泥浆体系。该体系具有浆体沉降稳定性好、游离液少、失水易控制、低温早强等特点,而且具有良好的防气窜性能:在40℃下水泥浆的SPN值小于4;体系水泥石致密,渗透率在0.001×10~(-3)μm~2以下;上下密度差在0.010～0.015 g/cm~3左右,具有一定的微膨胀性能,水泥石不收缩且具有良好的界面胶结性能。该水泥浆在蓬莱(PL)19-3油田已成功应用10余口井,USIT检测表明,固井质量良好。     

高温缓凝剂GH-9的研究与应用

为解决深井及超深井固井难题,克服一般固井用缓凝剂材料(铁铬盐、酒石酸、CMHEC、木质素磺酸盐等)存在的过缓凝或过敏感、不抗高温的弊病,研制开发了GH-9油井水泥抗高温缓凝剂,该高温缓凝剂是用一种不饱和二元有机酸衣康酸(又称亚甲基丁二酸)和另外一种带有磺酸基团的乙烯单体AMPS(又称2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)在引发条件下聚合反应制成,该产品有很好的高温缓凝作用,与大多数的分散剂、降失水剂有良好的相容性,配制的水泥浆具有高温直角稠化的特点.经现场应用证明,该油井水泥抗高温缓凝剂能够满足高温固井需要,并适合在严寒的条件下施工,具有一定的推广应用价值.     

温度及外加剂对水泥浆流变性的影响

水泥浆流变性与水灰比、水泥颗粒的粒度和形状、水泥化学组分及颗粒表面上组分的相对分布、外加剂种类和加量、试验条件(温度和压力)等众多因素密切相关，因此对特定浆体流变模式及流变规律的确定结果，往往因研究者及实验条件不同而存在差别。以嘉华G级油井水泥为研究对象，以流变学基本原理为基础，以高温高压流变仪获得的流变测试曲线为依据，采用赫切尔—巴尔克莱模式本构关系确立了在不同井温下水泥浆体流变模型，探讨了温度、外加剂等对流变性能的影响规律及其本质，为深井水泥浆体系设计及流变学计算提供了基础。计算及分析结果表明，建立的流变模式及确定的流变参数值具有良好的精度。     

模拟井下温度压力条件的水泥浆沉降稳定性研究

工程技术研究院固井工程所设计出一种新型的水泥浆沉降稳定性测试装置。该装置能与API水泥高温高压养护釜配套使用．能模拟实际井下高温高压条件；它采用多筒组合式．测试结果具有可比性、可靠性和可重复性。此外该装置还具有以下特点最大限度地利用养护釜空间，置放平稳．不会倾覆；结合部位由单面结合改造成三面结合，消除了漏浆；装置基座扩大并和双筒结合．提高了基底稳定性，上盖有排浆孔．下底有隔膜板．易于脱模；测试采用三次搅拌法，使用筒内搅拌器．水泥浆密度均匀；采用浸蜡技术，避免水进入水泥石孔隙中．水泥石体积真实，同时试验校正了浸蜡造成的体积误差；密度测试精度为0．001g／cm     

胜坨地区高密度水泥浆体系的设计与应用

针对胜坨地区油气井原始地层压力高,固井作业时易发生气窜等问题,进行了高密度抗盐水泥浆体系研究。应用紧密堆积和颗粒级配原理,使用微硅与铁矿粉进行颗粒级配,并优选了铁矿粉和沃尔德的外加剂,配制出高性能的高密度水泥浆体系。对该水泥浆的稳定性、稠化时间、防气窜性能、流变性能进行了室内评价,试验表明,该体系在较大温度范围内具有浆体沉降稳定性好、密度在1.90~2.60 g/cm3范围内可调、游离液为零、流变性好、失水量小、强度高、稠化时间可调等特点,而且具有良好的防气窜性能。该高密度水泥浆体系已成功应用于胜坨地区坨720等井以及胜利油田、新疆等高压油气层地区固井作业中,现场应用表明,该体系的流变性能、初始稠度、失水量、稠化时间、抗压强度等指标均能满足施工要求,固井质量优良,可进一步推广应用。     

矿渣对固井液性能的影响研究

为了研究矿渣对固井液性能的影响,通过对国内外主要的有关的矿渣固井技术的文献进行调研,对高炉水淬矿渣结构特、性能及其水化机理、影响矿渣固井液的固化因素和矿渣固化体性能和高温性能及其力学性能进行研究,用高炉水淬矿渣和油井水泥浆配制了一系列固井液并在不同水灰比下对其性能进行了实验研究。试验结果表明在0.44水灰比时,矿渣加量为30%时油井水泥的抗温性能最好。试模抗压强度也变好。在0.60水灰比时,矿渣加量达到30%时,试模抗压强度最高,固井液的表观粘度、塑性粘度、动切力也相应的有所提高,可增强固井液的稳定性。在0.80水灰比时,矿渣加入量为20%时,试模抗压强度最高,表观粘度不变,塑性粘度和动切力变化较小,可以提高固井质量。     

深水低温固井水泥浆的研究

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,进行了深水低温固井水泥浆的研究,主要包括低温早强水泥、低密度减轻材料及配套外加剂。该水泥浆可在1.2～1.7 g/cm3、4～20℃的范围内应用,水泥浆低温强度发展快,体系稳定,具有良好的综合性能。