高温水泥浆降失水剂的研制与性能评价

针对目前国内丙烯酰胺类降失水剂普遍存在抗高温、抗盐能力差的问题,以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)和N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)为原料,采用水溶液自由基共聚法合成了油井水泥抗高温、抗盐降失水剂AMPS/AM/NVP三元共聚物.该共聚物降失水剂能将水泥浆的API失水量控制在100mL以内.以该降失水剂为主剂的水泥浆体系在150℃以内都具有较低的失水量,水泥浆及水泥石的综合性能良好.     

抗高温油井水泥降失水剂的合成及性能研究

以丙烯酸(AA)、N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)、对苯乙烯磺酸钠(SSS)等为原料合成油井水泥降失水剂,并对该新型油井水泥降失水剂配置的水泥浆综合性能进行室内试验评价。结果表明水泥浆中加入该降失水剂可以控制API滤失量在50mL以内,抗温达180℃。降失水剂使水泥浆的抗析水能力增强,稠化时间略有延长;抗盐能力达到36%。值得进一步推广应用。     

AMPS/DMC/AM两性聚合物合成研究及在钻井液中的应用

以丙烯酰胺(AM)单体为主要原料,引入甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)为阳离子共聚单体,2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸(AMPS)为阴离子共聚单体,选择过硫酸胺和亚硫酸氢钠为引发剂,采用水溶液聚合技术制备了AMPS/DMC/AM两性聚合物;探讨了该聚合物对钻井液的抑制性、降滤失性和流变性影响。经过现场应用表明该聚合物能够简化水基钻井液的配伍药剂种类,方便现场施工。     

AMPS多元共聚物降滤失剂的抗温效果分析

以2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为基本单体,与其他具有不同结构或基团的单体:丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)、N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAM),通过水溶液聚合法合成了3种聚合物降滤失剂:P(AMPS-AM-AA)、P(AMPS-AM-NVP)和P(AMPSDMAM-NVP)。对比研究了不同单体对共聚物抗温性的影响。实验结果表明:AMPS单体在200℃高温碱性条件下抑制AM单体水解的效果较差;NVP和AMPS单体在协同作用下对抑制酰胺基团的水解具有一定的效果;DMAM单体的耐温及抗水解能力优于AM;AMPS/DMAM/NVP共聚物的抗温性最好,200℃老化后的API失水为8.8m L,清水粘度保留率为41.38%,说明DMAM在高温碱性条件下也不易发生水解,可以提高共聚物的整体抗温性。     

四元共聚物降滤失剂DMAZ的合成与性能评价

根据水基钻井液降滤失剂作用机理,采用水溶液聚合方法,以氧化还原反应体系为引发体系,以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)和N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)为反应单体,利用分子结构设计合成了四元共聚物降滤失剂DMAZ。以滤失量为评价指标,通过单因素实验确定最佳合成条件为AMPS∶AM∶AA∶NVP的物质的量之比为1∶1∶2∶0.5,单体浓度20%,引发剂用量0.4%,反应温度40℃,反应时间6h。并评价了不同加量降滤失剂对基浆的影响,及与其它处理剂的配伍性。实验结果表明:降滤失剂DMAZ具有良好的降滤失性能,抗温达180℃,与各种水基钻井液体系具有良好的配伍性,能够满足现场施工要求。     

SSS/AMPS/AA/MA四元聚合物合成及阻垢性能研究

磺酸基团对盐不敏感,具有较好的抗温抗盐能力,尤其是抗高价金属离子的能力。因此,磺酸盐类共聚物成为近几十年来人们研究的热点。以苯乙烯磺酸钠(SSS)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙基磺酸(AMPS)、丙烯酸(AA)、马来酸酐(MA)为单体,水作溶剂,过硫酸铵为引发剂,次亚磷酸钠为链转移剂,确定了最佳的合成条件,合成的SSS/AMPS/AA/MA四元共聚物对碳酸钙垢、硫酸钙垢、磷酸钙垢表现出较好的阻垢性能,同时具有良好的分散氧化铁的能力和较强的稳定锌离子的能力。     

AMPS/AA/IA/NNDAM四元共聚缓凝剂合成与评价

以2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酸(AA)、衣康酸(IA)和N,N-二甲基丙稀酰胺(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。讨论了合成的最佳条件;利用红外光谱、热失重分析表征了聚合物结构。对缓凝剂的缓凝性能、抗压性能、抗盐性能及与其他外加剂的配伍性等进行了研究。结果表明,缓凝剂适用于80℃~140℃范围内;加量不敏感,且与稠化时间具有良好的线性关系,对水泥石抗压强度无不良影响;与其他水泥外加剂具有良好的配伍性,对水泥浆体系无不良影响。     

杭锦土/P(AA-AM)复合高吸水树脂合成实验研究

以N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(NMBA)为交联剂,过硫酸钾/亚硫酸钠为引发剂,丙烯酸(AA)和丙烯酰胺(AM)为单体,采用微波法合成杭锦土聚合丙烯酸钠-丙烯酰胺复合高吸水树脂。研究结果表明,当杭锦土添加量为50%,AM∶AA比例为25%,交联剂用量为0.05%,引发剂用量为8%,NaOH中和度为85%时,该复合材料具有最大吸水倍率,其吸蒸馏水和自来水倍率分别为628.88g/g和121.92g/g。     

静置热聚合法合成AM/MA/AMPS三元共聚高吸水性树脂

以N, N'-亚甲基双丙烯酰胺(NMBA)为交联剂,在不加引发剂和无氮气保护下,采用静置热聚合法合成丙烯酰胺(AM)/顺丁烯二酸酐(MA)/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)三元共聚高吸水性树脂,研究了反应条件对树脂吸水率的影响,并借助FT-IR、偏光和TGA等对树脂的分子结构、表面形态及热稳定性进行了分析.结果表明,在优化条件下合成的高吸水性树脂室温下吸蒸馏水率最大为767 g/g,吸盐水率为145 g/g,树脂具有较好的保水性、吸水速率和重复使用性.     

抗温抗盐型包被絮凝剂DQB-150的研制与应用

采用丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸(AMPS)、硅烷偶联剂等多元共聚物作为单体,用过硫酸铵作引发剂合成了钻井液用抗温抗盐型包被絮凝剂DQB-150,室内对其合成条件进行了优化,对研制产品性能进行了评价。实验结果表明,加量在0.3%DQB-150水溶液表观粘度在60mPa·s以上;该产品抗盐15%,在15%盐水浆中抗温达150℃,抑制钙土膨胀降低率可达60%,岩屑的高温滚动回收率在88%以上;环保性好、与其他钻井液处理剂配伍性好。DQB-150在大庆南193-平277、徐深8-平3等井的现场使用取得了很好的效果,DQB-150适合深井特别是深井钻井用盐水聚合物和盐水聚磺钻井液体系。     

塔河油田石炭系盐层固井工艺技术

塔里木河周围地区石炭系盐层纯度高，水溶性比较强，蠕动能力强，前期多口井发生套管变形和挤毁现象，盐层井段的固井具有很强的挑战性。研究优化了盐层套管选型，针对石炭系地层特点优化盐层段尾管固井水泥浆液柱结构，优选了AMPS／AM／AA三元共聚物抗盐降失水剂、膨胀剂，使水泥浆体系具有低失水量、高早期强度和微膨胀特性。优选了具有良好抗盐、冲洗和加重能力的前置液体系，通过T914井现场试验，盐层段固井质量为优质，避免了套管挤毁的危险。     

地质钻探新型多功能复合剂研究与应用

采用丙烯酸（AC）和丙烯酰胺（AM）为原料,通过水溶液聚合法制得了降失水剂。用制备得到的降失水剂和其他处理剂作为有机改性剂,采用混炼挤压法制备得到多功能复合剂。用多功能复合剂配制钻井液,研究了其粘度、降失水等性能。结果表明,采用多功能复合剂配制的钻井液,在粘度、滤失量和页岩膨胀降低率方面都有明显改善。多功能复合剂顺利地完成了多个地区野外现场试验,证明其具有较强的抑制性能,较好的悬浮性,适用于水敏性和破碎地层。介绍了该多功能复合剂的性能及试验效果。     

BENT/AM/AA高吸水凝胶防治煤矿火灾实验研究

研究了膨润土(BENT)/丙烯酰胺(AM)/丙烯酸)AA)三元共聚高吸水凝胶的制备及其防灭火性能。通过正交实验研究了最佳的凝胶配比参数,并采用程序升温实验对凝胶的防灭火参数进行了分析。研究结果表明:在丙烯酰胺/丙烯酸的质量比为110%、膨润土/丙烯酸的质量比为10%、硼酸/丙烯酸的质量比为0.06%、过硫酸钾/丙烯酸的质量比为0.90%、中和度为80%、温度为90℃时,可得到吸水倍率为1 011.5的高性能吸水凝胶;在完全失水的状态下,当该凝胶的吸水量为250~550 mL/g时,阻化率可达到77%。最后,基于采空区灭火的物理相似模拟实验,对水与凝胶的防灭火性能特点进行了对比研究,结果显示:在矿井防灭火上,凝胶比水更具有优势。     

抗高温水泥浆体系研究及应用

基于塔河外围区块深井、超深井对水泥浆基本性能要求,考虑高温高压对浆体性能影响,通过分析抗高温材料的作用机理,优选出适合高温水泥浆体系的外加剂,将缓凝剂、降失水剂、液硅等抗高温材料按需求配比,研究不同密度抗高温(≥120℃)水泥浆体系,测定其常规性能。该水泥浆体系流动性好、API失水量50mL/30min、防窜系数SPN值1,水泥石高温稳定性好、抗压强度高等,均满足高温高压井下施工要求。该抗高温水泥浆体系在顺北评1H、顺北7、中探1井应用效果良好,优良率高。     

石英-丙烯酸盐复配聚合吸收树脂的制备与性能

研究了石英-丙烯酸盐复配聚合制备吸收树脂与树脂性能,在控制成品中石英粉占15%、丙烯酸(AA)与丙烯酰胺(AM)质量比110 g/20g,用Na OH控制AA中和度80%,氮气除氧条件加入质量浓度4 g/L交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)溶液10 m L、质量浓度20 g/L引发剂过硫酸铵溶液9 m L、质量浓度10 g/L的引发剂FP溶液7 m L、10 g/L的引发剂亚硫酸氢钠溶液7.5 m L,成品白度、密度、吸收量、吸液速度、吸液量分别为63.5%、0.72 g/cm3、56 g/g、65 s、55 g/g,达到国标GB/T 22875-2008和GB/T 22905-2008对应指标要求。     

水溶液聚合放大合成方法研究与实践

针对目前国内外水溶液聚合从实验室小样合成条件与工业化生产条件存在很大差异,且仍没有简便可行的科学指导方法问题,本研究以固井降失水剂放大合成为例,根据降失水剂合成特点,在相似性放大原则上研选了合成工艺条件为主的放大基准,并以此建立了搅拌功率N_p放大模型,开发了适用于水溶液聚合放大合成方法。室内采用放大合成方法,通过AMPS类固井降失水剂2～10倍体积量放大实验,所得产物与实验室小试最佳产物转化率和120℃API失水量差距分别在5%和10 mL以内,分子量和红外测试结果也表明是同一产物;同时成功指导了50 L中试生产,其产品质量稳定,产品的物理性能及固井水泥浆应用性能测试结果与实验室小试一致。结果表明,放大合成方法能有效降低放大效应对放大合成的影响。     

基于膨润土的反相悬浮聚合法合成高吸水树脂的工艺研究

采用反相悬浮聚合法,以膨润土、丙烯酸(AA)和丙烯酰胺(AM)为主要原料,司班80作为分散剂,环己烷为分散介质,过硫酸铵为引发剂,N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,进行合成高吸水树脂的工艺研究;通过单因素和正交实验研究了反应单体浓度、交联剂、引发剂以及膨润土的添加量对高吸水树脂吸水性能的影响。结果表明,AA和AM单体的摩尔比为1∶2.0,引发剂0.9%,交联剂0.04%,膨润土添加量为10%,反应温度控制在65℃~75℃之间,反应时间为4~5h的合成条件为最佳,树脂吸蒸馏水达到595g/g,吸盐水达71g/g。     

英买2-16井深井长封固段固井技术实践

英买2-16井位于塔里木盆地塔北隆起英买力低凸起英买2号背斜构造,二开完钻井深为5821m,177.8mm技术套管下深5819m,二开采用分级固井,分级箍位置为2996.4m。针对该区块地层承压能力低、易漏失、水泥封固段长、常规固井方法无法满足固井要求的问题,采用双凝双密度水泥浆体系固井。一级固井采用以DRF-120L降失水剂为主剂的1.45g/cm3和1.88g/cm3双密度大温差水泥浆,封固段3300～5821m;二级固井采用以DRF-300S为主剂的1.45g/cm3低密度水泥浆,封固段0～2996.4m。声幅测井结果显示,固井质量合格,现场应用表明,采用低密度水泥浆配合常规密度水泥浆固井技术,提高了低压易漏井、长封固井段的固井质量。     

水泥浆

在油井封隔中使用的水泥浆含有水硬性水泥,水泥重量的5％～100％为细目硅粉,2％～200％为增充剂,其颗粒密度在0.1～1.5g/m~3之间,0％～5％为分散剂(干重),0％～10％为降失水剂(干重)和一定量的使水泥浆密度在0.8～2.0g/m~3之间的水。按照该发明配制的水泥浆具有不渗透性,因而能在那些含有天然气地层的油井中使用。“水泥浆”这是1986年1月10日,Ser申请的818.185号专利的续篇,目前这项专刊已被放弃。本专利为Blomberg发明的,于1990年6月获得的专利,专利号为4993031。该发明涉及到满足油井封隔所用水泥浆的组成。该发明的水泥浆最重要的特点是水泥浆具有不渗透性及较低的密度。     

煤层气超低密度固井技术研究与应用

针对煤储层低压、低渗、胶结性差等特点引发的固井难题,通过减轻剂、水泥体系基准配方、低温早强稳定剂、降失水剂和分散剂的实验优选,研发出中空玻璃微珠超低密度水泥浆体系,并研究设计了暂堵型前置液体系,形成了煤层气超低密度固井技术。优选的中空玻璃微珠减轻剂的表面不存在孔洞等毛细孔道,具备很好的耐压和抗剪切性能。超低密度水泥浆体系具有无游离液、浆体稳定、API失水量小（≤45 mL/30 min）、稠化时间可调、低温早强等优异性能。暂堵型前置液体系控制滤失能力强（≤19 mL/30 min）,能有效地封堵住3号煤层岩芯的裂缝和孔隙,与水泥浆相容性良好。应用研发的超低密度固井技术在沁南示范区成功进行了2口井的现场试验,固井水泥浆密度分别为1.15,1.20 g/cm 3 ,固井质量合格率为100%,优质率达到96%以上。