添加锰矿低密度高强度陶粒支撑剂的制备及作用机制研究

低密度高强度支撑剂的开发与应用不仅有利于非胶化压裂液的使用，尤其对提高低渗透油气藏的开发效率有显著作用。以铝矾土为主要原料，添加5％锰矿，在1350℃下无压烧结，制备高强度低密度陶粒支撑剂，并讨论了锰矿掺量及烧成温度对支撑剂诸性能的影响。根据支撑剂的显微结构和孔结构分析发现：掺入5％锰矿有利于生成均匀分布的直径为0．2～1μm棒状莫来石，棒晶发挥纤维或晶须的强韧化作用，显著提高了支撑剂的强度，抗破碎能力达到69MPa闭合压力下破碎率为4．1％；在烧结后期，棒晶的生长速度过快未能有效排除气孔，导致大量晶粒间闭气孔生成，有效降低了支撑剂的密度（体积密度为1．78g／cm^3，视密度为3．22g／cm^3）。     

国内外固井技术难点及新型水泥外加剂特性评析

从材料学角度出发,结合现场实际问题,通过对油井水泥固有缺陷和常用油井水泥外加剂特性的分析,阐述了影响井下水泥环长期封隔质量的3个主要因素,即水泥浆的漏失低返、水泥石的体积收缩和高脆性.在讨论新材料作用机理的基础上,提出了初步的解决方案,并介绍了新材料的现场应用情况.同时文中还就国内油田未来对固井新材料的技术需求进行了预测,并就今后的研究方向提出了建议.     

抗窜防漏增韧水泥浆体系提高涩北气井固井质量研究

涩北气田在钻井和固井过程中经常发生井漏和水泥浆低返事故。采用漂珠低密度水泥浆体系固井减少了漏失，但未能彻底地解决水泥浆的低返问题（双层套管内测井无水泥）。40口井的现场应用结果表明：以F17A油井水泥膨胀剂和F27A防漏增韧剂为主的防漏增韧水泥浆体系有效地解决了该区块固井作业中的漏失低返难题，同时，该体系还具有膨胀防窜和抗冲击性能优良等特点，有利于气井的长期开发和防止套损。     

油基水泥早期水化机理研究

油基水泥是一种优良的选择性堵水材料。使用量热仪研究了普通细度水泥和细磨水泥配制的油基水泥早期水化过程的差异,发现油基水泥浆(油基原浆 水)的水化放热速率小于常规水基水泥浆,油基水泥浆的水化热随水浆比的增加而增大;提高水泥细度使其水化速度加快,但水化反应热降低。油基水泥浆的水化过程中存在明显的水化诱导期,且水浆比越大,诱导期越长。力学性能测试表明,硬化油基水泥石的抗压强度随水浆比的变化而有很大的差别,水浆比适中时(0.20~0.30)抗压强度最高;水泥细度提高则早期抗压强度增加。烧失量法测定结果表明,硬化油基水泥石水化程度主要与水浆比有关,温度和水泥细度也有一定的影响;7d龄期硬化油基水泥石水化程度较低(33%~64%),后期抗压强度仍有较大增长潜力。图4表5参6。     

钙质晶须在高温加砂水泥中的增强性能研究

为满足稠油开采对油井水泥石高温力学性能的要求,探索了钙质晶须在油井水泥及高温加砂水泥中应用的可行性。首先研究了80℃下硫酸钙晶须(CSW)及两种自制钙质晶须(GZWS和GZWL)对油井水泥石的增强增韧效果,并在此基础上,通过干热养护方式(600℃煅烧6 h)考察了5% GZWL对加砂水泥石的增强效果。结果发现,CSW对油井水泥石无增强增韧作用,而GZWL和GZWS的增强增韧效果明显,且长径比大的GZWL优于GZWS。随GZWL加量增大,油井水泥石的抗压强度和冲击韧度增大,当加量为5%时,1,3,7和28 d水泥石的抗压强度较净浆水泥石分别提高了18.7%,42.4%,20.6%和20.7%,冲击韧度较净浆水泥石分别提高了6.8%,7.0%,12.8%和13.0%;该加量下干热养护后的水泥石抗压强度较纯加砂水泥石提高了108.0%。研究结果表明,晶须表面性质(亲水性)是保障其与水泥石基体良好胶结并发挥其作用的前提,晶须长径比越大,增强效果越显著,故GZWL能有效抑制加砂水泥石的高温强度衰退。      

活性外掺料提高油井水泥石抗二氧化碳腐蚀能力研究

为提高固井水泥环的抗CO2腐蚀能力,开发了富硅铝质活性外掺料（HA）。通过比较不同碳化龄期水泥石的抗压强度、分析孔结构、测定渗透率、分析碳化层的成分和显微形貌等方法,对水泥石的抗碳化性能进行了研究。结果表明,加HA水泥石抗CO2腐蚀能力明显优于净浆水泥石和掺硅灰水泥石:加HA水泥石在CO2压力2 MPa、95 ℃腐蚀介质中养护28和90 d后,试样的抗压强度为35.4和33.7 MPa,较同龄期盐水养护试样分别降低了3.01%和13.14%（净浆水泥石分别降低了7.75%和31.15%）,试样总孔隙率分别为19.87%和21.45%（净浆水泥石分别为28.81%和31.85%）,且有害孔（直径100 nm）所占比例小;在7 MPa驱替压力下,两个腐蚀龄期的加HA水泥石均未发生渗滤（净浆水泥石的渗透率分别为1.21×10-3 μm2和1.68×10-3 μm2）;碳化90 d后的加HA水泥石外层试样中CaCO3的衍射峰强度明显低于净浆水泥石,且碳化试样的产物呈连续致密,与净浆水泥石腐蚀后形成颗粒的结构明显不同。      

抗盐水水泥浆失水剂研究

讨论了饱和盐水水泥体系存在的问题，推荐抗盐水泥浆降失水剂配方，室内实验表明，XS－1型油井泥降失水剂具有优异的抗异性能，其复配体系能够显著改善饱和盐水水泥浆的各项性能，使稠化时间可调，析水率降低，流变性变好，抗压强度合乎要求，可用于盐岩地层固井作用，以防止地层伤害和确保施工安全提高固井质量。     

提高油基水泥浆堵水材料封堵强度的研究

油基水泥浆是一种常用的选择性堵水材料,由于硬化油基水泥石体系中存在未完全置换的油相,对体系孔隙结构和力学性能均产生不利的影响.从优化油基水泥浆配方(选择润湿分散剂和其它外加剂)入手,提高油基水泥硬化体中的水化产物体积,从而改善界面胶结强度,降低有害孔比率,提高硬化油基水泥石的抗压强度.试验研究了不同种类的化学外加剂和外掺料对硬化油基水泥石抗压强度的影响,结果表明:掺加FeCl3、硅灰和F17A的油基水泥石,其抗压强度提高程度最为显著,三者复合(1?Cl3 5%硅灰 3?7A)效果最佳.扫描电镜(SEM)和汞侵入法(MIP)分析结果证实,体系抗压强度的增加源于硬化体孔隙结构的改善,即大孔的减少和致密程度的提高.     

小颗粒水泥在油田上的应用探讨

小颗粒水泥是一种粒径比普通水泥小的特种油井水泥。本文介绍了小颗粒水泥的化学组成、物理性能及小颗粒水泥浆的性能和影响这些性能的因素，阐述了配制和测试小颗粒水泥浆性能的方法，并介绍了现场施工方法和应用情况。     

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触变水泥是一种适用于油气井固井挤水泥、防止气窜和堵漏作业的特种水泥，对解决我国气井固井作业中普遍存在的水泥浆上返和环空气窜等问题有较好的应用前景。文章在调研国外大量资料的前提下，对触变水泥的设计原理、化学配方、评价方法及现场应用情况做了系统的评。还指出了我国发展触变水泥的研究方向：研制适用国产水泥的触变剂和探索一套切实可行的评价触变性的方法。