油井水泥专用丁苯胶乳的实验评价

针对传统丁苯胶乳在油井水泥浆中适用性能差的问题,采用种子乳液聚合方法合成了一种油井水泥专用丁苯胶乳,并对其进行了微观结构和应用性能评价。该丁苯胶乳物理性能、红外及热失重分析结果表明：该丁苯胶乳乳液稳定性好,高温下分子结构稳定。丁苯胶乳水泥浆的应用性能结果和微观结构分析表明：该丁苯胶乳水泥浆API失水可控制在50 mL内,耐盐性能好,可解决传统胶乳水泥浆稠化实验"鼓包"、"包心"等问题;加有该丁苯胶乳的水泥浆早期强度发展快,胶凝强度过渡时间短;丁苯胶乳能细化水泥浆的孔径结构,提高水泥浆的胶结强度和形变能力,并且其水泥石的柔韧性比原浆水泥石提高了30%;此外,能够满足深井、超深井和气井等复杂井的固井作业要求。     

超深特深油气井固井关键技术进展

深层超深层是油气增储上产重要接替领域,正向9 000 m及以上特深层迈进。针对超深特深井上部大尺寸井眼固井面临的大尺寸套管安全下入及大排量施工等技术难题,下部深层井段固井面临的高温、高压、窄安全密度窗口、窄环空间隙等技术难题,经过持续技术攻关与实践,超深特深井固井技术取得显著进步,尤其在大尺寸大吨位套管安全下入技术、大排量固井施工技术、窄安全密度窗口精细控压固井工艺技术、抗高温固井水泥浆与前置液技术、高温高压固井配套工具、提高固井密封质量配套技术等方面均取得重要进展。该套固井技术在四川、塔里木、准噶尔、渤海湾、柴达木等盆地的超深、特深井固井中进行了应用,在亚洲最深直井PS6井、亚洲最深水平井GL3C井、国内首口“八开八完”HX1井、中国石油近年最高温度井JT1井等应用效果显著。随着油气勘探开发目标日趋复杂,超深特深井固井仍面临诸多新的挑战,需持续加强超深特深井固井基础理论、超高温固井关键材料及工作液体系、高温高压固井工具及配套固井工艺等研究,为超深特深层油气勘探开发提供更强有力的技术支撑。     

大港板南储气库白6 库1 井尾管固井技术

储气库井白6 库1 井尾管固井存在地层承压能力低、封固段长、井径不规则及井筒承载着交变应力及温度变化等难题。设计通过采取承压堵漏、优化浆柱结构实现平衡压力固井，并引入DRE 膨胀韧性水泥浆体系。优化浆柱结构措施有，降低冲洗隔离液密度（低于钻井液密度），增加冲洗隔离液用量（占环空高度800 m）；采用双凝水泥浆体系。高效冲洗隔离液使用开发出的兼有疏水性官能团和亲水性官能团的油基钻井液冲洗液DRY-100L 作主剂，并使用棱形加重材料DRW-2S，加强了对二界面的冲击力。DRE 水泥浆具有良好的综合性能，2 d、7 d 抗压强度分别大于16、28 MPa，弹性模量小于6.0 GPa/7 d，韧性改造使其具有“高强度低弹性模量”特性，为该配套技术的推广应用奠定基础，为固井质量的提高提供技术保障。现场固井结果表明，通过采用该膨胀韧性水泥浆进行平衡压力固井，施工顺利，固井质量优质。      

成膜型降失水剂对油井水泥的适应性研究

简要介绍了成膜型降失水剂防窜防漏机理.考察了成膜型降失水剂对A,B,C 3种G级油井水泥性能的影响.结果表明,在同一交联度条件下,降失水剂在3种水泥中的表现不同,当交联度为1/30时,A水泥的失水量可以控制在50 mL以内,但是B水泥和C水泥常压养护后稠度太高；交联度为1/70时,B水泥和C水泥的失水量可以控制在50 ...     

水镁石纤维对固井水泥石力学性能的增强效果及机理

固井水泥石的脆裂微裂缝破坏了水泥环完整性,从水泥材料方面改善水泥石的性能一直是国内外固井界研究的一个热点。为此,实验研究了水镁石纤维对水泥石劈裂抗拉强度、抗压强度和抗折强度的影响;模拟井下环境进行了水镁石纤维水泥石的三轴应力-应变测试;使用扫描电镜观察水镁石纤维水泥石的微观形貌,进而探讨了水镁石纤维对水泥石的增强机理。结果表明：①水镁石纤维掺量适当时,水泥浆的应用性能良好;②水镁石纤维显著增强水泥石力学性能,水镁石纤维掺量为5.0%（质量分数）时,水镁石纤维水泥石的28 d劈裂抗拉强度、抗压、抗折强度较之纯水泥石分别提高32.8%、15.3%和32.2%,而其弹性模量较之空白试样水泥石降低34.5%;③水镁石纤维的亲水性良好,可在水泥石中乱向分布形成三维网络结构,通过拔出耗能作用和桥联作用控制了微裂纹的产生和发展,增强了水泥石力学性能。     

高温水泥浆降失水剂DRF-120L的制备及评价

目前国内使用的合成聚合物类降失水剂普遍存在抗高温、抗盐能力差的问题,为解决这一问题,从分子结构入手,优选出性能优异的聚合单体,采用水溶液自由基共聚合法制备了抗高温、抗 盐降失水剂DRF-120L。DRF-120L分子主链上引入了磺酸基及双羧基等多种官能团,提高了降失水剂对水泥粒子的吸附能力,从而提高了降失水剂在高温下控制水泥浆失水的能力。分别考察了引发剂加量 、反应温度及单体浓度等因素对降失水剂性能的影响,确定了聚合反应的最佳合成条件,制备出了抗温达到200 ℃的降失水剂DRF-120L。DRF-120L在高温下能将?水水泥浆及含盐水水泥浆API失水量控制 在100 mL以内且对水泥石的强度发展无不良影响;以DRF-120L为主剂的常规密度水泥浆及高密度水泥浆均具有良好的综合性能,能够满足高温深井固井的需要。     

抗高温耐盐 AMPS/AM/AA 降失水剂的合成及其性能表征

以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)为单体,采用新型偶氮类引发剂(V50)合成了AMPS/AM/AA三元抗高温耐盐油井水泥降失水剂,通过设计正交实验,确定了共聚物的最佳合成条件为：AMPS/AM/AA的摩尔比为45∶45∶10,聚合反应温度为60℃,单体质量百分数为9%,引发剂摩尔百分比为0.60%,反应介质pH值为8;反应时间4 h。通过红外光谱分析验证了三元共聚物的结构;采用DSC与TG证实了三元共聚物在300℃具有较好的热稳定性;水泥浆性能测试表明,该降失水剂能够在180℃/6.9 MPa、饱和盐水中,控制水泥浆API失水量小于100 mL。     

低密度高强度水泥浆体系研究

低压易漏地层在固井过程中易发生漏失,因此低压易漏地层固井要求降低水泥浆密度.介绍了一种能满足低压易漏地层的密度为1.20～1.50g/cm3低密度高强度水泥浆体系,该体系引入了一种根据紧密堆积理论开发的增强材料DRB- 1S,DRB- 1S能够使漂珠低密度水泥浆体系具有良好的稳定性及密实性.低密度高强度水泥浆性能评价结果表明:该水泥浆体系稠化时间易调,失水量低于50mL,24h抗压强度高于10MPa,体系稳定,满足固井施工要求.     

接枝改性聚丁二烯胶乳胶乳的制备及其在水泥基复合材料中的应用

针对目前固井用胶乳抗盐能力和冻融稳定性差、增韧能力不足及综合性能欠佳的问题，以苯乙烯（St）为硬单体，聚丁二烯胶乳（PB）为种子软单体结合新型的功能单体，采用乳液接枝聚合方法合成了耐高温抗盐、冻融稳定性良好和增韧能力强的固井用胶乳HTL-100L。通过微观结构分析表明，各单体均参与了反应，分子结构高温下稳定，耐温能达到420℃左右。HTL-100L在硅酸盐水泥基复合材料中应用性能测试结果表明：HTL-100L显著提高了纯水泥的韧性，弹性模量降低近一倍，且其硅酸盐水泥石的强度发展良好。HTL-100L适用温度范围广（80~180℃），体系易调整和控制，综合性能良好，能够解决常规固井用胶乳存在的问题，改善油井水泥基复合材料的综合性能。     

韧性材料对页岩气压裂井水泥环界面完整性影响

目的 提高页岩气井多级压裂过程中水泥环界面完整性。方法 针对4种在页岩气井中使用的水泥浆体系,基于水泥环完整性评价装置,开展在循环压力条件下水泥环界面完整性实验。采用高精度流量计、扫描电镜和核磁共振等监测手段,定量检测环空气窜速率,探索水泥环在加载前后的微观结构变化。根据实验装置基础参数,采用有限元方法模拟循环加载过程水泥环界面的损伤演化情况。结果 常规水泥浆、18%(均为质量分数)胶乳剂水泥浆、36%胶乳剂水泥浆、18%胶乳剂加1%增韧剂水泥浆,其环空气窜速率分别为722、300~677、20~45、10~25 mL/min。经循环载荷作用后,常规水泥浆在水泥环本体出现明显径向裂缝和界面微环隙,且水泥浆水化产物较疏松;36%胶乳剂水泥浆仅在水泥环界面产生较小的微环隙,水化产物在界面处较致密,水泥石孔径较小。在循环载荷作用下,水泥环界面孔隙显著增加,界面处产生塑性应变并不断增加。结论 胶乳剂和韧性剂材料可有效填充水泥颗粒之间的间隙,降低水泥石孔径尺寸。胶乳剂通过改善水泥环的微观形态结构,避免在本体产生裂缝,提高了界面密封性能。增韧剂对水泥颗粒产生较强的粘结作用,与胶乳剂的配合使用进一步增强了水泥环界面的密封效果,两者共同作用可显著提升水泥环空密封能力。在循环载荷作用下,水泥环界面易形成微环隙,为环空气体提供了窜流通道,造成环空带压。现场采用添加18%胶乳剂加1%增韧剂的韧性水泥浆体系开展固井施工,水泥石力学性能能够满足水泥石强度大于30 MPa和弹性模量小于7 GPa的性能要求。同时,使用韧性水泥浆的井段固井质量也较好,后续压裂施工过程也未见环空带压问题。通过合理优选韧性水泥浆添加剂含量,能够为环空提供良好的密封效果,提升水泥环的密封完整性。