一种新型材料固井水泥石的抗高CO2分压腐蚀性能评价

井下高温、高CO₂含量条件使水泥环长效封固周期寿命缩短,水泥环完整性保障难度增大,由于在较高的压力环境下CO₂呈现低黏度、高扩散性和高压缩性的超临界特性,会加剧水泥石的腐蚀。本文与常见的6种防腐材料进行防腐性能对比测试,研发了可用于井下高温、高CO₂分压环境中的一种新型防腐材料。室内实验结果表明,新型火山灰混合材料由于二次水化反应消耗Ca(OH)₂提高水泥石长期强度,且电镜下微观观察分析,新型火山灰混合材料水泥石渗透率更低,CO₂环境中养护30 d后水泥石表面仍存在CaSiO₃,表明侵蚀仍在表层进行。新型火山灰混合材料的水泥石具有30 d腐蚀深度1.17 mm、抗压强度衰退率2.6%、渗透率变化率2.1%更好的抗CO₂腐蚀能力,且具有良好的综合施工性能。     

油田固井堵漏技术研究进展

井漏是石油钻井过程中经常遇到的井下复杂问题,钻井过程中发生漏失的井或下套管过程中有漏失的井,固井质量都难以保证,科学的堵漏评价方法和堵漏材料的选择一直是行业的技术难题。本文基于模拟地层裂缝具有“呼吸效应”的原理,开发了动态裂缝堵漏评价仪,依据此评价方法开发了纤维堵漏材料和颗粒级配堵漏材料,通过实验评价,能够有效提高地层承压5MPa以上,现场应用300井次以上,堵漏有效率达95%以上。针对天然裂缝性漏失和现场漏失严重的情况,开发了一种凝胶堵漏水泥浆,通过室内实验评价,凝胶水泥浆流动性好,稠化时间可调,具备现场应用条件。     

耐高温高密度防腐固井水泥浆

深层含酸性气体油气井中,高温、高压含CO₂气体环境易腐蚀水泥石,破坏水泥环密封完整性。为开发具有防腐能力的高温高密度固井水泥浆体系,对水泥浆关键材料进行研究,构建了抗高温高密度防腐水泥浆体系,分析了水泥浆性能和微观形貌。实验结果表明,锰矿粉加重剂能显著提高水泥浆密度,制备的水泥浆体系高温下抗腐蚀能力较好;研究的降失水剂JS18L、缓凝剂H16L在高温下能降低水泥浆失水量,调节稠化时间。将无机复合防腐剂NAM-H、聚合物防腐剂SZ-M2结合使用,作为防腐材料可增强水泥石防腐性能。使用研究的添加剂材料构建密度为1.90～2.20 g/cm3的抗高温高密度防腐水泥浆,水泥浆体系流变性好,稳定性高,失水量小于50 mL,稠化时间在3～5 h可调,满足固井作业要求。高密度水泥石高温下力学性能稳定,防腐能力强,水泥石腐蚀30 d的抗压强度衰退率在25%以内,腐蚀深度小于1.5 mm。该研究成果可为高温高压酸性气井以及二氧化碳地质封存井固井作业提供技术支持。      

微硅固井水泥石的抗CO2腐蚀性能

通过测试腐蚀前后固井水泥石的渗透率、抗压强度和腐蚀深度,评价了不同微硅添加量的固井水泥石的耐蚀性,采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD),分析了微硅固井水泥石的抗CO₂腐蚀性能。结果表明：与空白固井水泥浆相比,添加3%、6%和9%微硅的固井水泥浆的稠化时间缩短了11～38 min,失水量降低了8～27 mL,自由液降低为0,微硅固井水泥石的抗压强度和抗折强度分别提高了11.1%～46.7%和49.8%～104.9%,渗透率降低了0.026～0.046 mD,微硅促进了固井水泥浆的水化过程;当微硅添加量为9%时,腐蚀21 d后微硅固井水泥石的抗压强度衰退率和渗透率变化率分别为8%和16%,微硅的添加提高了水泥石的抗CO₂腐蚀性能,且微硅添加量越高,固井水泥石的抗CO₂腐蚀性能越好;微硅的添加提高了固井水泥石的致密度,在一定程度上降低了固井水泥石的腐蚀程度。