新疆油田废弃水基钻井泥浆固化处理技术研究

针对新疆油田的水基废弃钻井泥浆含有重金属,石油类,有机物的特点,采用水泥和粉煤灰为固化剂对废弃泥浆进行固化处理研究。探究了固化剂的配比、固化时间以及添加剂的种类与抗压强度、浸出液p H及COD的关系。结果表明,当水泥与粉煤灰的质量比从1:7增大到5:4时,固化体的抗压强度从0.25 MPa增大到1.2 MPa,浸出液p H从11.14升高到12.54。当水泥与粉煤灰的质量比是5:4时,固化时间从7 d延长至35 d,固化体抗压强度从1.2 MPa增加到3.6 MPa,固化体浸出液的p H从12.54降低到9.87。不同配比固化剂和添加不同添加剂,其浸出液COD值都小于100 mg/L。     

塔里木油田水基废钻井液无害化固化技术研究

针对塔里木油田水基废钻井液采用常规固化方法固化处理后，固化产物浸出液中污染物难以达标，特别是色度和COD值严重超标的情况，提出先破胶处理后再进行固化的工艺技术。通过大量实验，研究出了2种效果较好的破胶剂（SW-A、SW-B）和固化剂的配方，并优选出了破胶剂的最佳加量。SW-A适用于塔里木油田高密度（2．0g／cm^3）废钻井液，加量为60kg／t；SW-B适用于中密度（1．5g／cm。左右）和低密度（1．2g／cm^3左右）钻井液，加量为40kg／t。固化体强度为0．5MPa时的技术配方：高、中、低密度废钻井液，石灰的加量均为10％，水泥的加量分别为20％、25％和0；固化体强度为1．0MPa的技术配方：高、中、低密度废钻井液，石灰的加量均为10％，水泥的加量分别为25％、40％和40％。利用该固化工艺技术和配方对塔里木油田废钻井液进行处理，固化产物的强度大于0．5MPa时，固化物浸出液中污染物含量达到了国家污水综合排放标准（GB8978-1996）一级标准要求。     

含油污泥固化剂FL的研制与应用

针对废水池中含油污泥的油含量、CODCr及Cr^6＋含量大大超标,固体含量较高,采取固化法进行处理。本研究以有机固化剂和无机固化剂复配,其中有机固化剂为改性脲醛树脂,无机固化剂由水泥、粉煤灰和烧碱组成,制备了固化剂FL。确定了固化剂FL的最佳配方：2．0％改性脲醛树脂＋10％水泥＋8％粉煤灰＋0．5％烧碱,固化时间为2d,室内固结体抗压强度大于2．0MPa。现场试验表明,施工2d后,固结体抗压强度大于1．5MPa,固结体浸泡24h后,浸出液的有害成分含量均低于排放标准,则固结体可就地掩埋。     

酸化废水固化处理实验研究

针对酸化废水COD去除处理难度较高的特点,提出对酸化废水进行固化处理。通过固化实验研究;得出了固化处理配方。即水泥基固化配方为水泥35％(ω),石灰10％（ω）,粉煤灰20％(ω);石灰基固化配方为石灰35％(ω),水泥15％(ω),粉煤灰10％(ω,下同)。实验结果表明,酸化废水经固化处理后,固化物稳定性好,固化产物浸出液中COD和重金属铬离子的含量都达到了国家标准要求。     

探井残余压裂液固化处理实验研究

采用普通硅酸盐水泥和生石灰作固化基材，固化处理南阳油田探井残余压裂液，固化剂最佳配方为30％普通水泥＋20％生石灰＋0．5％－1％助凝剂＋2％吸水剂＋10％加重剂，可得到初凝时间适当，抗压强度较好的固化块。毒性浸泡实验表明，重金属和COD值得到最大程度的降低，完全达到对环境无害的要求。     

废弃钻井液固化研究

生物毒性实验结果表明，大庆油田常用的钾基聚合物钻井液和两性复合离子聚合物钻井液无可检测毒性，但毒性组分和有害项目测试结果表明，它们均有潜在的毒性危害，必须进行处理，研究了废弃钻井液固化剂和固化工艺，提出固化剂配方为（5％－15％）疏松剂＋（5％－18％）硬化剂＋（1％－10％）吸收剂＋（1％－3％）破胶剂，评价了固化效果，固化物抗压强度为0．2－1．0MPa，孔隙度为28％－48％，pH值为7－9Cl^-浓度在2000mg/L，在清水中浸泡不造浆，不存在再次处理的可能性，表明固化处理后钻井液毒性组分得到很好的牵制，重金属和部分有机物浸出浓度及COD值很大程度地降低，完全达到对环境无害的要求，固化物的孔隙结构与土壤相似，有利于作物根部呼吸和过多水分蒸发及地表水下渗，能够很好地满足土地复耕需要。     

可形成渗透性封堵层的水泥浆堵剂及其应用

针对胡庆油田地层特点，为控制高渗透带吸水强度，改善吸水剖面，防止出砂，研制了可形成渗透性封堵层的一种水泥浆堵荆。优选出了堵荆的基本配方：100％等量的G级水泥＋金属离子平衡刺＋15％～25％增孔剂＋3％～8％孔隙连通剂＋3％～5％稳定剂。水灰比即水与G级水泥＋金属离子平衡剂的质量比为1．67--1．000加入稳定剂使水泥浆的析水率降至2％～0％。在基本配方范围内改变功能助荆用量时，水泥浆在85℃、20MPa下养护48小时后的固化体水相渗透率在0．022-0．080时范围，抗压强度在5．1～9．5MPa范围。养护温度由70℃升至150℃时，固化体抗压强度升高，水相渗透率不变。水泥浆常温初凝时间随水友比增大而缩短，85℃初凝时间随缓凝荆加量增加而延长，加量0．596时可达310-460min。该渗透性水泥封堵技术已成功用于胡庆油田3口注水井的调剖。详细介绍了H19．12注水井与2口油井的地质概况和连通情况，堵菜注入工艺，调剖后注水井剖面改善、油井增产情况。图2表5。     

塔里木油田废钻井液固化技术研究

针对塔里木油田废钻井液采用常规固化方法固化处理后,固化产物浸出液中污染物难以达标,特别是色度和COD超标严重的实际情况,提出了先破胶处理后再进行固化的工艺。通过大量实验研究确定出了分别适合于塔里木油田高密度（P〉2．0g／cm^3左右）、中密度（ρ=1．5g／cm^3左右）和低密度（ρ=1．2g／cm^3左右）钻井液的破胶剂和固化剂的配方。通过该工艺和配方对塔里木油田废钻井液进行处理,固化产物的强度超过0．5MPa以上,固化物浸出液中污染物含量达到国家污水综合排放标准（GB8978—1996）一级标准要求。     

蒸汽吞吐井糠醇树脂固砂剂的室内研究

针对高温蒸汽吞吐井由于出砂导致地层不稳定的问题，研究了以糠醇预聚体（KAR）、乙酸乙酯（AC-2）和硅树脂（M15）为主要成分的高温覆砂，并考察了单剂加量、剂砂比、固化温度和固化时间对高温覆膜砂固结强度和渗透性能的影响。试验表明：随着刑砂比的增大、固化时间的延长、砂粒粒径的增大、渗透率的升高，固砂体抗压强度降低。通过研究筛选出了胶结剂组成：80．0％KAR＋8．0％AC-2＋8．0％M15＋0．8％KH550＋3．2％苯甲磺酰氯（SC-2），在试验条件下固砂体抗压强度大于9MPa，渗透率大于0．2μm^2，且固砂体的耐介质性较好。     

含油污泥固化处理技术研究

通过直接加入促凝剂,对大庆油田采油四厂的含油污泥进行了固化处理,评价了含油污泥固化物的环境安全性能.结果表明,促凝剂 B加量为10%时,含油污泥固化物抗压强度为4.23 MPa,其浸出液各项指标均达国家污水综合排放标准,完全满足安全土地填埋处理的要求,并且该技术在经济上可行.     

地聚物基油气井固泥材料

地聚物是一类由碱激发剂和胶凝材料制备而成的、由SiO₄和AlO₄四面体单元组成的具有三维立体网状结构的无机聚合物材料。该类材料具有力学性能优异、与无机基材黏结强度高和流动性良好等特点。针对油气井中残余的泥饼导致水泥浆无法有效黏结“固井二界面”的问题,通过添加偏高岭土MK与油井钻井液中的黏土同构地聚物达成油井固泥效果。通过水玻璃和偏高岭土制备了低黏度、高渗透率的地聚物基固泥材料。该地聚物基固泥材料的玻璃模数为1.5,MK添加量为2.5%,其在常压和高压环境下均能渗入泥饼;经90 ℃固化10 h后泥饼的抗压强度分别为3.0 MPa和1.0 MPa;同时,固化后的泥饼能提高固井二界面的胶结性能,“地层-水泥”界面和“套管-水泥”界面的胶结强度分别为0.6和1.0 MPa。X射线衍射分析结果表明,MK的加入虽然无法改变最终固化后泥饼的结晶性能,但适量加入MK能提高胶凝材料的含量,从而进一步提高固化后泥饼的抗压强度和胶结强度。      

一种新型含油污泥调剖剂的研制

为了解决含油污泥的处理问题,在对现河采油厂的含油污泥进行成分分析和粒径测定的基础上,以含油污泥为主剂、稀土矿粉为固化剂,研制了一种含油污泥堵剂。通过抗压强度的测试,该堵剂养护3 d的抗压强度在1 MPa以上。封堵性能实验结果表明,该调剖剂岩心封堵率在99%以上,突破压力在8 MPa以上,具有较高的封堵强度。耐冲涮实验表明,在经过200℃水蒸汽冲刷100倍后,渗透率和堵塞率均没有大的变化,说明该调剖剂具有较强的耐高温性能。研制的含油污泥调剖剂可以用于注水井的调剖、蒸汽吞吐井的封堵汽窜,预期现场应用会有较好的效果。     

改性高铝水泥浆的负温硬化性能及其增强机制

针对负温环境下固井水泥浆水化反应减缓甚至停滞,导致固井施工难以进行的问题,开展了改性高铝水泥浆的硬化特性优化和早期强度的增强机制研究。在0,–10和–18 ℃温度下,进行了改性高铝水泥浆的凝结时间、流动度及抗压强度等性能对比试验,研究了负温环境下水泥浆关键性能的变化规律及与凝结时间调节剂SCEG之间的关系;在分析水化产物物相组成和微观结构的基础上,研究了水泥浆负温硬化机制,并通过添加石膏促进AFt生成来提高水泥石的抗压强度。试验表明:–18～0 ℃温度下,改性高铝水泥浆中添加占水泥质量0～3%的SCEG,该水泥浆可在0.3～6.0 h内硬化;该水泥浆24 h抗压强度达9.7～11.2 MPa,添加占水泥质量10%～15%的石膏后,水泥石抗压强度可提高30%左右。XRD测试发现,负温环境下水泥水化矿物主要为铝酸盐熟料而非硅酸盐熟料,产物主要为Ca₂Al(Al,Si)₂O₇、AFm、AFt及少量硅酸盐水化产物C–S–H,且AFt含量越高,水泥石抗压强度越高。研究表明,改性高铝水泥具有良好的负温硬化能力,添加适量的石膏可提高水泥水化产物中AFt的含量,有助于提高水泥石的抗压强度。      

低温下物理和化学激发对矿渣活性的影响研究

低温条件下矿渣活性低、水化慢。为提高低温下矿渣的活性,通过室内试验,测试了物理粉磨对矿渣粒径分布和矿渣水泥石强度的影响、化学激发剂对矿渣水泥石强度的影响,研究了物理激发和化学激发对矿渣活性的影响。研究表明,粉磨后矿渣的比表面积由0.718 m2/cm3增大到2.181 m2/cm3,水泥石在10 ℃温度下养护24 h的抗压强度由0 MPa增至6.6 MPa;随着化学激发剂 JFJ-1 加量的增加,矿渣水泥的抗压强度先增大后减小,JFJ-1 的最优加量为4%。养护温度为10 ℃时,采用矿渣配制的密度为1.30 kg/L的低密度矿渣水泥浆体系养护24 h后的水泥石强度达6.8 MPa,渗透率0.014 5 mD。而相同的养护温度下,密度为1.92 kg/L的G级水泥浆养护24 h后的水泥石强度为1 MPa,渗透率为0.044 2 mD。由此可知,物理粉磨及化学激发剂对矿渣的活性均有较好的提高效果。      

北极永久冻土层固井水泥浆

近年来,北极地区石油勘探开发进度明显加快,市场前景良好。针对北极永久冻土层最低温度达-9℃的超低温以及该地区作业时间宝贵的问题,要求水泥浆体系在负温环境下候凝时间短且24 h有强度发展。通过研发低温胶凝材料C-SE8和缓凝剂H10S,并复配G级油井水泥和其他添加剂,分别用淡水、海水和14% NaCl溶液配制超低温水泥浆体系。评价结果表明,密度为1.50 g/cm3的水泥浆在-10℃下的24 h抗压强度可达3.6 MPa以上,密度为1.90 g/cm3的水泥浆在-10℃下的24 h抗压强度可达6.8 MPa以上;该体系适用温度为-10℃～30℃,浆体具有良好的流变性能,且稠化时间易调整,满足北极永久冻土层固井施工要求。      

四川长宁页岩气速凝水泥浆体系研究与应用

针对四川页岩气钻进过程中表层易发生失返性漏失,钻井液堵漏效果不佳的情况,研发了液体促凝早强剂ZQ-3、无色无毒液体分散剂ZF-A,形成速凝水泥浆体系。评价了2种外加剂混合液不同加量下速凝水泥浆的性能。实验结果表明,混合液使水泥浆具有良好的流变性能;能显著缩短水泥浆的稠化时间,30℃下混合物加量为3%时,速凝水泥浆与原浆稠化时间之比为0.43;同时显著提高了水泥石早期抗压强度,4 h抗压强度大于3.5 MPa,8 h抗压强度大于8MPa,表现出优异的低温早强效果。该速凝水泥浆在四川长宁区块页岩气现场应用效果显著,候凝时间由原来的14 h缩短至4～8 h。现场应用7口井,施工24次,全部顺利施工,累计缩短候凝等待时间200 h以上。      

海洋废弃钻井液处理技术研究

针对滨海-6井废弃钻井液的特点,提出了破胶—固液分离—固化的思想.通过实验优化破胶剂、絮凝剂、固化剂配方.实验结果表明:100 mL废弃钻井液破胶剂加量为2 g,絮凝剂为2 gAS +2.5％ HPAM溶液(质量分数0.1％),固液分层现象明显、出水水质透明.固化剂的加量为1.5％CJ-1、27.7％水泥、7.7％ C...     

二连盆地低阶煤层超低密度水泥浆固井技术

为解决二连盆地低阶煤层常规低密度水泥浆固井漏失严重、返高低等难题,针对该煤矿区微裂缝较发育、岩层强度低导致承压能力低的特点,研发出一套超低密度水泥浆体系,配套使用的稳定增强材料解决了配制超低密水泥浆时易出现的微珠上浮、水泥下沉的分层离析现象,同时分析了水泥浆体系失水对煤储层的影响。该超低密度水泥浆的现场应用密度最低达1.06 g/cm3,流动度控制在19～20 cm,析水为0 mL,30℃稠化时间控制在1.5～4.5 h,API失水量小于50mL,24 h抗压强度大于3.5 MPa,72 h抗压强度大于6.0 MPa,综合性能优良。该超低密度水泥浆体系已在华北油田的二连盆地应用5井次,均实现了单级固井返至井口的要求,固井质量合格率为100%。