高H_2S气体环境下固井水泥石防护技术研究

为了改善油井水泥石在高H_2S气体环境下抗腐蚀能力,提高水泥石长期密封完整性,采用无机超细硅质材料和聚合物防腐材料复配的方式,形成了防腐蚀复合材料WJ-1。通过对水泥基浆、加有复配的防腐蚀材料的水泥浆体系进行了H_2S腐蚀性能评价,测定了腐蚀前后水泥石抗压强度、渗透率等性能和微观形貌及腐蚀物相分析。结果表明,液相腐蚀比气相腐蚀更严重;抗腐蚀复合材料WJ-1提高了水泥的紧密堆积和密实度,降低了钙硅比和水泥石的渗透率,能够明显增加水泥石的抗H_2S腐蚀能力,并且所开发的抗腐蚀水泥浆体系具有良好的流变、稳定、抗温、防窜、低失水等综合性能。     

防CO2腐蚀水泥浆在神华CCS示范项目中的应用

从热力学和动力学角度研发出了防腐蚀外掺料BCE-750S,并分别从水泥石的腐蚀深度、渗透率、抗压强度方面对BCE-750S的防腐蚀性能进行了室内评价.结果表明,BCE-750S水泥浆具有显著的防CO2腐蚀能力,将BCE-750S按40％～60％的比例外掺到油井水泥中,可有效提高水泥石对CO2的防腐蚀能力,降低腐蚀深度和渗透率,使抗压强度提高50％以上.结合现场情况,优化设计出适合于CCS(CO2捕获与封存)项目的防腐蚀水泥浆体系,在中神注l井、中神监1井φ139.70 mm尾管及回接固井得到成功应用,对90％以上的目标层位实现了有效水力封隔.     

防H2S 和CO2 酸性气体腐蚀水泥浆体系研究与应用

在抗高温水泥浆体系中加入惰性防腐材料以及具有防窜特性的水泥外加剂，采取抗腐蚀材料和防窜材料相配合的方式，形成了抗高温防腐蚀水泥浆体系，满足了大港油田在深部储层富含H₂S、CO₂ 地层的固井需求。通过对水泥基浆、防窜水泥浆、加有抗腐蚀剂的防窜水泥浆的抗H₂S和CO₂ 腐蚀性能进行评价，并分别从水泥浆综合性能、防窜能力、对界面胶结强度的影响等方面，分析了抗高温防腐蚀水泥浆体系的抗腐蚀能力以及工程可应用性。实验结果表明:加入抗腐蚀材料的防窜水泥浆体系明显地增加了水泥石的抗腐蚀能力。抗高温防腐蚀水泥浆体系在千米桥潜山千4-18 井的成功应用，也表明该套防腐水泥浆体系能够保证固井质量，实现层间有效封隔，满足工程要求。      

耐酸性气体腐蚀水泥添加剂DC206的研制及性能评价

为了满足酸性油气田勘探开发的需要,在系统分析CO2和H2S在湿环境下腐蚀水泥石机理的基础上,开发了DC206防腐蚀剂。室内性能评价试验表明,在常规水泥浆中加入DC206,经CO2或H2S腐蚀21 d后,水泥石的强度损失和渗透率增高趋势得到有效抑制,与基本水泥相比有较大改善。通过分析腐蚀产物和水泥石微观结构可知,DC206的主要作用机理是:DC206首先消耗掉水泥石中的Ca(OH)2,降低了水泥石碱度,使水泥石在CO2和H2S环境下的腐蚀反应速度大大降低;在CO2腐蚀环境下DC206能够有利于腐蚀产物CaCO3转向方解石结晶,而方解石的晶体排列紧密,可提高水泥石强度,降低其渗透率;在H2S腐蚀环境下,由于DC206消耗掉水泥水化产生的Ca(OH)2,使H2S不能直接与Ca(OH)2反应生成具有膨胀作用的二水石膏,从而能减少水泥石中的裂纹,降低渗透率。      

高温下H2S气体腐蚀水泥石机理研究

海相天然气气藏中多含有浓度较高的硫化氢气体,普光气田天然气中H2S含量达到15%,在湿环境下,H2S对水泥环的腐蚀性强。通过实验分析了H2S分压14 MPa,95、130和150℃湿环境下,H2S对水泥石的腐蚀规律;对比了腐蚀前后水泥试块的抗压强度、渗透率、矿物组成和微观结构。研究认为:在中低温区H2S腐蚀水泥石的主要产物是CaSO4.2H2O和AFt(钙矾石);在高温区H2S腐蚀水泥石的主要产物是CaSO4、莫莱石和不定形SiO2;腐蚀后的水泥试块强度降低,渗透率升高;在中低温区水泥石试块膨胀开裂严重,在高温区开裂程度较低;H2S的腐蚀程度随分压的增大而增加;添加胶乳可有效降低水泥石的开裂。     

气态二氧化碳对气井固井水泥石的腐蚀分析

通过分析和测量水泥石腐蚀后的微观结构、抗压强度、渗透率以及腐蚀量,研究了不同分压、时间、温度下CO2腐蚀对水泥石性能的影响。结果表明:CO2对水泥石产生腐蚀作用的本质在于CO2与水泥的水化产物相作用生成CaCO3等物质,破坏了水泥石的原有组成和微观结构,导致腐蚀后水泥石的抗压强度下降,渗透率增大;随着腐蚀时间、CO2分压和腐蚀温度的增加,腐蚀后的水泥石抗压强度降低、渗透率增大、腐蚀率增加。提出了设计抗CO2腐蚀性固井水泥浆体系的基本方法。研究气态CO2对水泥石的腐蚀规律,对于开发和设计抗CO2腐蚀性固井水泥浆体系、提高油气田开发效益等都具有重要意义。     

利用水溶性聚合物防止油井水泥H2S腐蚀的研究

基于水泥石防腐机理,合成出一种水溶性低分子聚合物FH,其遇强酸固化成膜.将FH加入水泥浆后,能有效阻止H<,2>S气体的入侵.对常规水泥、加砂水泥和掺有水溶性聚合物FH的加砂水泥进行H<,2>S腐蚀试验,测定水泥石被腐蚀7 d后的外观变化、腐蚀深度和抗压强度的变化,通过扫描电镜观测、X-射线衍射分析研究了水泥石受腐蚀后的微观结构与成分.结果表明:水溶性聚合物FH能够明显地改善水泥石的抗腐蚀性能,与石英砂复配使用能达到较理想的防H<,2>S腐蚀效果,腐蚀7 d后水泥石抗压强度变化率仅为5.2%;FH的配伍性好,能与多种外加剂配伍使用,除对早期强度略有影响外,对水泥浆体系无较大影响,掺有水溶性聚合物FH的加砂水泥浆综合工程性能良好.     

一种适合油气井防砂堵水的渗透性水泥的研究

渗透性水泥主要用于油气井的防砂和堵水作业.采用渗透性水泥进行防砂、堵水施工后,渗透性水泥石将受到地层水的腐蚀和油流的冲刷,这将对水泥石的渗透率和抗压强度造成极大影响,使渗透性水泥的防砂、堵水有效期缩短.以微细水泥、石英砂为基本材料,增渗剂A、分散剂SXY和降失水荆HS-2A等为外加剂,配制出了一种适合油气井防砂、堵水的渗透性水泥浆.该渗透性水泥最关键的组分是钝化铝粉和多种高分子的复配物--增渗剂A.增渗刺A能改善水泥石内部的孔隙结构,使水泥石包含大量连通性孔隙,从而提高了水泥石的渗透率.室内模拟试验结果表明,该渗透性水泥的性能良好,能满足注水泥施工要求,能够耐碱、油、盐水的侵蚀,水泥石能抵抗5 MPa压差内的油流冲刷.     

提高油井水泥石抗CO2腐蚀外掺料的性能

为提高油井水泥石抗CO2腐蚀的能力,进而提高油气藏开采质量和油井开采寿命,开发了抗CO2腐蚀外掺料F1。通过测试水泥石腐蚀前后抗压强度、渗透率、孔结构（MIP法测定）等性能及分析水泥石样品微观形貌和其腐蚀产物,评价了掺入F1水泥石的抗腐蚀性能。结果表明:在CO2分压2 MPa、150 ℃腐蚀介质中养护28 d,掺入抗CO2腐蚀外掺料F1能够明显提高水泥石的抗CO2腐蚀性能。主要表现为:水泥石试块腐蚀后的抗压强度较未腐蚀水泥石试块有所提高;与原浆加砂水泥石相比,水泥石总孔隙率明显降低,且孔径分布趋于无害孔化（50 nm）;水泥石在7 MPa驱替压力下的水驱渗透率为0（原浆加砂水泥石的渗透率为0.91×10-3μm2）。F1的掺入使水泥石生成结构稳定的铝取代的雪硅钙石,有利于水泥石抗CO2腐蚀能力的提高。      

抗腐蚀水泥浆体系研究

CO2、H2S等酸性腐蚀介质对油气井水泥环密封效果的影响,会导致套管腐蚀,减少油井寿命,为了改善和提高水泥石在酸性介质下的长期结构完整性和密封性,研究了抗腐蚀水泥浆体系.通过室内试验,对9种配方水泥浆成型后的水泥石块进行了不同龄期的CO2、H2S腐蚀,测定其抗压强度、渗透率和腐蚀深度,并进行了反光显微镜、X射线衍射分析.优选出了抗腐蚀水泥浆主要添加剂WG,同时对井下水泥石腐蚀机理进行了探讨,通过综合分析,优选出了抗腐蚀的低密度水泥浆配方,该抗腐蚀水泥浆体系不但具有抗腐蚀性,还具有良好的防气窜、降自由水、浆体稳定等综合性能,可满足不同井深条件下的固井作业需要.     

Microwave Preparation of SiO2-B2O3-Na2O-K2O-CaO-Fe2O3-TiO2 Glass System

This study reports preparation of glass composition （54.50 wt.%） SiO2, （10.80 wt.%） B2O3, （14.20 wt.%） Na2O, （1.20 wt.%） K2O, （6.00 wt.%） CaO, （4.00 wt.%） Fe2O3 and （9.30 wt.%） TiO2 by melt quenching method using direct microwave heating and conventional resistive heating. Study of dielectric loss factor of the glass as function of temperature illustrated increasing loss factor above 370 ℃, 550 ℃, 650 ℃ and 900 ℃, indicating enhanced microwave absorption by the glass at above these temperatures. Chemical analysis results of both the glasses depicted more volatilization loss of volatile ingredients in conventional heating. The study of chemical durability was performed from leachate analysis describing less leaching of Na2O, K2O and other constituents from glass melted in microwave furnace. Glass transition temperatures （Tg） were found to be 576.3 ℃ and 569.5 ℃ for glass melted in conventional and microwave heating route, respectively. Laboratory experiment of glass melting utilizing microwave energy as an alternate heating source demonstrated 70%-75% electrical power saving.     

川克

柴达木盆地北缘地区地层条件复杂,机械钻速低,钻井周期长,严重影响钻井效果。通过冷深     

TiO_2对H_2S/SO_2的作用特性

采用程序升温脱附(TPD)和程序升温电导(TPEC)两个平行的测量方法以及红外(IR)研究了TiO_2对H_2S/SO_2作用过程中化学和电导特性的变化。发现TiO_2可和H_2S、SO_2发生化学反应,Al_2O_3则不能。在大于200℃时,H_2S在TiO_2上可转化为S、H_2O和SO_2,SO_2可被氧化为SO_3。有趣的是,在经预还原处理的TiO_2上,H_2S可分解生成H_2,SO_2可被还原为S。在转化过程中,TiO_2本身的电导发生相应的变化。另外,H_2S和SO_2在TiO_2上比在Al_2O_3上容易脱附,不易发生硫酸盐化,因此,TiO_2在Claus反应中比Al_2O_3催化剂有更优良的催化性能与TiO_2中钛的变价有关。     

2-苯基环己硫醇在γ-Al2O3和SiO2负载的WS2催化剂上的脱硫反应

合成了2-苯基环己硫醇(2-PCHT);通过等体积浸渍法制备了分别以γ-Al₂O₃和SiO₂作载体的WS₂催化剂,采用X射线衍射(XRD)、N₂物理吸附和透射电镜(TEM)技术对催化剂进行表征。在临氢和非临氢(Ar)条件下研究了2-PCHT在WS₂/ Al₂O₃和WS₂/SiO₂催化剂上的脱硫反应。结果表明：在240 ℃和5.0 MPa H₂条件下,2-PCHT在WS₂催化剂上主要通过β消除、氢解和脱氢3条平行路径脱硫,其中β消除和氢解并重,β消除反应速率快于氢解;非临氢条件下,主要通过β消除、C-S键均裂(或氢解)及脱氢3条平行路径脱硫,并以β消除为主;哌啶对β消除路径的抑制作用最大、对脱氢路径作用次之,但对氢解几乎没有影响,并促进了C-S键均裂;WS₂/ Al₂O₃的反应活性优于WS₂/SiO₂,可能与其活性组分的分散度较高有关;临氢条件下,2-PCHT的反应动力学可以用假一级模型描述;但其在非临氢条件下则不能用简单的幂函数拟合,可能归因于环烷基C-S键断裂机制的复杂性。     

2’-羟基联苯基-2-次膦酸的合成

以2-羟基联苯(OPP)和三氯化磷为原料,采用两步法合成了新型阻燃剂中间体2’-羟基联苯基-2-次膦酸(HBP)。通过正交实验确定的适宜工艺条件为:m(催化剂):m(OPP)=0．006:1,n(PCl3):n(OPP)= 1．4:1;PCl2先在80℃滴加70％,剩余部分在180℃滴加,然后升温到220℃并维持反应2 h。在上述条件下,OPP的转化率达99％以上,HBP收率达93％以上,产物经熔点测定和红外表征确认。     

2''''-羟基联苯基-2-次膦酸的合成

以2-羟基联苯（0PP）和三氯化磷为原料，采用两步法合成了新型阻燃剂中间体2′-羟基联苯基2-次膦酸（HBP）。通过正交实验确定的适宜工艺条件为：m（催化剂）：m（OPP）=0．006：1，n（PCl3）：n（OPP）=1.4：1；PCl3先在80℃滴加70％，剩余部分在180℃滴加，然后升温到220℃并维持反应2h。在上述条件下，OPP的转化率达99％以上，HBP收率达93％以上，产物经熔点测定和红外表征确认。     

用SO_4~(2-)/TiO_2-SnO_2-Al_2O_3超强酸合成DOP

合成了复合固体超强酸 SO42 - /Ti O2 Sn O2 Al2 O3 ,将用于催化合成 DOP,气相色谱分析表明 ,DOP的含量达 99.8% ;催化剂连续使用 1 0次后 (每次 3h) ,苯酐 3h的酯化率由初次的 99.3%变为 98.4 % ,经再生处理 ,再连续使用 1 0次 ,苯酐 3h的酯化率由初次的 99.4 %变为 99.2 % ;催化剂较好的制备条件为 :Ti/Sn/Al=1 /1 /3,硫酸处理液浓度 =0 .0 5mol/L,焙烧温度 =70 0℃ ,焙烧时间 =3h;该催化剂还具有沉降速度快 ,易与产物分离 ,耐水性强等特点     

硫化氢,二氧化碳在甲基二乙醇胺水溶液中平衡溶解度的改进模型

根据拟平衡常数的概念，用Ｈ２Ｓ（或ＣＯ２）－ＭＤＥＡ－Ｈ２Ｏ体系的试验数据回归得出单一体系的平衡常数，由此推导出Ｈ２Ｓ－ＣＯ２－ＭＤＥＡ－Ｈ２Ｏ体系的平衡溶解度数学模型，并根据计算结果对影响ＭＤＥＡ吸收的各种因素进行分析。该模型考虑了胺液浓度对拟平衡常数的影响，其应用范围较广，精度较好