泥浆转化为水泥浆:波特兰水泥转化技术

泥浆转化为水泥浆技术可以避免传统注水泥作业中水泥浆被泥浆污染后所造成的顶替效率低、水泥石胶结强度差等问题,同时减少了对钻井废液的处理。根据转化过程中所用胶结材料的不同,MTC技术可分为两大类:波特兰水泥转化技术和高炉矿渣(BFS)转化技术。本文在调研国内外大量资料的基础上,论述了MTC水泥浆的室内设计步骤,分析了调整其流变性、稠化时间、滤失性和抗压强度的方法及所用外加剂的性能,总结了用波特兰水泥、其它无机水泥以及聚合物胶凝材料转化泥浆的办法,介绍了MTC水泥浆的现场应用情况,较完整地归纳了使用MTC水泥浆固井的独特优势。     

水泥环厚度及力学参数对其应力的影响

固井水泥环厚度是否合理关系到注水泥施工效率和固井质量,同时后期水泥环的力学性能也将会影响到层间的长期有效封隔,因此有必要研究水泥环厚度及力学参数对其应力的影响规律,分析水泥环的厚度敏感性,优化水泥环力学参数。借助弹性力学理论,对水泥环的应力状态进行了分析研究。研究结果表明,内壁处周向应力最大,是其危险应力;最大周向应力随水泥环厚度增大将减小,但其梯度在水泥环厚度小于25.4mm时较大,之后随水泥环厚度增大,最大周向应力梯度逐渐减小直至几乎不变。对于厚度一定的水泥环,其弹性模量越大,周向应力越大;泊松比越大,周向应力越小。该研究结果对水泥环厚度及水泥浆配方的优选有一定的指导意义。     

油井水泥质量检测与水泥浆性能的关系

油井水泥的性能直接关系到水泥浆性能的稳定和油气井的生产寿命。因此,世界各国对油井水泥的质量标准都作了严格的规定。以G级水泥为例阐述了油井水泥质量检测的标准,讨论了水泥化学组成、熟料矿物组成及物理性能对水泥浆工程性能的影响。通过对14种国产G级中抗硫酸盐油井水泥质量检测指标的分析,并针对国内油田在这方面存在的问题,提出了相应的建议。     

水泥塞定位器的研制与应用

为解决注水泥塞作业中的实际问题, 通过对以往事故原因的分析, 研制出一种新型水泥塞定位器。这种水泥塞定位器能准确定位水泥塞的深度, 可以重复使用, 克服了以往的缺点,有较高的使用价值和推广价值。通过与钻杆胶塞的配合使用, 起到了隔离水泥浆和钻井液的作用,实现了水泥塞定位器的准确定位功能, 可减少打水泥塞事故, 提高水泥塞质量。现场应用证明,该工具使用方便, 可操作性强, 完全能够满足固井作业施工要求。     

高固相水泥浆体系研究

为了解决高密度水泥浆中稳定性差与水泥石的抗压强度低两个难题,提出了通过降低液固比来提高水泥浆密度的高固相水泥浆理论,该理论可以有效解决超高密度水泥浆的配制及应用难题,为开发高压油气田提供固井水泥浆技术保障。     

用于防砂的高渗透水泥浆体系

研制出一种能增加水泥石渗透率的增渗剂S-l和KQ-C。S-l是以复杂的天然油溶性有机物为原料自行进行化学改性的固体产物,KQ-C是经过钝化处理的铝粉体系,它可和水泥浆中的碱性物质反应生成氢气的微小气泡,使得原来S-l与S-l不相连的地方,因气泡的产生而相连。并在水泥浆中辅以石英砂、中试纤维、微硅,获得了具有良好浆态性质的防砂用高渗透水泥浆,凝固后的水泥石抗压强度达到7-9MPa。经一定处理后渗透率达到0．5—0．9μm     

膨胀水泥预防压裂井中水泥环的力学破坏研究

针对压裂作业井中水泥环的力学破坏问题,研究利用膨胀水泥来预防该类破坏。利用有限元方法计算了压裂作业时普通水泥环中的最大主应力,并结合水泥环的力学性能分析了其破坏方式,将膨胀应力与最大主应力叠加后得出了膨胀水泥环中的最大主应力,分析了膨胀水泥预防水泥环力学破坏的原理,评价了膨胀应力对套管受力状况的影响。通过室内实验研究了模拟压裂作业时普通水泥环和膨胀水泥环的破坏情况。研究结果表明,压裂作业时普通水泥环的破坏方式为切向拉伸破坏;膨胀水泥产生的膨胀应力可以降低水泥环中的切向拉应力甚至使其转变为压应力,从而可以预防水泥环的力学破坏;膨胀应力会降低压裂作业时套管中的米塞斯应力,不会导致套管的受力情况恶化。实验结果表明,相同模拟压裂条件下,膨胀水泥环未发生破坏,普通水泥环因切向拉伸应力的作用而破坏,验证了使用膨胀水泥预防压裂井水泥环力学破坏的有效性。     

微硅漂珠复合低密度水泥体系的探讨

低密度水泥是解决低压易漏井固井水泥浆漏失的主要途径。研究了微硅漂珠复合低密度水泥体系,分析了该水泥体系的作用机理,并对微硅漂珠复合低密度水泥体系的水灰比与密度的关系、水泥浆配方、流变性、沉降稳定性等性能进行了评价。结果表明,微硅漂珠复合低密度水泥浆体系强度高、滤失量低、自由水含量低及稳定性能好,水泥浆密度为1.30—1.33 g/cm~3。微硅漂珠复合低密度水泥体系克服了漂珠低密度水泥和微硅低密度水泥的缺点,满足了定向井和水平井施工作业对水泥浆的要求。     

油井净水泥浆及水泥石优化措施研究

油井水泥是以水硬性硅酸钙为主要成分的胶凝材料，其水化特性、使用环境和施工工艺决定了净水泥浆具有高失水、高密度和水泥浆凝固后水泥石的体积收缩、高脆性等缺陷，无法满足复杂井的固井要求。通过分析净水泥浆、水泥石缺陷给固井施工和储层带来的损害，提出了解决问题的国内常用的外加剂及其作用机理和水泥浆体系，对不同的井内奈件下选择合适的水泥浆体系和外加剂具有借鉴和指导意义。     

一种生物水泥的研制

膨润土改性水泥具有良好的抗渗性能,但膨润土的掺入会导致水泥的力学性能下降.针对这一问题,文中研究了微生物诱导碳酸钙沉淀对膨润土改性水泥力学性能的改良.通过室内实验,在胶结液浓度一定时,研究了不同菌浓度对水泥抗压强度的影响.结果 表明:当菌浓度(用OD600表示)为2.0时,20％膨润土改性水泥的抗压强度在28 d后增加了74％;水泥中掺入的膨润土占比分别为0,10％,20％,30％,40％时,水泥的强度显著降低,但是加入菌悬液和胶结液养护28 d后,微生物诱导碳酸钙沉淀使膨润土改性水泥的抗压强度分别提高了12％,6％,74％,54％,26％.通过扫描电镜-能谱进行了测试,分析了微生物诱导碳酸钙沉淀对膨润土改性水泥的作用机理,结果表明,碳酸钙的产生和水泥水化膜的破裂是改性膨润土水泥强度提高的主要原因.现场应用显示,生物水泥具有良好的应用价值.由此可见,微生物诱导碳酸钙沉淀是一种绿色环保,可提高膨润土改性水泥强度的有效方法.     

酸溶性水泥的室内研究

介绍了一种新型酸溶性水泥(MC)的基本性能,并研究了该体系在盐酸及土酸中的酸溶性。同时考察了温度、酸液浓度及酸液体积对酸溶性的影响。结果表明MC水泥浆体系与水泥净浆性能接近,但水泥石有明显的体积膨胀,且水泥石能在HCl中完全溶解。因此,可用于油气层漏失的堵漏作业。     

超细水泥用于油田封堵作业

G级油井水泥颗粒粒径较大，限制了其在某些特殊作业中的应用，通过调整G级水泥熟料的化学组成和物理性能，生产出一种新型的超细水泥，该超细水泥平均粒径小于5μm，最大不超过10μm，能够渗入到常规水泥达不到的区域，室内对超细水泥浆不同水灰比下流动度与折水量的变化，流变性，不同添加剂加量下水泥浆性能，温度对初凝时间的影响等进行了实验研究，确定了在45℃时超细水泥用于堵水作业的最佳本比：水灰比为1．3：1，添加剂加量为2％，此时水泥浆具有较强稳定性和较好流动性，初凝时间约为5h，抗压强度为4．21Mpa，可满足现场注入要求，在大庆油田采油八厂18井进行超细水泥堵水报废作业，获得了成功。     

The properties of nanosilica-modified asphalt cement

This study aimed to investigate some engineering properties of asphalt cement modified with different percentages of nanosilica. 60/70 Penetration grade asphalt cement was modified with different percentages of nanosilica (i.e. 1, 3, and 5 wt%) and their properties were evaluated. After evaluating the modified binder using scanning electron microscopy, the penetration grade, softening point, and ductility of the modified binder were measured. Using the penetration grade and softening point, the penetration index of the binders was determined. The results showed that the binder stiffness increases and the ductility and temperature sensitivity decreases with increasing nanosilica content.     

超细水泥封堵剂研究与应用

在油田高含水开发期,不同类型的水窜,水害严重影响采收率,针对普通油井水尼封堵成功率低的问题,进行了超细水泥封堵剂的研究,室内试验结果表明,超细水泥粒径小,对微孔隙的可渗性好,超细水涨浆流变性好,固时间可调,超细水泥石抗压强度高（达40.6MPa) ,且具有微膨胀性,耐久性和耐高温（达315℃）性能等特点,介绍了超细水泥封堵工艺技术,在辽河油田,大港油田的施工应用表明,超细水泥用量少,施工简便,成功率在90％以上。     

深井塑性水泥浆体系研究

在深井的固井过程中经帮会面临大段盐膏层固井问题。深井本身具有井深、温度高、水泥环薄的特点，再加上地层盐水的侵入而使水泥浆性能发生变化，加大了固井难度；而且一般水泥石本身具有硬和脆的性质，易受后续施工、射孔或地下复杂作用力的影响而发生脆裂，或与套管、井壁剥离。采用以改性纤维为主要材料的早强增塑剂QA研究出了深井抗盐塑性水泥浆体系。对塑性水泥浆的惜规性能和抗盐、抗温能力及密度可调性进行了试验分析研究。试验结果表明，加入QA的水泥浆的惜规性能指标与不加QA的水泥浆接近，但水泥石抗裂程度明显提高，抗压强度增加25％～30％，7d的抗冲击韧性提高16．6％～22．3％，抗折强度提高18％～21％，弹性模量降低约17％；而且水泥浆抗盐性能优良，使用温度和密度范围宽，与各类外加剂配伍性好，流变性好，直角稠化，强度发展快，粘接强度高，有利于复杂地层的固井施工；工艺简单，操作方便，适宜现场推广运用。     

深水低温固井水泥浆的研究

针对深水表层固井存在的低温、水泥石强度发展缓慢、浅层流、易漏失等难点,进行了深水低温固井水泥浆的研究,主要包括低温早强水泥、低密度减轻材料及配套外加剂。该水泥浆可在1.2～1.7 g/cm3、4～20℃的范围内应用,水泥浆低温强度发展快,体系稳定,具有良好的综合性能。     

固井纤维水泥的研究

为解决完井增产措施后,因环空胶结不良而引起层间窜流的问题,经过分析和试验筛选,选择了有机合成纤维G805并用于固井施工,并对纤维水泥浆的常规固井施工性能及力学性能进行了室内评价和机理分析。结果表明,水泥浆中的G805在掺量小于0.5％范围内易于均匀分散;纤维能提高水泥环的抗冲击性,降低射孔对水泥环的破坏;有机合成纤维对水泥的力学性能确有一定的改善。     

水泥石耐久性的力学评价

以G级油井水泥石为研究对象,研究了油井水泥石耐久性的评价方法,为完善评价水泥石力学性能提供了理论依据。通过三轴力学测试仪进行了水泥石的长期强度和破碎能试验,并结合理论分 析,给出了长期强度和破碎能两个评价水泥石耐久性的重要参数。该研究只针对原浆水泥石进行了室内试验,并未对加入外加剂的水泥浆体系进行对比研究,下一步研究重点应放在加入何种外加剂能够 提高水泥石的耐久性上。     

自修复水泥浆技术在渤海浅层气固井中的应用

在钻井作业过程中,如果发生浅层气井喷,将带来较为严重的结果,尤其在海上钻井作业中,井喷严重时会造成地表处的碗形塌陷,船只和平台损失等。渤海25-1B平台浅部区域存在气层,为保证固井质量,实现浅层气的有效封固,通过自修复水泥浆体系的选择、优化水泥浆柱设计,工程应用中固井前、固井中以及固井后确保压稳系数、精准水泥浆附加量计算和失水控制,有效实现B2井的浅层气段固井作业。     

磁处理对水泥浆性能的改善

对磁化含有添加剂水泥浆的流变性及其它性能进行了室内试验和理论分析。磁化能明显改善含有添加剂水泥浆的流变性,降低API滤失量和析水率,缩短稠化时间。磁处理降低了含有添加剂水泥浆的粘度,同时增强了添加剂的作用效果。在5个地区用磁化含有添加剂的水泥浆固井35口,固井质量明显高于未磁化水泥浆。