一种新型油井水泥低温早强剂

针对水泥石低温情况下强度发展缓慢,影响钻井周期的具体情况,研制开发了早强剂DZ-Z.DZ-Z由多种无机化合物和有机化合物按一定的比例复合而成,具有双重早强作用,它能明显地提高低温下水泥石的早期强度,并能改善水泥石结构,使之致密、渗透率降低.早强剂DZ-Z加量为0.5%～2.0%,适用温度为0～50℃,8 h水泥石抗压强度大于3.5 MPa,随着加量的增加,水泥石强度也迅速增长.同时,早强剂DZ-Z基本不影响浆体的流变性能,还可以根据现场施工所需时间的长短,用缓凝剂调节水泥浆稠化时间,但仍能使8 h抗压强度大于3.5MPa.现场应用表明,低温早强剂DZ-Z在低温条件下明显缩短了固井候凝时间,节约了钻井作业成本.     

新型低温固井早强剂性能研究

针对浅层低温导致水泥浆强度发展缓慢的问题,通过分散-共沉淀法制备了一种新型低温固井早强剂ES-22,并对制备早强剂的粒径及微观结构进行分析。比较了在低温条件下,新型早强剂ES-22与其他无机早强剂对水泥浆强度发展的影响,并研究了新型早强剂不同加量对水泥浆性能的影响规律。研究表明,制备的早强剂ES-22粒径主要集中在15～25μm之间。与其他早强剂相比,新型早强剂ES-22对水泥石早期抗压强度提升最大,且制备的早强剂在低温环境下对水泥石力学性能提升更大。早强剂掺入水泥浆中对水泥浆流变性影响不大,稠化时间无大幅度缩短,失水量降低。在20℃下养护24 h后,含4%早强剂水泥石的抗压强度和抗折强度比空白水泥石分别提高了204%和136%。新型早强剂在固井水泥浆中有很好的应用效果。     

一种低温早强低密度水泥浆

低温下,常规低密度水泥浆体系早期强度发展缓慢,水泥石胶结能力差,影响了水泥环封固质量,浅层易漏井固井质量问题日益突出,为此,进行低温早强低密度水泥浆体系研究。根据紧密堆积理论及综合室内实验研究,研制了密度为1.30~1.50 g/cm3的低温早强低密度水泥浆体系,主要优选了超细胶凝材料和锂盐复合早强剂,增加了低密度水泥石的致密性,提高了低密度水泥石的早期强度,25℃凝结时间为13 h,24 h抗压强度为10.2 MPa。该体系具有低温早期强度高,凝结时间短,稳定性好等优点。在大庆油田现场成功应用2口井,固井质量合格率100%,取得良好的应用效果。      

纳米二氧化硅复合早强剂的开发与性能评价

针对深水固井中油井水泥早期强度增长缓慢的问题,考察了纳米二氧化硅低温早强特性,并通过递进式叠加优化获得一种纳米二氧化硅复合早强剂NS-4。模拟深水固井的温度、压力条件,测试了该早强剂对油井水泥稠化性能、静胶凝强度和抗压强度的影响。研究结果表明:纳米二氧化硅复合早强剂组成方案为0.8% 纳米二氧化硅（质量分数,下同）+2% 硫酸钠+0.05% 三乙醇胺+0.2% 铝酸钠,掺量为水泥的3.05%;15 ℃、10 MPa 条件下掺入该早强剂的水泥浆稠化时间为236 min,其中稠化过渡时间为34 min;30 ℃、15 MPa 条件下静胶凝强度0~576 Pa 发展时间为180 min,其中胶凝过渡时间为48 min;在4 ℃、15 ℃、30 ℃下,加入该早强剂的水泥石24 h 抗压强度分别是纯G 水泥的9 倍、4.7 倍、2.4 倍。该早强剂优异的低温早强、防气窜性能,有助于解决深水固井面临的低温、浅层水/ 气流动的难题。     

一种新型超深水低温早强剂

近年来,中海油在中国南海已经开发了多口超深水井,水深最深超过2000 m,极端的低温环境对水泥石的强度发展提出了严峻的挑战。针对超深水的固井技术难题,开发出了新型超深水低温早强剂ACC与NS,并对其低温下的增强性能展开了研究。结果表明,ACC与NS的最佳加量分别为8%和3%;在3～15℃的低温下,ACC与NS能提高水泥石的24 h和48 h抗压强度;在15℃下,采用水化热分析仪和超声波强度分析仪对水泥浆进行24 h不间断监测,与空白样和原有早强剂相比,ACC和NS能够使水泥水化放热量和水化反应速率明显增加,水泥石强度发展速率得到明显地提升,同时静胶凝强度过渡时间明显缩短。该新型早强剂ACC与NS已经在中国南海WN-XX井进行了现场应用,效果良好。      

多元复合低密度水泥石早期固化强度研究

为了提高低密度水泥浆所形成水泥石的早期强度,以短切碳纤维作为水泥浆的增强剂,漂珠作为水泥浆的密度减轻剂,硅粉作为水泥浆的填充增强剂和稳定剂,并辅助一定量的添加剂,设计了一种碳纤维、漂珠、硅粉复合低密度水泥浆体系,采用正交试验方法分析了碳纤维、漂珠、硅粉加量对水泥石早期强度的影响.随漂珠加量的增大,水泥石的早期强度降低,但加量较小降低幅度较小,对水泥石的早期强度影响不大.随碳纤维加量的增大,水泥石的早期强度几乎呈线性增大.水泥石的早期强度随硅粉加量的增大呈现先增大后减小的趋势.碳纤维提高水泥石早期强度的机理是碳纤维跨架与水泥石的细微裂纹上,降低了微裂缝尖端的应力集中,从而约束裂纹的产生,防止裂缝扩展和连通.硅粉提高水泥石早期强度的机理是硅粉与水泥发生水化反应形成C-S-H凝胶填充在水泥石内部的空隙中,没有与水泥发生水化反应的硅粉直接填充于剩余空隙中,从而起到提高水泥石强度的作用.     

C级中抗硫酸盐型油井水泥的研制与应用

与其他类型的油井水泥相比,C级油井水泥具有快硬和高早强的特点,同时无游离液或含量很小,且由于C级水泥的水灰比为0.56,水泥浆本身的密度较低,因此容易配制更低密度的水泥浆,而且水泥浆凝固后水泥石强度更高。介绍了C级油井水泥的生产工艺和研制方法。经研制、批量生产和实验室检验表明,生产出的C级水泥各项性能指标完全满足并大大优于《GB10238—2005油井水泥》对C级中抗油井水泥的要求,在低温下早期强度高,稠化时间短,完全可代替G级水泥+促凝早强剂体系进行低温浅井固井作业。     

低温固井水泥浆体系的室内研究

针对煤层气层的低温固井以及深水表层套管固井中油井水泥早期强度发展缓慢的问题,通过将胶体SiO₂、硫酸盐和醇胺类物质三元复配,开发出一种复合型无氯早强剂AA。研究了该早强剂不同加量对油井水泥的影响,采用XRD、SEM分析水泥水化产物和微观形貌,并结合早强剂中各组分作用,分析了它的作用机理。通过向水泥中加入减轻材料和配套外加剂,形成了一套密度为1.35~1.87 g/cm3的低温固井水泥浆体系。研究结果表明,早强剂AA可以加速水泥熟料C₃S、C₂S的水化反应进程,同时消耗水泥水化生成的Ca(OH)₂,胶体SiO₂可以与Ca(OH)₂发生火山灰反应生成C-S-H凝胶,它可以填充水泥颗粒之间的微孔隙,显著提高水泥石早期强度;该低温固井水泥浆在30℃下的24 h抗压强度大于13 MPa,稠化时间在196~258 min之间,失水量为24 mL,游离液为0,流动度大于20 cm。此外,该水泥浆体系具有直角稠化、防气窜性能优异等优点。      

各种因素对水泥石抗压强度的影响

使用美国 EG&G CHANDLER 公司研制的 4265 型超声波强度测定仪,考察了未加砂水泥浆和加砂水泥浆 24 h 内的强度发展趋势,以及 CH20L 高温水泥浆体系各组分用量对加砂水泥浆 24 h 内抗压强度的影响。结果发现,CH20L 未加砂水泥浆强度呈对数曲线发展,CH20L 加砂水泥浆强度呈二级台阶走势发展,且未加砂水泥浆 24 h 内的强度发展比加砂水泥浆快;早强剂和降失水剂用量的增加及pH 值的升高使加砂水泥石 24 h 强度有所增大,缓凝剂和分散剂用量的增加及水泥浆密度的减小使水泥石 24 h 强度有所减小;不同批样水泥由于化学成分等的差异导致其水泥石强度发展曲线不同。     

水泥外掺料粉煤灰活性激发剂试验研究

粉煤灰能提高和改善水泥性能,特别是能有效地降低水泥的水化热。粉煤灰作为外掺料加入油井水泥中,虽然水泥石后期强度较高,但其早期水化活性很低,温度较低时甚至几乎没有活性可言,随着粉煤灰的掺量增加,水泥石早期强度急剧下降,致使粉煤灰在油井固井中受到严格限制。原因是,粉煤灰本身不能单独进行水化反应产生强度,需要激发剂激发其活性,粉煤灰的研究关键在于其活性激发剂的研究。因此,在室内进行了大量实验,实验证明:以无机盐复配的活性激发剂J-1,能有效地激发粉煤灰的活性,可使粉煤灰与水泥掺入量达到1:1以上,应用于表层固井可用到接近2:1,且保持较高的早期强度,同时,可使水泥石膨胀,提高界面胶结强度,有一定的防窜能力,另外,粉煤灰的颗粒较水泥大,对堵漏有一定贡献。     

油井水泥早强剂SS—91及其现场应用

本文介绍了油井水泥早强剂ＳＳ－９１的制备，评价了ＳＳ－９１对水泥浆其它性能的影响、与其它外加剂的配伍性，报导了ＳＳ－９１现场固井试验情况。     

泡沫水泥的研究与应用

泡沫水泥是一种超低密度水泥。对泡沫水泥的性能、实验研究方法、泡沫水泥固井施工工艺及设备和泡沫水泥的应用评价作了系统的评述。泡沫水泥的主要优点是水泥浆密度低、强度高及渗透性较低,对减少气窜、防止套管腐蚀及漏失层固井、长封固段固井及注气井固井作业十分有利。泡沫水泥固井的评价应将变密度测井、伽玛测井和声幅测井等资料联系起来,则其评价鉴定效果会更好。     

油井水泥及其外加剂的进展

对国内外特种油井水泥及油井水泥外加剂的最新发展进行了综述。介绍了抗高温水泥、防窜水泥、TUF水泥、聚合物固井液、泥浆转化为水泥浆等技术的发展动向;对减阻剂、缓凝剂及降滤失剂等三大外加剂的组分、作用机理及发展动态进行了较全面、系统的论述。对国内油井水泥及其外加剂的研究有一定的指导作用。     

油井水泥缓凝剂的评定方法

为了提高固井质量,应正确地选择缓凝剂。通过对四种缓凝剂的室内评价试验,选择了HR—100复合缓凝剂。该缓凝剂在不同温度下,稠化时间与加量呈直线关系,而且稠化时间容易调节,保证了固井施工的安全。     

一种深井固井低密度水泥浆

经试验研究,用硅藻土(中国产)、G级水泥及非CaCl_2类早强剂配制出密度为1.35—1.60 g/cm~3的低密度水泥浆。室内评价了其常规性能及压力对其性能的影响。结果表明。该水泥浆密度可调范围大;硅藻土水泥浆具有较好的综合特性,即水泥浆凝结后的水泥石强度高。稠化时间可调,水泥浆混配容易,流动性好,水泥浆密度受压力影响不大,能适应低压易漏深井固井的要求。     

适用于长庆油田固井的超低密度泡沫水泥浆

长庆油田靖安、华池及镇源区块因地层承压能力低,固井作业中易发生井漏,影响固井质量。采用以漂珠水泥浆为基浆,加入FC系列发气剂配成超低密度泡沫水泥浆。对该水泥浆的配方、性能、密度变化及应用效果进行了评价。漂珠超低密度泡沫水泥浆抗污染能力强、防窜性能好、成本低,能使水泥浆密度降低为1.20～1.25g/cm~2,提高低压易漏长封固段的固井质量。     

无氯速凝液S30在热采井固井中的应用

介绍了无氯速凝液Ｓ３０在辽河油田４５３口热采井固井中的应用情况。室内对比试验及应用表明，该速凝液在低温下具有比ＣａＣｌ２速凝剂更好的速凝效果，在辽河油田各区块稠油热采井中固井合格率１００％、固井优质率达７５％以上     

套管在单轴压缩载荷下的失效规律

针对均匀载荷下套管挤毁失效规律的研究颇多,并已形成了API 5C3和ISO标准;然而,非均匀载荷对套管的挤毁强度也具有显著影响,目前对其套管挤毁失效规律的探索与试验则较少。为此,利用YAW电液伺服压力试验机,开展了无水泥环和含水泥环的P110SS套管局部受到单轴压缩载荷的非均匀挤毁试验,得到了P110SS套管在单轴压缩载荷下的位移变化规律,套管在挤压过程中始终没有出现任何裂纹,表明该套管在变形过程中不会爆裂而发生井下事故;基于套管外壁粘贴电阻应变片测量套管在测试过程中应变的方法,得到了无水泥环和含水泥环的套管局部屈服载荷、局部失稳载荷以及其在单轴压缩载荷下的变形规律和失效机理,分析了水泥环对单轴压缩载荷下套管局部屈服载荷和局部失稳载荷的影响。结论认为,加载过程中刚开始发生屈服的套管,并不代表其失去承载能力或其承载能力下降,相反其承载能力有较大的提高。     

FW—10水泥外加剂在局部双层组合套管固井中的应用

华北油田荆丘地区晋45断块在2750～3000m存在膏盐层段导致套管变形损坏,在该地区采用了双层组合套管固井技术并取得成功。FW—10水泥外加剂具有降析水、早强增强、改善流变性能,以及一定的缓凝作用等特性,使水泥浆在双层间易于流动,提高固井质量,保证了注水泥施工的正常进行。     

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。