丁苯胶乳水泥浆体系在江苏油田的应用

丁苯胶乳水泥浆体系有利于提高油井水泥环的弹性和韧性。研究分析了丁苯胶乳水泥浆体系的特点,进行了设计和相关的配伍相容性试验。分别在沙30-7井、侧周15井等多个区块10口井应用于现场固井施工,取得了良好效果。     

丁苯胶乳水泥浆体系消泡剂优选与评价研究

由于国产丁苯胶乳中含有大量的表面活性剂,在拌合过程中易导致气泡在水泥浆中形成并稳定存在,从而起泡严重,对水泥石密度和抗压强度产生较大的影响。本文对不同消泡剂的表面张力、胶乳稳定性以及不同温度下水泥浆流动性、密度进行了实验测试和讨论,并对添加复配消泡剂前后丁苯胶乳所形成水泥石的抗压强度和微观结构进行了分析。结果表明:丁苯胶乳浓度相对于消泡剂的种类对水泥浆体系影响较小,并且胶乳水泥浆高温下起泡比常温下严重;消泡剂异辛醇和二甲基硅油均具有较低的表面张力、不破坏胶乳稳定性以及对流动性影响较小,且在90℃下具有较好的消泡效果,加量为0.3%时的效果最佳;加入复配消泡剂(二甲基硅油和异辛醇质量比为1:1.5)后的丁苯胶乳(加量为水泥质量的10%)所形成的水泥石抗压强度得到明显提高,气泡、孔量明显降低,结构更加致密。图10表5参14     

防气窜丁苯胶乳水泥浆的性能研究

对丁苯胶乳水泥浆的泥浆稠化性能、防气窜性、水泥石的抗冲击性及弹性进行了室内研究,并通过采用丁苯胶乳与降失水剂的复配对降失水性进行探讨,研究表明：丁苯胶乳的加入增强了水泥石的抗冲击性及弹性,复配后水泥浆的降失水性性能很好。     

胶乳水泥浆体系研究及应用

采用国产胶乳和配套的外加剂，通过试验研究了胶乳水泥浆的稳定性能、失水性能和流变性能、防窜性能以及水泥石性能。结果表明：胶乳辅以合适的稳定剂，可以作为水泥浆的外加剂，配制出具有防气窜和韧性性能的胶乳水泥浆；配合使用适量的外加剂，可显著降低胶乳水泥浆的失水量，提高水泥浆的流变性能，控制水泥浆的稠化时间，使胶乳水泥浆综合性能满足固井要求。对胶乳的作用机理进行了论述。还介绍了胶乳水泥浆在沙30—7井的应用。     

羧基丁苯胶乳在水泥浆中的分散稳定性研究

通过对羧基丁苯胶乳的稳定性分析和大量的试验,选用非离子表面活性剂作为羧基丁苯胶乳的稳定剂,在常温常压稠化仪和高温高压稠化仪中进行了试验,确定了非离子表面活性剂STB-1和STB-4的加量对羧基丁苯胶乳稳定性的影响,结果表明同时加入非离子型表面活性剂STB-1和STB-4且加量为羧基丁苯胶乳JR-1加量的10%时,在高温高压下能保持良好的稳定性,而且水泥浆的稠化曲线为直角稠化。流变性试验也表明羧基丁苯胶乳水泥浆的流变性很好。     

耐高温丁苯胶乳BZT-L1 的制备与性能评价

为了解决阴离子丁苯胶乳原浆直接用于油井水泥浆存在的性能不稳定问题,在优选胶乳稳定剂的基础上,由70%丁苯胶乳原浆、2%非离子表面活性剂FB-1、1%非离子表面活性剂FB-2、0.4%阴离子表面活性剂YB-1、0.25%阴离子表面活性剂YB-2 和适量防腐剂与去离子水制备了耐高温丁苯胶乳BZT-L1,研究了采用BZT-L1 配 制的胶乳水泥浆机械稳定性、抗盐和抗温性能。研究结果表明,在温度50～150℃、压力25～75 MPa 下,加有6% BZT-L1 的胶乳水泥浆体系的稳定性良好,水泥浆的稠化曲线为直角稠化。此外,胶乳水泥浆具有良好的抗盐性,使用半饱和盐水配制的水泥浆,其稠化曲线平稳,基本可以实现直角稠化。在常规密度水泥浆中加入BZT-L1胶乳,不但可以减少水泥浆体系的失水（低于50 mL）,而且胶乳水泥浆表现出良好的综合性能:具有良好的流动性,流动度均大于20 cm,自由水、密度差均几乎为零,水泥石养护24 h后的抗压强度均大于14 MPa。图5表5参12     

丁苯胶乳水泥浆体系在塔河油田的应用

通过实验和分析表明,丁苯胶乳水泥浆体系优化的胶乳水泥浆配方弹性模量相比素浆降低42%,抗折强度提高28.2%,冲击韧性提高27.5%。较常规水泥浆在防窜性能、力学性能上均有大幅度提高。在塔河油田的应用取得良好效果。     

新型苯丙胶乳水泥浆体系的室内研究

为提高苯丙胶乳的适用温度,满足高温固井的需求,以苯乙烯、丙烯酸丁酯、功能单体等为原料,合成了一种新型耐高温苯丙胶乳GR,并进行了500 kg的放大生产。室内评价了GR苯丙胶乳水泥浆体系的高温降滤失性、流变性、防气窜性能、稳定性和综合性能,对比了GR小样产品与中试产品的性能,论述了苯丙胶乳GR的作用机理。结果表明:GR苯丙胶乳水泥浆的滤失量可以控制在50 mL以下,耐温能力达到150 ℃;GR苯丙胶乳水泥浆具有良好的流变性、直角稠化、防气窜性能以及稳定性等特点,另外中试生产的苯丙胶乳的性能与室内小样产品均保持一致。综合分析认为,GR苯丙胶乳水泥浆可以满足150 ℃以下高温固井的要求。      

丁苯吡胶乳

本文介绍丁苯吡胶乳的性质、制备、市场需求与应用,并提出几点意见。     

丁苯胶乳水泥浆室内研究

文章将抗高温、防气窜、保护油气层作为重点 ,并解决了丁苯乳液水泥浆的稳定性、易起泡等问题。进行了失水、稠化时间、抗压强度、初终凝时间、析水、流变性等评价实验 ,在不同压力和温度下采取了几种方案 ,均按API规范进行     

胶乳防腐水泥浆在元坝地区的应用

元坝地区高压气层天然气中普遍含有H2S,影响固井质量和气井的寿命。为此,借鉴其他地区应用胶乳水泥浆的经验,结合元坝地区的特点,确定了胶乳水泥浆的基本配方。通过室内试验分析了影响胶乳水泥浆性能的敏感因素,结果表明,剪切速率、水质和密度等因素对其性能影响不大,虽然水泥浆的稠化时间随温度升高而缩短,但能满足元坝地区固井施工要求。采用扫描电镜观察水泥石腐蚀前后的结构变化、对比水泥石腐蚀前后的抗压强度和渗透率、测试水泥石的腐蚀率,评价了胶乳防腐水泥浆抗H2S腐蚀的性能,分析了胶乳防腐水泥浆抗H2S腐蚀的机理。试验结果表明,胶乳防腐水泥浆形成的水泥石具有较好的抗H2S腐蚀性能,在H2S体积分数为4.0%环境中的腐蚀率不到16%,远低于常规水泥石的腐蚀率。34井次的现场应用表明,胶乳防腐水泥浆可提高元坝地区气井固井质量。      

抗温防窜胶乳水泥浆体系的研制

陆东五彩湾地区油气井固井过程中气侵、气窜严重，而现有的防窜水泥浆体系防窜作用单一，很难满足固井要求。为解决这种问题，提出用胶乳水泥浆体系来防窜。通过实验，从应用广泛的固井胶乳中优选出性能优良的胶乳，为进一步加强其防窜和降失水性能，使其与高性能降失水剂复合，添加适量外加剂，形成新型防气窜胶乳水泥浆体系；进而研究了不同温度条件下胶乳水泥浆体系对稠化时间、流变性、降失水、抗压强度的影响。结果表明：该胶乳水泥浆体系具有较强的抗温防窜性能，能完全满足该地区的固井要求。     

火烧吞吐井用抗高温耐腐蚀水泥浆体系

火烧吞吐采油技术是近年来发展很快的一种具有明显优势和潜力的热力采油方法,其特殊的采油工艺需要开发一种同时具有抗550℃以上高温和耐CO₂腐蚀性能的水泥浆体系。从水泥石耐高温和抗腐蚀机理出发,研发了一种磷铝酸盐水泥GWC-500S,该水泥通过对铝酸盐水泥加入磷酸盐、氧化铝粉、耐腐蚀材料、激活材料等进行改性而得,同时研发了配套的多元单体聚合的液体降失水剂GWF-500L及无机酸缓凝剂GWR-500S,并配制出了适用于火烧油层固井的水泥浆体系。对50、300和600℃不同温度下水泥石进行XRD实验,分析了不同温度下水泥水化产物和水化产物随着温度变化的情况;对600℃煅烧后水泥石剖面进行了扫描电镜分析;对磷铝酸盐水泥经过550℃高温煅烧7 d后的强度变化进行了评价;在120℃、CO₂分压约为6.9 MPa条件下,对水泥石耐CO₂腐蚀性能进行了评价。研究结果表明,该体系具有在40~100℃范围内稠化时间可调,API失水量小于50 mL,水泥浆流变性能良好等特点,且该水泥石可耐550℃高温强度不衰退、抗CO₂腐蚀性能良好、密度可调、稠度适中、稳定性良好,与钻井液、隔离液相容性良好。该水泥浆在××油田火烧油层吞吐试验区块英试×井进行了试验应用,经室内实验和现场应用证明,其满足火烧油层固井工艺要求。      

低温短候凝水泥浆体系室内研究

在导管、表层套管固井中,由于地层温度较低,油井水泥强度发展缓慢,候凝时间长,增加了钻井成本,并易造成环空窜流,影响固井质量和作业安全。针对目前国内油井水泥早强剂种类少、某些油井水泥早强剂存在早强效果不佳以及对水泥浆流变性影响较大等问题,通过室内试验筛选出一种新型的无氯、含晶种复合型早强剂SW-Z1,从而形成了一套密度1.30~1.90 kg/L的低温短候凝水泥浆体系。低温短候凝水泥浆体系的室内性能评价试验结果表明,该水泥浆体系具有直角稠化、低温候凝时间短、早期强度高、流变性能好,防气窜能力强等优点,可满足不同地层压力条件下的低温浅井固井需求。      

胶乳水泥的原子力显微结构研究

利用原子力显微镜对胶乳水泥石和常规水泥石的微观结构进行观察和研究,结果发现:常规水泥浆水化产物颗粒状聚集相尺寸较小,分布较分散,排列疏松;而胶乳水泥样品中颗粒状聚集相尺寸较大,分布较紧密,这是因为胶乳的加入促进了钙矾石的形成和发展.天津胶乳水泥以针状或纤维状物质为主.纹路清晰,定向排列整齐;雪弗龙胶乳水泥也以针状或纤维状物质为主,有少许絮状物质;江苏胶乳水泥絮状物质较多,针状物质较少;常规水泥几乎没有针状物质,有较多粒径小于1μm的块状和絮状物质,且分布不均匀.3种胶乳水泥中,在针状物钙矾石周围附着着海绵状胶乳模结构,此结构能够桥堵微裂缝,并抑制微裂缝的扩散,对于降低失水、控制气窜、提高水泥石塑性和界面胶结强度有较大影响.     

抗200℃高温水泥浆体系的研制

随着钻探深度的不断加深,井底温度越来越高,由于中国生产的水泥外加剂很难满足实际需求,只能从国外引进,很大程度地增加了超深井完井成本.因此通过研究合成工艺,研制出了抗温能力在200 ℃以上的抗高温缓凝剂、降失水剂和稳定剂,并进而开发出了抗高温水泥浆体系.水泥浆常规性能评价和井下工况模拟评价结果表明,该体系在高温环境下具有性能稳定、稠化时间可调、控制失水能力强、沉降稳定性好、抗压强度高、适应性强、一次封固能力高等特性,能够满足井底循环温度达200℃的超深井固井需求.     

低密度水泥浆体系的制备和室内性能评价

为改善固井质量,解决低压易漏井固井水泥浆漏失和对油气层的伤害,研制出一种漂珠微硅复合低密度水泥浆体系。确定了此水泥浆体系的最佳配方:漂珠加量90 g,微硅加量30 g,降失水剂加量1.7%,分散剂加量1.3%,早强剂CSA-1加量1.4%,消泡剂Fry加量0.2%。室内研究结果表明,当电压为7 V时,该水泥浆体系的稠度为27 BC,稠化时间为170 min(稠化时间较短);流动指数n为0.553,API失水量为90.0 mL,游离液含量仅为0.1 mL,24 h抗压强度为15.08 MPa,可满足低压易漏及欠平衡钻井的固井要求。     

深水油气井浅层固井水泥浆性能研究

针对深水油气井浅层固井存在的逆向温度场,对水泥浆在低温下的稠化时间、抗压强度和流变性能进行了分析,结果显示:在低温下水泥浆的稠化时间明显延长,抗压强度发展缓慢,流变性能变差。因此,针对深水固井试验中温度模拟方法与陆地固井的不同,介绍了深水固井循环温度和静止温度的确定方法,设计了可以用来测试深水固井水泥浆性能的稠化试验装置及静胶凝试验装置。同时设计了不同密度的深水固井水泥浆配方,并对其性能进行了测试,结果表明,所设计的不同密度深水固井水泥浆,在低温条件下早期强度发展快（4 MPa/16h）,流变性好,防气窜能力强,沉降稳定性能好,能满足深水表层套管固井的需要。      

胶乳水泥浆的室内研究及应用

为了有效提高水平井水泥环胶结强度,提高固井质量,通过对现有胶乳添加剂的改善和优选,开发出一种新型胶乳水泥浆体系。对该体系的失水控制、防漏失性能、流变性、稳定性、稠化时间及水泥石力学性能进行了室内实验。实验表明,胶乳水泥浆具有良好的流变性和较高的沉降稳定性,能有效控制失水、防止环空窜流;水泥石的渗透率低、弹性及抗拉强度高、抗冲击能力强;能有效提高第一界面和第二界面的胶结强度,延长水平井寿命。