高密度高炉矿渣水泥浆固井技术研究

以低密度矿渣水泥浆研究结果为基础,设计高密度水泥浆,使油气井全井段使用矿渣水泥浆固井,以提高固井质量,降低固井成本,以同炉矿渣为水化胶凝材料。添加少量水泥和矿性激活剂结合MTC固井技术和多功能钻井液固井技术,设计密度1.75-1.93g/cm^3的矿渣水泥浆,矿渣MTC浆和矿渣UF浆,对3种高密度矿渣水泥浆在45-75℃条件下水泥石的抗压强度,水泥浆的凝结时间,流变性和稳定性进行试验对比。试验结果表明;3种水泥浆水泥石抗压强度从大到小依次为：矿渣UF浆,矿渣MTC浆,矿渣水泥浆,3种体系水泥石抗压强度满足油气井井下射孔作业对水泥石抗压强度的要求,在45-75℃条件下,随着温度的升高,高密度矿渣水泥浆和矿渣UF浆水泥石抗压强度呈降低趋势,矿渣MTC浆和矿渣UF浆的流变性,稳定性和稠化时间可通过钻井液的加量及性能来调整。     

高密度高炉矿渣水泥浆固井技术研究

以低密度矿渣水泥浆研究结果为基础 ,设计高密度水泥浆 ,使油气井全井段使用矿渣水泥浆固井 ,以提高固井质量 ,降低固井成本 .以高炉矿渣为水化胶凝材料 ,添加少量水泥和碱性激活剂 ,结合 MTC固井技术和多功能钻井液固井技术 ,设计密度 1 .75～ 1 .93 g/cm3 的矿渣水泥浆、矿渣MTC浆和矿渣 UF浆 .对 3种高密度矿渣水泥浆在 45～ 75℃条件下水泥石的抗压强度 ,水泥浆的凝结时间、流变性和稳定性进行试验对比 .试验结果表明 :3种水泥浆水泥石抗压强度从大到小依次为 :矿渣 UF浆 ,矿渣 MTC浆 ,矿渣水泥浆 .3种体系水泥石抗压强度满足油气井井下射孔作业对水泥石抗压强度的要求 .在 45～ 75℃条件下 ,随着温度的升高 ,高密度矿渣水泥浆和矿渣 UF浆水泥石抗压强度呈降低趋势 .矿渣 MTC浆和矿渣 UF浆的流变性、稳定性和稠化时间可通过钻井液的加量及性能来调整     

低温MTC固井工艺技术研究

MTC固井技术是利用钻井施工中,要废弃的完井泥浆的降失水性和悬浮性,通过加入廉价的高炉水淬矿渣,激活剂,激活助剂,必要时再加入少量的分散剂、缓凝剂、降失水剂,使完井泥浆转化为性能完全可以和油井水泥浆相当或更好的一种新型固井技术,该转化的泥浆固化液流动性能好,稠化时间易控,具有低失水、微触变性能,稳定性好等特点,其固化体具有良好的抗腐蚀及抗高温老化性,由于该泥浆固化液是由废弃泥浆转化而来,所以和泥浆具有较好的相容性,从而可以达到顶替效率100%的效果,提高固井质量。     

泥浆转化为水泥浆(MTC)

MTC技术是一项新技术。它把钻井液转化成水泥浆用来固井,可改善水泥环的层间封隔能力,提高环空内泥浆的顶替效率,降低固井成本。文中介绍了MTC技术的发展概况,泥浆转化的四种方法,MTC水泥浆的设计,MTC的技术、经济优势,以及MTC技术的应用范围。     

MTC技术钻井液研究

MTC技术是把钻井液转化成水泥浆用来固井,可改善水泥环的层间封隔能力、提高环空内泥浆的顶替效率、降低固井成本、减轻废弃钻井液对环境的污染,且能提高固井质量,是现阶段固井的前沿技术,具有较强的实用性和广泛的推广使用价值。     

TMC的室内配方研究

钻井液转变成水泥的技术简称MTC技术。本文选用自制的分散剂F-2,有机缓凝剂,早强剂及激活剂进行了大量的MTC配方筛选。不同的温度条件下,在室内成功地进行了MTC转化。经辽河现场泥浆验证表明:该配方使转化后水泥石三天强度大于10MPa,流变性,稠化时间等浆体性能均满足常规注水泥要求。     

新型钻固一体化潜活性材料性能研究及应用

提高固井第二界面胶结质量一直以来是钻井工程的作业目标之一,新型钻固一体化是通过在钻井液中加入潜活性材料使井壁形成的滤饼中含有潜活性材料,固井时通过固井液将滤饼中潜活性材料激活固化,使固井液-滤饼-地层形成一个整体从而提高固井第二界面胶结质量,其技术的核心是潜活性材料。主要围绕一体化潜活性材料性能开展研究,实验结果表明150℃/30 d高温老化验证含20%潜活性材料的钻井液钻井施工相对安全,一体化潜活性材料固井液在90℃、120℃和150℃下48 h抗压强度大于14 MPa,满足一体化固井液在90℃、120℃和150℃转换固井技术要求。150℃养护2 d后一体化潜活性材料泥饼与水泥、一体化潜活性材料泥饼与一体化固井液分别是普通钻井液泥饼与水泥的2.04倍和2.45倍,10 d后分别是2.25倍和2.84倍,这说明钻井液中加入一体化潜活性材料可提高固井第二界面胶结强度。通过27Al和29Si NMR图谱分析得出一体化潜活性材料泥饼界面比普通泥饼界面胶结结构更稳定。现场12口一体化潜活性材料应用证明,钻井液中加入一体化潜活性材料对于提高固井第二界面质量有一定好处,应进一步加大推广应用。     

“三高”气田固井水泥体系研究

针对高压、高产、高含硫化氢(H2S)气体("三高")气田在固井过程中面临的难点,探讨"三高"气田对固井水泥浆的要求,在分析水泥腐蚀机制的基础上,提出"三高"气田水泥防腐策略;采用水泥浆不同配料组分的颗粒粒径合理级配原理优化设计水泥,通过正交试验筛选出可形成致密水泥石、防腐性能优良的低密度高强度水泥和纤维-胶乳-微膨胀水泥2种体系4个配方,对其形成的水泥石进行抗硫化氢和二氧化碳(H2S/CO2)腐蚀性能评价试验,包括水泥石强度、渗透率、质量损失、腐蚀深度和腐蚀前后内部结构的变化情况,依据试验数据从理论上预测水泥石的抗腐蚀寿命。龙岗气田现场应用表明,所筛选的水泥浆的固井质量得到明显提高,可用于"三高"气田固井,并能延长气井寿命。     

大庆油田聚合物、三元影响固井质量室内实验及分析

通过聚合物、三元侵入钻井液和侵入水泥浆室内实验以及聚合物、三元养护水泥石室内实验，对比所得数据，分析聚合物、三元对固井质量的影响，为三次采取区块的钻井完井工艺设计提供依据，有助于提高这类地区的固井质量。     

古潜山裂缝性漏失井固井技术应用

CBG7-5井古潜山油气藏裂缝十分发育,钻进过程多次发生漏失,漏失量大、时间长,堵漏难度大,经堵漏后地层承压能力仍然很低且无法测量具体承压能力数据,固井时由于水泥浆液柱压力高于钻井液液柱压力,导致固井施工中严重漏失。针对古潜山油气藏裂缝特征分析了裂缝型油气藏漏失机理,摸索出符合防漏的水泥浆体系,探讨了古潜山裂缝型油气藏针对性防漏固井工艺,并在CBG7-5井现场应用中取得良好效果,为古潜山裂缝性油气藏防漏技术研究提供了方向。     

超高密度水泥浆体系实验研究与应用

为了解决高密度钻井液条件下固井水泥浆密度问题,开展2.80 g/cm~3超高密度水泥浆研究势在必行。根据固井水泥浆相关工艺及颗粒级配理论模型,优选高密度水泥浆相关材料进行实验分析。确立了三级加重模式设计超高密度水泥浆,即选用100目、500目及200目密度为7.0 g/cm~3的还原铁粉进行加重。选用DHL胶乳作为加重悬浮剂,胶乳颗粒属于纳米颗粒,具有良好的悬浮作用;同时还具有减少水泥浆失水的能力。采用液体外加剂控制水泥浆性能,通过室内试验水泥浆密度达到了2.82 g/cm~3,流动性、沉降稳定性良好,现场应用效果良好。该成果刷新了中石化水泥浆固井纪录,对油气开发具有重大、深远的意义。     

高渗透水泥施工及防砂性能研究

对高渗透水泥体系的综合性能和防砂能力进行了试验分析研究。结果表明该高渗透水泥具有良好的施工性能和较强的阻挡出砂的能力;可以将该高渗透水泥在钻井和扩眼后泵注到可能出砂的裸眼层段进行先期防砂;对于已经出砂的油井,也可以在清洗砂堵后将高渗透水泥浆挤入高渗砂层,待其凝固后形成高渗透性人工屏障进行后期防砂。从而为防砂提供了一种新的技术思路,既是在钻井完后,在固井施工时对于可能出砂的层段就考虑采用高渗透水泥充填以代替裸眼完井、砾石填充等常规完井工艺。这将是裸眼完井技术的一种革新,是一种有发展潜力的防砂技术。     

硅酸盐-硫铝酸盐水泥基护壁堵漏材料的研制

针对复杂地层钻探护壁堵漏技术难题,研制了一种硅酸盐-硫铝酸盐水泥基护壁堵漏材料。首先,分别对掺加外加剂的硅酸盐复合水泥、硫铝酸盐水泥的主要技术指标进行试验研究,在此基础上,按不同比例对两种不同系列的水泥进行复合,对复合浆液的流动度、可泵期、凝结时间以及强度等主要技术指标开展试验研究,并结合水化热与扫描电镜分析对其水化硬化过程进行探讨,揭示硅酸盐-硫铝酸盐复合水泥的水化协同效应。研究成果表明,利用硅酸盐-硫铝酸盐水泥水化协同效应可为解决松散破碎、陡倾宽缝以及动水冲蚀等复杂地层的护壁堵漏技术难题提供新的思路和解决方案。     

EPS轻质保温混凝土的制备及其物性特征研究*

聚苯乙烯颗粒表面具有明显的憎水性,以其为骨料制备轻质混凝土时,现有技术不能彻底解决水灰比小时流动性丧失或水灰比大时骨料上浮,还有可能解决方案不便捷,甚至解决方案成本较高;针对这些不足,试验以聚苯颗粒和普通硅酸盐水泥为基础材料,在机械力化学和粉体材料湿法改性作用下,制备了较为稳定的水泥悬浮液;最后借助搅拌机械力,制备了一种非牛顿流体状轻质混凝土;该流体状混凝土中轻质聚苯颗粒处于悬浮状态,解决了聚苯颗粒上浮等问题,并且适宜的水灰比下具有良好的流动性好,可实现自密实。另外,制备工艺技术路线简单,对搅拌机械和施工人员专业素质要求低,制备过程不受外界环境剧烈变化影响,可以实现大范围泵送,全程可实现机械化施工,降低了劳动强度,提高了施工效率。     

大位移井顶替效率最优的套管居中度设计方法

在实际井眼中,由于存在重力效应,造成套管偏心的形式有两种:一是套管贴向下井壁的整体偏心;二是扶正器间的套管屈曲变形产生的局部偏心。这两种偏心都极大地影响套管的居中度,在大位移井中体现得更为明显。在分析SY/T 5334—1996中居中度标准由来的基础上,得出目前国内采用套管居中度标准的局限性,引入最优顶替效率情况下的极限偏心距理论,建立极限偏心距条件下的套管居中度计算模型,并分析各因素对套管居中度的影响规律,提出利用极限偏心距理论和国标对大位移井套管居中度进行综合优化设计的思想,提高大位移井的套管居中度,满足水泥浆的顶替效率需求。结果表明:适当提高水泥浆动切力、降低钻井液动切力及提高水泥浆与钻井液的密度差的方法可以弥补井斜角对套管居中度的要求,但在90°的水平井段改变密度差的方法不适用。     

胶乳对油井水泥浆作用机理的实验研究

利用实验方法系统研究了聚乙烯醇胶乳对油井水泥浆的失水、稠化性能、游离水和水泥石抗压强度等参数的影响。结果表明 ,胶乳加量增大时 ,油井水泥浆的失水量迅速变小 ,稠化时间延长 ,初始稠度减小 ,游离水得到有效的控制 ,水泥石的抗压强度减小而柔性增大。试验证明 ,聚乙烯醇胶乳通过成膜、吸附、水化等作用能有效地控制油井水泥浆的液相运移情况 ,调节其稠化性能 ,改善水泥石的物理力学性能。自行设计了一套测定水泥石胶结强度的装置 ,实验证明所提出的测定方法是可行的。     

适合钻并液及水泥浆的赫谢尔一巴尔克莱(Hersehel—Bulkley)流变模式及其应用

赫谢尔—巴尔克莱(Herschel—Bulkley)流变模式是一种带静切应力的三参数流变模式,它能表示出常用的牛顿、宾汉、指数流变模式的特性。这种模式用于泥浆及水泥浆,具有适应范围广、准确性高的特点。本文从该流变模式的基木形式出发,对模式中的流变参数以及与钻井液、水泥浆相关的剪切稀释、携带岩屑等性能进行了讨论,并提出了计算这些流变参数的合理方法。文中还对该模式所反映在各流道中的水力参数作了合理的和近似的简化,得出了较为精确的压降、剪切速率及雷诺数表达式。     

钻井液润湿性对固井Ⅰ、Ⅱ界面胶结质量的影响

利用自行设计的HmP岩心滤失简易装置,近似模拟井下条件形成泥拼,并考察不清洗、清洗、清除并清洗3种情况下岩心与水泥装的剪切胶结强度;同时,用金属棒模拟套管进行相应实验。研究表明:钻井液润湿性对固井I、Ⅱ界面胶结强度的影响非常大,与水基钻井液相比,油基钻井液形成的界面胶结强度降低了近15%。因此,在设计前里液时合理使用润湿反转别很有必要。     

低温抗盐降失水剂LTF-1的室内合成及性能研究

针对低温浅层、盐层油气井固井水泥浆存在低温强度发展缓慢、受盐层影响较大的问题,依据自由基水溶液聚合原理,制备出一种低温抗盐降失水剂LTF-1.LTF-1是利用AMPS、AM和一种单体X通过共聚反应制备而成,采用正交实验法,确定单体配比、优化分子结构、调整相对分子质量大小及其分布,优选出LTF-1的最佳合成工艺条件.室内研究表明,以LTF-1为主剂的低温水泥浆体系具有强度发展迅速、失水量低、抗盐能力强、流变性优异、缓凝性弱及稠化时间易调等特点,解决了常规降失水剂固井水泥浆存在低温强度发展缓慢、受盐层影响较大的问题;其综合性能能够满足低温浅层及盐层油气井的固井要求.