漂珠低密度水泥浆体系的评价与应用

选择漂珠为减轻剂,可以配制出密度在1.40～1.60 g/cm3的低密度水泥浆体系.该体系流动性较好,具有较高的稳定性、动切力和凝胶强度,在60℃下,失水量小于50 mL,24 h抗压强度大于8.0 MPa.现场实验表明,低密度水泥浆体系可以应用在易漏失井上,能有效地解决这些地区底层压力低,固井时易漏的问题.     

低密度大温差水泥浆体系在古城8井的应用

塔里木油田古城8井φ200.03mm技术套管固井具有大温差、长封固特点,针对作业过程中面临的低密度水泥浆高温稳定性差、顶部强度发展缓慢等技术难题,开展了1.3¹.4g/cm3低密度大温差水泥浆体系的研究。开发了温度、加量敏感性小,性能稳定的大温差缓凝剂PC-H42L;优选出耐高压、密度小、价格低的人造玻璃微珠PC-P63;基于颗粒级配原理,对水泥、漂珠、增强剂、防窜材料等合理搭配,结合高温缓凝剂及降失水剂,开发出低密度大温差水泥浆体系,该体系具有沉降稳定性好,顶部强度发展迅速,稠化时间线性可调等特点,能够满足110℃以内温差,一次性封固6000m的长封固大温差作业需求。     

高强增韧低密度水泥浆体系的制备

针对低压易漏地层、欠平衡井固井时水泥浆漏失低返和地层伤害等难题,开发了一种高强增韧低密度水泥浆体系.评价了该水泥浆体系的工程性能和水泥石的基本力学性能、体积收缩率及沉降稳定性.结果表明:水泥浆密度为1.17g/cm3时,80℃、24h抗压强度为10MPa,水泥石体积收缩率小,水泥浆沉降稳定性能优越,工程性能满足施工技术要求.微观结构分析表明:增强材料颗粒级配合理,掺入水泥浆体后,可提高水泥石密实度,降低水泥石有害孔隙率.     

封堵炮眼用防漏水泥浆体系的研制

针对胜利油田部分油井用水泥浆封堵炮眼时出现的漏失问题,研制了防漏水泥浆体系.利用自制的模拟封堵装置,研究了不同封堵材料的封堵性能和封堵效果,优选出封堵材料的加量,加入各种添加剂形成了防漏水泥浆体系,并评价了体系的性能.结果表明:以1.2mm的漏失孔为例,聚丙烯纤维和橡胶粉分别封堵效果不佳,复合封堵时具有较好的封堵效果,复合封堵时纤维的加量为0.4%,橡胶粉的加量为1%.选用水泥添加剂并根据其建议加量,确定防漏水泥浆体系的配方为:胜潍G级水泥+0.4%聚丙烯纤维+1%橡胶颗粒+3%降失水剂+0.4%缓凝剂+0.5%分散剂,经评价水泥浆的失水性能优良,稠化性能可调,流变性能较好,强度性能优良.     

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     

非金属微粉低密度水泥浆的制备

低密度水泥浆可解决低压易漏井固井时水泥浆漏失的难题,但由于其水泥石抗压强度低、体积收缩大,严重影响了固井质量和油井寿命.用外掺法在水泥颗粒空隙中添加非金属微粉,降低水泥石的孔隙率和收缩率,并提高其抗压强度.研究结果表明,与相同密度(1.4 g/cm3)掺有漂珠的低密度水泥浆相比,掺有非金属微粉的低密度水泥石的抗压强度显著提高,水化1 d后有害孔率降低了72.4%,7 d体积收缩率降低了58.9%,水泥浆的工程性能基本满足固井施工的技术要求.     

活化粉煤灰低密度水泥浆体系研究及应用

粉煤灰本身的化学组成与微观颗粒形态决定了其活性低、水化慢。通过对其进行物理活化,破坏玻璃体表面致密保护层,改善颗粒圆球度,增加颗粒细度;再进行颗粒分级,窄化粒径分布,90%的活化粉煤灰颗粒粒径小于5μm;配合使用化学激活剂,可有效提高粉煤灰活性。扫描电镜显示,活化粉煤灰水泥浆养护24 h的水化产物均匀,其间未有未反应的粉煤灰颗粒。以活化粉煤灰为主要减轻材料,研制开发出性能优良的活化粉煤灰低密度水泥浆体系,其密度在1.45~1.55 g/cm3可调,API失水50 mL,SPN值3,48 h水泥石抗压强度大于15 MPa,水泥浆上下密度差小于0.01 g/cm3。该体系在塔河油田应用30多井次,固井优良率达到80%,有效解决了塔河油田二叠系低压易漏层固井难题。     

基于分形级配理论的油井水泥体系设计及评价

针对目前油井水泥混合料配比设计困难、缺乏合理颗粒级配模型的现状,基于分形几何理论建立了颗粒群分形连续级配模型.利用激光粒度测试仪分析了级配原材料的粒径分布状况,并将分形级配模型与Andreasen方程进行对比,得到实现最紧密堆积的分形维数范围.结合塔里木现场要求取分形维数为2.561,优化设计出浆体密度为1.40 g/cm3的三元体低密度水泥浆体系,并对体系性能进行了室内评价.结果表明,该体系水泥石抗压强度(24 h)大于18.4 Mpa,养护压力对强度影响很小,水泥浆失水量和游离液含量较低,稠化和流变性能满足要求,体系稳定性好,验证了体系粒径分布的合理性和分形级配模型的可行性.     

硅灰耐高温低密度水泥浆的研究

用硅灰作高温稳定剂,漂珠为减轻剂,与G级油井水泥配制密度为1•5g/cm3的水泥浆。该水泥浆的特点是:①密度低,用水量小;②在低温下强度高、滤失量低、析水为零、稠化时间可调、流变性好,能满足施工工艺的要求;③水泥石能承受高温,在350℃、20MPa下养护3天,强度达12MPa。该低密度水泥浆可用于低压易漏地层稠油热采井的固井,并可大大减轻因高温引起的水泥石强度衰退,延长油井的寿命。     

提高粉煤灰低密度水泥浆体系低温性能的研究

目前漂珠低密度水泥浆体系成本愈加昂贵,研究应用替代产品是固井技术的发展方向。研究应用粉煤灰低密度水泥浆体系,开发出适用于低温低密度体系的增强剂PC-A70S中实验结果表明,增强剂PC-A70S、微硅与硫酸盐的加入,可以有效改善粉煤灰低温条件下的化学活性,促进粉煤灰体系早期强度的发展。粉煤灰低密度水泥浆体系能够满足复杂固井作业的要求,具有性能优良、成本低廉的特点。     

提高粉煤灰低密度水泥体系早期强度的研究

针对粉煤灰低密度混合材水泥的早强问题展开研究,用实验方法分析探讨了粉煤灰低密度混合材水泥在水化反应过程中的作用机理,开发出了一种高效的能够适用于低温低密度体系的早强剂DY,使得粉煤灰低密度水泥早期强度得到显著的提高。粉煤灰混合材低密度水泥在低温下早期强度的提高,主要通过水泥与粉煤灰之间的相互作用来实现。正反两方面的实验结果表明,水化反应使早期释放更多的Ca²⁺和OH^-,引发了粉煤灰的火山灰反应,从而促进了粉煤灰混合材水泥早期强度的发展。该产品有望在低压井、易漏井、长封固段井等复杂条件下使用。粉煤灰混合材水泥能够满足复杂井固井作业的要求,并且具有可观的经济、环保效益。     

胜利油田废弃钻井泥浆复合固化剂研究

针对胜利油田废弃钻井泥浆浸出液COD值高的特点,以水泥、粉煤灰、添加剂A、添加剂B组成的复合固化剂,对废弃泥浆进行固化处理研究。通过正交试验,得到几种固化剂在处理废弃钻井泥浆中的最佳配比,其组分质量分数分别为:水泥10%、粉煤灰20%、添加剂A 3%、添加剂B 0.5%。实验结果表明,复合固化剂使用后可将泥浆浸出液的COD值从896.84 mg/L降低至72.35 mg/L。     

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。     

硅溶胶在固井水泥浆中的应用性能研究

对比分析了添加硅溶胶前后固井水泥浆性能的变化,以此获得硅溶胶的作用特点,为硅溶胶的推广应用提供理论依据和实验基础.结果表明,水灰比为0.44时,添加1.0%的硅溶胶就能明显改善浆体的稳定性;水灰比为0.75时,添加4.0%的硅溶胶可得到1.60 g/cm3的低密度水泥浆.随后利用ATR-IR、XRD、DSC-TG、SEM等手段分析水泥水化产物,结果表明:硅溶胶具有火山灰的作用,添加量为1.0%时已具有较明显的促凝、增加抗压强度及降低渗透率的作用;同时,它还具有一定的防高温衰退作用,在127℃单独添加1.0%的硅溶胶或在165℃将1.0%的硅溶胶与15.0%的硅粉混合使用,养护3 d后均没有明显的水泥石强度衰退发生.     

深井低密度水泥浆体系的设计与应用

为了解决复杂地质条件及深井超深井施工中经常遇到的压力异常、井漏等地质工程问题,设计了两种适用于深井固井作业的低密度水泥浆体系.根据性能测试结果,粉煤灰复合低密度水泥浆体系可以满足塔河油田对水泥浆密度的要求,将其应用于10多口井,均取得了较好的应用效果.水泥浆返高均达到设计井深,大幅度减少了注水泥漏失的潜在危险,目前已被广泛应用.     

含粉煤灰等工业废料在建筑工程中的应用研究

以粉煤灰、石灰及硅酸盐水泥为主要原料，经配料、混合、发气、常温养护等工艺过程研制粉煤灰水泥多孔材料，其特点是密度小(500～800kg/m3)，强度高(O．6～4．0MPa)，保温性能好，耐热性强，可用于生产保温制品、填充墙、砌块、轻质墙板等，配料中大量利用粉煤灰(掺量达50％左右)故成本低廉。在建筑桩基工程中，掺加35％以下的粉煤灰，磷石膏掺量为2％～6％，可以减少水泥用量，明显降低混凝土成本，既节约能源又避免环境污染，又能改善混凝土的性能。具有良好的经济效益和社会效益。     

四元体高强低密度纤维水泥体系的研制

为了解决目前油井水泥拌合料配比设计困难的难题,进一步拓展漂珠微硅类低密度水泥体系的应用范围,基于颗粒级配增强、纤维增韧的技术思路,研制了颗粒级配增强材料KZ和早强剂ZR,并优选了长度为600μm和1050μm的化学改性纤维作为增韧材料,最终在1．15～1．45g／cm^3范围内优化设计出4种不同密度的新型四元体低密度水泥体系,并对该体系的水泥石力学性能和浆体性能进行了系统评价．实验结果表明：四元体系强度明显高于目前现场使用的同一级别的低密度水泥,改性纤维的架桥阻裂作用可显著提高水泥石韧性,水泥浆失水量和游离液含量较低,防窜能力强,稠化和流变性能满足要求,体系稳定性好,验证了四元体系粒径分布的合理性．研究结果为多元体油井水泥体系设计提供了一条新途径．     

水玻璃对水泥—粉煤灰浆液注浆性能的影响试验研究

水玻璃是一种常见的速凝剂,在岩土工程中得到广泛应用。使用水泥与粉煤灰浆液进行注浆施工,具有节约成本、低碳环保的重要意义。本文在室内试验的基础上,研究不同掺入量的水玻璃对水泥—粉煤灰浆液在抗压强度、凝结时间、流动度等方面的影响。研究结果证明,水玻璃掺入量在3%时,才能使浆液的注浆性能达到最佳状态。     

海洋高温高压气井固井防气窜水泥浆研究

性能优良的水泥浆是保证固井质量的关键因素,水泥环空气体窜槽对油气田开发将造成非常严重的后果,一旦气窜发生,即使花费大量的人力物力进行挤水泥,也难于修复到未气窜的封固状态。因此,优选有效的防气窜添加剂,研制性能良好的防窜水泥浆就显得十分重要。文中根据海洋高温高压气井的特点,提出了一套综合适用于高温高压固井的防气窜水泥浆设计的方法。设计出了密度2.40 g/cm3,适合循环温度为125℃和163℃的海洋高温高压气井固井的高密度防窜水泥浆体系。