硅酸盐-硫铝酸盐水泥基钻孔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。     

硅酸盐-硫铝酸盐复合水泥水化协同效应研究

水泥硬化体的力学性质与其微观组构间存在紧密的联系,水泥硬化体微观组构的形成与发展是水泥水化硬化过程的结果。因此,开展对水泥水化硬化过程的研究,将对于了解水泥水化硬化微观组构的发展变化规律及其影响因素有着重要的意义。通过对硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥和硅酸盐-硫铝酸盐复合水泥(以下简称复合水泥)进行水化热测试分析,并且结合扫描电镜(SEM)试验对水泥石的微观形貌进行了分析,重点研究了复合水泥的水化硬化机理,以探究硅酸盐-硫铝酸盐复合水泥的水化协同效应。     

新型护壁堵漏材料配方优选及叠加效应研究

松散破碎、易漏失的复杂地层是地质钻探的难题之一,为此开展了一种新型护壁堵漏材料实验研究。通过正交实验研究水泥配合比、水灰比以及外加剂掺量这三种因素对于复合体系浆液灌注性能的影响程度,从而优选出护壁堵漏的配方。在此基础上,运用XRD、SEM等微观方法对不同龄期复合水泥的水化产物进行分析,揭示复合水泥体系的水化叠加效应。实验结果表明:复配水泥的水化叠加效应在松散破碎、易漏失的复杂地层的护壁堵漏方面提供了新的思路。     

矿物掺合料对硅酸盐水泥-硫铝酸盐水泥复合体系凝结时间及强度的影响

目的研究硅酸盐水泥-硫铝酸盐水泥复掺后的凝结时间及力学性能.方法分别测试不同硅酸盐水泥、矿物掺合料掺量下硅酸盐水泥-硫铝酸盐水泥复合体系的凝结时间及胶砂强度,并利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜进行矿物组成和结构分析.结果硅酸盐水泥-硫铝酸盐水泥复合体系的凝结时间随硅酸盐水泥掺量的增大先减小再增大,随掺合料掺量的增大先减小再增大.硅酸盐水泥-硫铝酸盐水泥复合体系的强度随着硅酸盐水泥的增加先减小后增大,硅酸盐水泥掺量为10%时,3d抗压强度减小10.67%;随着掺合料的增大而降低,掺合料掺量为40%时,矿粉、粉煤灰3 d抗压强度分别减小44.5%和47.9%.结论两种水泥复掺会缩短凝结时间,降低强度,水化产物减少,结构疏松;粉煤灰和矿粉的掺入会延长凝结时间,减小强度,水化产物减少.     

硅酸盐—硫铝酸盐复配水泥浆液流变特性试验研究

基于小振幅震荡剪切测试原理,采用新型试验方法研究了不同复配比例的硅酸盐-硫铝酸盐水泥混合体系浆液黏度时变特性和触变性,同时结合扫描电镜(SEM)试验对不同龄期下的水泥石微观特性进行分析。结果表明,硅酸盐-硫铝酸盐复配水泥体系水化过程中出现相互促进和水化叠加效应,水泥水化和凝结速度加快。复配水泥浆液触变性随着混合比例不同呈现出先增大后降低、再增大再降低的变化趋势。通过探究硅酸盐-硫铝酸盐复配水泥浆液水化过程和流变特性,为复配水泥浆液在实际工程中的应用提供理论支撑。     

DL水泥减阻剂的研制与应用

DL减阻剂是一种新型水泥外加剂,具有降低水灰比,大幅度改善浆液流动性和增强等优点。既能满足地质钻钻探水泥护壁堵漏用硫铝酸盐地勘水泥的需要,又能用于油井固井注水泥满足泵送减阻的要求,并与CaCl_2复合对普通硅酸盐水泥全面改性有广泛的应用效果。     

阿利特-硫铝酸盐水泥水化硬化研究进展

阿利特-硫铝酸盐水泥是一种早强性能优良的新型材料，由于在水泥熟料矿物体系中含有硫铝酸盐矿物，将对以阿利特为主导矿物的硅酸盐水泥的水化硬化产生重要影响：加速硅酸盐熟料水化，加快水化进程，促进水化产物生成量，提高早期强度。因此，深入分析该水泥水化硬化过程具有重要意义。     

磷铝酸盐与硅酸盐复合水泥的正交试验研究

以磷铝酸盐水泥和硅酸盐水泥熟料为原料，并掺入石膏和外加剂，磨制复合水泥，通过正交试验确定最佳配比。测定了复合水泥的力学性能，并利用XRD、SEM等测试手段对水化产物进行了分析，结果表明：复合水泥的水化产物与硅酸盐水泥基本相同，主要是C-S-H凝胶、Ca(OH）2和AFt，但复合水泥水化速率大于硅酸盐水泥，水化产物量变大，而且其形貌、晶粒度等发生了改变，使得复合水泥硬化体的整个显微结构紧密结合，从而赋予其高的强度。     

硫铝酸盐水泥基防渗堵漏材料的性能

通过对掺入一定量硫酸铝的硫铝酸盐水泥的抗压强度和抗渗性能的测定，借助XRD、压汞仪等测试手段，研究和分析了硫酸铝对硫铝酸盐水泥水化的影响及其防渗机理。结果表明，掺入适量的硫酸铝，能改变硫铝酸盐水泥熟料的水化进程，从而改善硫铝酸盐水泥基防渗堵漏材料的早期强度和抗渗性能。     

阿利特-硫铝酸盐水泥的合成与水化研究进展

阿利特和无水硫铝酸钙矿物分别是硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥的主导矿物.阿利特矿物的早期强度偏低,后期强度高.硫铝酸钙是典型的早强型矿物,但后期强度增进率低.因此,实现这两种矿物的复合,制备以阿利特和硫铝酸钙为主导矿物的新型水泥材料,将使水泥的早期强度进一步提高,并具有较高的强度增进率和后期强度.同时由于在水泥熟料矿物体系中含有硫铝酸盐矿物,将对以阿利特为主导矿物的硅酸盐水泥的水化产生重要影响.因此,深入分析该水泥的合成及水化机制具有重要意义.     

准噶尔盆地南缘井壁失稳机理及对策研究

准噶尔盆地南缘深层钻井存在高温高压、井壁失稳等难题,现用油基钻井液技术面临巨大挑战.根据呼探1井复杂情况统计,基于对失稳地层岩样组构及特征的分析,揭示了井壁失稳机理.结合南缘深层钻井液技术需求,优选自主研发的纳米封堵剂、超细碳酸钙和弹性石墨形成粒度级配,构建了可有效封堵0.05～50.00 μm地层孔缝的油基钻井液体系...     

聚胺高性能水基钻井液特性评价及应用

根据泥页岩水化特点和多元协同抑制思路,构建了聚胺高性能水基钻井液。介绍了该体系的关键处理剂聚胺页岩抑制剂、包被抑制剂、铝盐封堵防塌剂和清洁润滑剂。通过屈曲硬度实验和粘结实验对比评价了聚胺高性能水基钻井液与几种典型防塌钻井液的性能。结果表明,聚胺页岩抑制剂能在低浓度下最大限度降低黏土水化层间距,有效抑制黏土水化膨胀。聚胺页岩抑制剂与铝盐封堵防塌剂复配后能显著阻缓孔隙压力传递。聚胺高性能水基钻井液抑制性和清洁润滑性突出,与油基钻井液接近。聚胺高性能水基钻井液在胜利油田田305区块进行了成功应用,解决了该区块泥页岩井壁失稳问题。     

铝酸盐水泥对硅酸盐水泥性能及浆体结构的影响

研究了铝酸盐水泥(质量分数0.25以内)与硅酸盐水泥混合体系的凝结时间、力学性能和干燥收缩率,并采用量热仪、X射线衍射仪、环境扫描电镜探讨了这些物理力学性能产生差异的原因.研究表明,随着铝酸盐水泥掺量的增加,混合体系的凝结时间不断缩短,力学强度先略升(6%左右时达到最高)后大幅降低,干燥收缩不断增加.少量铝酸盐水泥的掺入,对硅酸盐水泥的水化影响不大,仅造成水化早期浆体钙矾石的生成量微增;但掺量超过一定值时,将显著延缓硅酸盐水泥的水化,浆体中钙矾石不断转化为单硫型水化硫铝酸钙,非稳态水化铝酸钙也逐步发生晶型转变,从而导致微结构明显劣化.     

深部找矿复杂地层钻进可控护壁浆液研制

护壁浆液在钻进中起着至关重要的作用,针对复杂地层易漏易塌钻进难点,从钻孔浆液材料方面入手,通过室内实验优选出可控不饱和聚酯护壁浆液配方。研制的浆液具有渗透力强、固结性能好、抗渗性高、并且凝胶时间可调的优点,在深部复杂地层钻进中应用效果良好,成功解决钻孔的坍塌、护壁和堵漏问题。     

钻井液类型对井壁稳定的影响实例与防塌机理分析

针对东海油气田N区块钻井过程中易发生井壁坍塌的问题,通过梳理分析N5区块及周边构造三口探井地质条件、地层特性、测井数据,基于地质力学与岩石力学基本原理计算了井壁坍塌压力;并对使用水基钻井液和油基钻井液的钻井工况进行对比。研究发现在钻井液密度高于坍塌压力的情况下,使用密度相对较低的油基钻井液即能够保持井壁稳定,无阻卡等复杂问题。使用水基钻井液钻井,则部分泥页岩井段井径扩大,起下钻明显阻卡,处理复杂问题耗时较长。分析主要原因,在于油基钻井液能够降低泥页岩水化程度,减缓钻井液向微裂隙中的渗流,抑制微裂隙扩展,提高钻井液对井壁的有效支撑作用。因此,在东海油气田复杂泥页岩地层钻井中,使用油基钻井液能够更好地保持井壁稳定,避免或减少钻井复杂问题。     

铝酸钙水泥作为耐火浇注料结合剂的研究进展

耐火浇注料具有无需成型、容易施工、易于修补等优点,在高温工业领域得到广泛使用。铝酸钙水泥(calcium aluminate cement, CAC)因具有快速硬化、早期强度高、优异的抗侵蚀性能和抗磨损性能等优点,被广泛应用于浇注料中。对铝酸钙水泥的水化机理进行着重分析,对比分析多种结合剂的优缺点。从养护温度、微粉和外加剂3个方面分析铝酸钙水泥水化反应的影响因素。养护温度越高,CAC的水化程度增加,水化产物的分布越均匀。微粉和外加剂的添加可以提高水化速率并降低孔隙率。同时介绍铝酸钙水泥结合浇注料的改性方法,分析碳物质、分散剂对其施工性能和力学性能的积极作用。最后基于铝酸钙水泥结合浇注料的改性以及所面临的问题做出展望,指出探索合适的分散剂、碳物质、外加剂来提高铝酸钙水泥的水化速率、增强其结合浇注料的机械性能是今后研究的重点。     

水泥水化过程的计算机模拟

介绍了一项新颖的设计并模拟水泥基复合材料水化过程并依据水泥细观组织结构预测水泥性能的技术流程框架,为水泥基复合材料耐久性的研究和发展提供了一种新思路,建立了一个随机的、基于数字化影像基础（DIBM）的模型,通过计算机模拟,将水泥基复台材料的整个拌制过程,特别是水泥的水化过程在计算机上进行生动的可视化仿真,随机模型依据元胞自动机（cellular automata）技术,对水泥水化过程中各不同阶段的细观组织结构进行模拟、分析和计算,得到水泥熟料中各组成物的水化程度、各种水化产物的体积分数、水泥石的孔隙率以及孔的分布情况等,并依此预测水泥基复合材料硬化后的性能,通过对纯硅酸盐水泥基本性能参数的分析与计算,计算机模拟得到该种水泥在不同龄期的水化产物及细观组织结构。     

地铁车站叠合墙内衬墙混凝土施工优化及开裂原因分析

为解决地铁车站叠合墙内衬墙混凝土开裂渗水问题,以福建省厦门市轨道交通6号线杏滨站和董任站工程为背景,研究地铁车站叠合墙内衬墙混凝土施工优化及开裂原因.根据内衬墙的实际开裂情况,研究内衬墙混凝土的不同现场坍落度、混凝土的不同强度等级、跳仓浇筑法、冷却管技术和施工分段长度等施工因素对内衬墙开裂的影响情况.结果表明:叠合结构内衬墙所受约束作用的强弱、混凝土水泥水化的温度效应,以及施工分段长度是引起内衬墙开裂的主要原因;各施工因素对提高内衬墙抗裂能力的重要性依次是跳仓浇筑法、冷却管技术、混凝土现场坍落度、混凝土强度等级和施工分段长度.     

SD选堵剂的应用研究

针对油田注水开发的中后期 ,油井含水率普遍升高 ,甚至水淹 ,严重影响油田生产 ,研制出 SD选堵剂 ,并进行了性能评价和室内模拟试验 ,结果表明 SD选堵剂具有好的油溶性 ,成胶时间和软化温度可调 ,堵水率达 98%以上 ,堵油率 1 0 %左右 ,封堵强度可达 1 5MPa/m以上 .现场应用表明 :该堵剂选堵效果明显 ,能起到好的增油降水作用