脉冲振动固井技术研究

为提高水泥浆胶结质量,防止固井后油气水窜,提出了脉冲振动固井新技术。研制开发了新型脉冲振动固井室内评价装置,通过脉冲振动可以有效地改善水泥浆性能,水泥石的胶结强度平均提高了11%～22%,水泥浆的初凝时间平均缩短了3%,初终凝过渡时间平均缩短了12%～17%,水泥石的抗压强度平均提高了10%～14%,水泥浆稠度系数K平均降低了16%～63%;利用电镜扫描、X射线衍射、压汞实验等分析手段,对比分析了脉冲振动处理后的水泥石微观结构、水化产物和水泥石孔隙特征的变化规律,脉冲振动促进了水泥水化反应,改善了水泥石的微观结构;分析了水泥水化过程中水泥浆失重特性,根据水泥浆静胶凝强度与水泥浆失重的关系,阐述了利用脉冲振动固井技术减少水泥浆失重和防止环空气窜的机理;为实现对候凝过程中的水泥浆实施脉冲振动,研制开发了新型井口脉冲振动固井装置,经过10余口井的现场应用,取得了良好的固井效果。     

热采井固井水泥含氯促凝剂作用机理研究

含氯促凝剂曾在稠油热采井固井中得到应用,但高温下对油井水泥石性能的影响及机理却未得到深入研究。评价了不同加量及种类的促凝剂对加砂水泥石抗压强度的影响,并深入考察了含氯促凝剂对加砂水泥石抗压强度的影响,结合X–衍射和电镜扫描分析了含氯促凝剂加砂水泥石高温前后水化产物组分和微观形貌变化,探讨了含氯促凝剂对加砂水泥石结构变化的作用机理,结果表明：水化产物硬硅钙石是水泥石高温后强度不衰退的主要原因,当温度超过230 ℃时,水泥石水化产物组分受到氯离子的影响,生成了新的斜长钙石组分,改变了水泥石微观结构,是水泥抗压强度急剧衰退的主要原因。     

新型促凝剂DWA改善固井水泥低温性能的实验

模拟深水固井低温环境,考察新型锂盐复合类促凝剂DWA对固井水泥浆稠化时间、静胶凝强度和抗压强度的影响。结果表明:促凝剂DWA能促进固井水泥的低温水化能力,缩短水泥浆稠化时间,明显缩短稠度30～100 Bc、静胶凝强度48～240 Pa的时间,显著提高水泥石早期抗压强度,表现出优异的低温早强、防窜性能,有助于解决深水固井面临的低温、浅层水-气流动难题;DWA促凝作用优于CaCl2,对水泥浆初始稠度无影响,是一种无副作用的新型多功能促凝剂。     

混合型粗集料轻混凝土的微观结构（Ⅱ）

在混合型粗集料轻混凝土的微观结构（I）对早期水化产物和结构特点进行全面分析和论证的基础上,进一步对后期的水化产物和结构特点进行了系统的研究和论述。同时,对陶粒－水泥石界面与碎石－水泥石界面的微观结构进行了分析和类比。并提出,在两种不同的界面处,分别 存在着不同的水化条件和水化产物,因而显示出不同的微观结构形态。     

新型油井水泥低温早强剂QZ-1性能评价

针对北方地区冬季固井地层温度低,水泥石强度发展缓慢的问题,研制一种低温早强剂QZ-1,该早强剂可在低温环境大大加快水泥的水化速度,使水泥石形成较高的早期强度。 20℃时,早强剂加量2%,12h抗压强度即可达到3.6MPa,达到二次开钻对水泥石强度（3.5MPa）的要求,大大缩短候凝时间,提高钻井速度,节约钻井成本。     

超细矿渣高性能混凝土试验及水化研究

用超细矿渣粉等材料制备了Ｃ８０以上的高性能混凝土,并研究了超细矿渣水泥的水化。结果表明,超细矿渣粉不仅可提高新拌混凝土的工作性能,而且能大幅度提高水泥及混凝土的力学性能。研究还发现,超细矿渣的水化活性较高,在水泥水化早期就大量生成胶凝性水化产物,从而减少了水泥石中的Ｃａ（ＯＨ）２含量,改善水泥石及混凝土的微观结构。     

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.     

深水固井技术研究进展

深水固井技术是深水油气钻完井的关键技术之一,为促进深水固井技术的研究与发展,对深水固井所面临的问题进行了较全面的分析.在总结国外深水固井水泥浆体系、注水泥顶替技术、固井设备、固井工艺和水泥环长期封隔性能研究现状的基础上,指出深水固井技术研究应以固井体系设计简单和施工方便为前提、以"对环境友好"为原则、以水泥环实现长期封隔为目的.     

深水固井技术研究进展

深水固井技术是深水油气钻完井的关键技术之一,为促进深水固井技术的研究与发展,对深水固井所面临的问题进行了较全面的分析.在总结国外深水固井水泥浆体系、注水泥顶替技术、固井设备、固井工艺和水泥环长期封隔性能研究现状的基础上,指出深水固井技术研究应以固井体系设计简单和施工方便为前提、以"对环境友好"为原则、以水泥环实现长期封隔为目的.     

固井水泥浆水化早期阶段水状态与电导率关系

油气井固井早期气窜现象常发生于固井水泥浆液固态转变阶段，准确掌握该阶段水泥浆的组织结构是探究固井早期气窜机理的关键。电导率方法是评价水泥浆水化进程及微观结构的有效方法之一。为此，利用电感式电导率仪研究了固井水泥浆沉降稳定性、水化速率对其电导率的影响；结合质量守恒定理和低场核磁共振技术，探究了水化早期阶段水泥浆中水状态与其电导率的关系。实验发现，在新配水泥浆中，孔溶液离子浓度和孔隙结构分布决定了水泥浆的初始电导率；随着水泥浆沉降稳定性的增加，水泥浆中孔结构分布更均匀，使其初始电导率由16.8 mS/cm增加至19.4 mS/cm；随水泥浆水化进程增加，水泥颗粒表面及孔隙中水化产物的形成改变了水泥浆的固相微观结构及孔隙结构，使分布于大孔隙中的自由水转变为小孔隙中的毛细水、凝胶水。实验结果表明，在水化早期阶段水泥浆的电导率与蒸发水、自由水含量呈线性关系。     

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。     

油井水泥低温早强剂室内研究

针对低温条件下,水泥浆因水化速度慢,候凝时间长,极易造成油、气、水浸,导致固井质量差和目前油田低温浅层固井可供选择的早强剂种类少的具体情况,根据油井水泥水化及低温早强原理,选择对油井水泥具有低温早强作用的水溶性无氯化工原材料,通过实验优选出无机物A、B,有机盐C和有机酸D,研制出一种新型无氯水溶性低温早强剂ZC-2S,该早强剂对常规密度和低密度水泥浆均有显著的早强作用,且与多种常用油井水泥添加剂体系配伍性好,可用于低温浅层油气井固井水泥浆体系,尤其是无干混装置的油田。     

高强度矿渣胶凝材料改性的研究

研究矿渣的粉磨细度，激发剂的掺量，改性剂的种类与掺量对高强度矿渣胶凝材料的干燥收缩性能及其强度的影响。研究表明，掺加9－10％的Na2SiO2激发剂和10％左右的硅酸盐水泥，控制适当的粉磨细度，可以使高强度矿渣胶凝材料的干燥收缩率降低到与硅酸盐水泥相近的程度，并且强度提高，达到了综合改性的目的。其水化产物都是含有少量Na2O,MgO的铝硅酸钙凝胶。     

HPMC对水泥稳定全深式冷再生材料的性能影响研究

针对水泥稳定全深式冷再生混合料的泌水、施工操作时间短、黏结力不足等诸多问题,通过在水泥胶砂试件中添加羟丙基甲基纤维素醚(HPMC),研究HPMC对水泥胶砂试件抗折及抗压强度的影响;进而探讨在再生混合料中掺入HPMC的可行性,重点研究了不同掺量的HPMC对水泥稳定全深式冷再生材料的性能影响。研究发现:HPMC由于引气作用会降低水泥水化后水泥胶砂试件的抗折及抗压强度;水泥在HPMC溶于水后的分散液中进行水化,与水泥先水化再掺入HPMC相比,水泥胶砂试件抗折及抗压强度有所增大。掺入HPMC,对水泥稳定全深式冷再生材料的无侧限抗压强度有削弱作用;再生混合料具有一定黏聚性能不易离析,且在常温及高温下保水性能较好,基本无泌水现象。     

玻璃粉表面改性及其对水泥浆水化硬化作用

利用增钙、机械粉磨等手段对玻璃粉进行局部活化,采用SEM、XRD等测试方法研究了改性玻璃粉水泥浆水化产物和微观结构,并讨论了改性玻璃粉在水泥浆水化硬化过程的作用。研究表明:氧化钙的掺入提高了复合体系液相的碱度,从而加快了水泥水化反应生成更多水化产物;掺入氧化钙的玻璃粉水泥浆微观结构更为密实,28 d龄期时水化产物间的孔隙远远小于3 d,水化产物发育更好,硬化浆体的强度大幅提高。当CaO掺量过大(6%)时,生成过多的氢氧化钙晶体引起膨胀开裂,对玻璃粉水泥浆的强度发展产生不利影响。     

固井水泥环在川东气田地层水中的腐蚀特征

针对川东气井地层水中的固井水泥,采用电化学测试、扫描电镜观察和能谱分析,研究了水泥环腐蚀的电化学、微观结构和元素分布特征。结果表明：浸泡初期,钢的交流阻抗的高频容抗增大,低频出现Warburg阻抗,水泥/套管钢界面由于水化作用而变得更加稳定,钢的电位在26d后负移约200mV,此时腐蚀介质已经到达钢表面,在水泥未被腐蚀解体时,界面遭到破坏,使交流阻抗的高频容抗减小,低频出现容抗弧;腐蚀后水泥表层的Ca、O含量减少,而C、S、Mg的含量增加,水泥环发生了H₂S腐蚀、CO₂腐蚀和Mg腐蚀H₂S腐蚀较严重,外表面呈溶出型腐蚀,而在内部,腐蚀产物滞留其中,腐蚀主要使孔隙和胶结性发生劣化;Cl^-在水泥中具有较强的渗透性。研究成果对含H₂S和CO₂的酸性气田的固井工作具有指导意义。     

激发剂对粉煤灰水泥胶凝材料水化性能的影响

用结全水量、三甲基硅烷化--气相色谱、差热分析和Ｘ射线衍射等方法研究了激发剂对偻煤灰水泥胶凝材料水化性能的影响,发现激发剂能加快粉煤灰水泥胶凝材料的水化速度再水化,使粉煤灰先解聚再水化,粉煤灰中单掺激发剂,水化反映难以进行,激发剂对粉煤灰水泥胶凝材料的水化产物种类影响不大。     

聚合物改性硫铝酸盐水泥基防水涂料的助剂选择与优化

聚合物改性水泥基涂层工艺是一种有着良好耐候性、绿色环保的混凝土防护工艺,在混凝土表面保护工程中得到广泛应用。但由于其组分的复杂多样性,导致其性能受到诸多因素的制约。分别研究了在4种不同的敏感助剂(润湿剂、防沉淀剂、防水剂和消泡剂）作用下,聚合物改性硫铝酸盐水泥基涂料拉伸性能和吸水率的变化规律。结果表明：助剂的加入会显著影响涂料的拉伸强度和吸水率,优化涂料的微观结构;聚合物改性硫铝酸盐水泥基涂料在润湿剂质量分数为0.6%、防沉淀剂质量分数为1.5%、防水剂质量分数为2.0%、消泡剂质量分数为1.5%时,涂料的综合性能达到最优;掺加适量敏感助剂可以明显优化涂料的微观结构,使涂料内部无明显缺陷,且形成聚合物膜包裹水泥水化产物的连续结构。