高性能冻胶研究与微结构分析

从HPAM的双功能基团着手,利用正交实验研究出抗温、耐盐、稳定的HPAM双基团交联冻胶体系;该体系在Na+浓度小于50 000 mg/L或Ca2+浓度小于1 500 mg/L的条件下均能形成高强度冻胶。填砂管单管模型实验表明体系封堵率大于95%,封堵强度大,突破压力梯度大于20 MPa/m。双管模型实验表明体系有良好的选择封堵性,调整吸水剖面,提高采收率。利用扫描电镜对冻胶微观结构进行了分析,扫描电镜照片显示冻胶呈三维块状结构,结构较为致密,无明显聚合物骨架显示,酚醛树脂包裹于聚合物骨架之上,细小的酚醛树脂颗粒均匀分布于冻胶结构之中。     

高温高压气井复合型水泥浆体系研究与应用

针对超深高温高压气井固井难点,通过优选DC200型胶乳增强水泥浆防气窜性能,降低水泥石渗透率;优选改性弹性粒子、有机聚合物纤维和无机矿物纤维为复合增韧材料,有效增强水泥石弹韧性,研制出了高温防气窜性能和弹韧性能优良的复合型水泥浆体系。评价显示:体系耐温达160℃以上,SPN值1,静胶凝强度过渡时间仅为12 min,防气窜效果好;与常规水泥石相比,渗透率可降低80%左右,弹性模量可降低60%左右,抗折强度可增加84%左右,水泥石抗冲击载荷可增加86.69%左右,显示出优异的力学性能;该体系在塔中顺南401井和顺南4-1井成功应用,整体固井质量良好。说明该体系可满足超深高温、高压气井固井技术要求,应用前景良好。     

页岩气井套管内压周期变化对水泥环密封失效的实验研究

压裂、回注、储气库注采等作业将造成套管内压的循环变化,最终导致水泥环的密封失效.针对前人套管内压循环变化造成水泥环密封失效破坏的实验研究并结合最新的实验结果,分析了是否考虑地层岩石约束两种井眼系统工况条件下的水泥环失效破坏方式.分析结果显示:未考虑地层岩石约束的实验易导致水泥环的周向拉伸破坏而产生径向裂纹;套管-水泥环界面过渡区的存在能降低水泥环的径向压应力和周向拉应力,从而降低水泥环产生拉伸破坏的风险;考虑地层岩石的约束时,水泥环内外界面受到套管和地层岩石的径向和周向约束,阻止了已经达到拉伸强度极限的水泥环发生拉伸破坏而产生径向裂纹的趋势;套管内压增大时,井下工况中水泥环主要发生塑性屈服破坏产生微环隙,基本不会发生周向拉伸破坏.研究成果可为固井优化设计提供参考.     

顺北超深窄间隙固井技术应用

顺北区块超深窄间隙固井面临高温、井筒内压高交变以及高压盐水层等复杂工况,水泥环长效密封性难以保证。基于顺北12.7mm窄间隙固井工况,采用自主研制的窄间隙水泥环密封完整性评价装置,研究了水泥石密封失效机理,结果表明：加压养护的低弹性模量水泥石较常规水泥石具有更好的密封性能。在此基础上,通过优选弹性材料及配套外加剂,研制了增韧水泥浆体系,弹性模量可低至6.8GPa、抗压强度可达22.7MPa。进一步通过优化固井综合措施,形成了提高超深窄间隙井筒完整性的固井配套技术。基于该技术,现场应用1井次,固井质量优质,未发生水窜。研究成果对于超深井窄间隙固井具有重要借鉴意义,可有效推进顺北区块的长效、安全、高效开发。     

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。