超细水泥封堵技术在河南油田的应用

通过在室内对超细水泥浆针入度、稠化时间、抗压强度、渗透率的测定 ,筛选出了封堵高含水油层所用的超细水泥的配方 .实验表明 :低水灰比的水泥浆凝结后抗压强度大 .但是 ,低水灰比水泥浆稠度大 ,初凝时间短 ,可泵性差 ,不能满足现场施工的需要 .在 m(水 ) / m(灰 )为 0 .75 ,缓凝剂的质量分数为 1 .5 %～ 1 .8% ,水泥浆的初凝时间、抗压强度及渗透率等性能满足现场要求 .并且介绍了超细水泥封堵技术在河南油田的应用情况     

巷旁泵送煤矸石胶结充填材料的应用

为了充分发挥煤矸石在煤矿井下巷旁支护过程中的作用开展了某矿井煤矸石相关物理性质测试试验研究了不同水灰比、外加剂对煤矸石胶结充填材料的坍落度、单轴抗压强度及初凝时间的影响。试验研究表明水∶水泥∶粗骨料∶细骨料∶外加剂＝1∶2∶5.6∶1.6∶0.02为现场沿空留巷巷旁泵送充填最佳配合比。在该配合比条件下煤矸石胶结充填材料的坍落度、28 d单轴抗压强度及初凝时间分别为210 mm、20.8 MPa、224 min能较好地满足现场支护要求并发现该配合比条件下的胶结充填材料实际初凝时间较室内提前约50 min。     

延长主力油层泡沫水泥堵剂体系配方优化与性能研究

针对延长石油主力油层油井堵水及井壁再造问题,对泡沫水泥体系中发泡剂、稳泡剂、水灰比、缓凝剂、木纤维等添加剂进行了室内优化实验,确定了适合延长石油主力油层油井堵水的泡沫水泥浆体系配方:G级油井水泥浆体系为:0.5%AES+0.3%CMC+G级油井水泥浆(水灰比为0.44~0.55)+0.2%缓凝剂+0.2%木纤维;800目超细水泥浆体系为:0.5%AES+0.3%CMC+800目超细水泥浆(水灰比为0.55~0.60)+0.2%缓凝剂+0.2%木纤维。并对优化后的泡沫水泥浆体系进行了动态封堵性能评价实验。实验结果显示,优化后的泡沫水泥体系具有较强的封堵调剖能力以及封堵的稳定性。     

超细矿渣在硫铝酸盐水泥砂浆中的应用

在硫铝酸盐水泥砂浆中加入超细矿渣,研究不同掺量的超细矿渣对水泥浆体凝结时间及胶砂流动度、强度的影响.采用电子扫描显微镜(SEM)分析水泥砂浆微观结构以及超细矿渣在砂浆中的影响机理.实验结果表明:随着掺量的提高,水泥浆体的初凝时间延长,终凝时间缩短;胶砂流动度随超细矿渣掺量的增大而减小; 随超细矿渣掺量的增大,水泥胶砂的3d和28d强度提高,当掺量质量分数为20%时,水泥砂浆28d的抗折、抗压强度达到最大,分别达到7.3Mpa和46.93Mpa.     

基于触变水泥浆的套漏井不留塞封堵技术

套漏井不留塞封堵工艺要求封堵剂在地层里能驻留、井筒里能冲洗出来,油田常用的G级油井水泥性能难以满足要求。针对水泥浆封堵剂不留塞封堵工艺的要求,开展触变水泥浆配制和性能评价。在室内不同温度下对触变水泥浆的流变性、静切力、静置增稠和剪切稀释特性、稠化性能和水泥石的抗压强度等进行了测试,分析了触变水泥浆作为不留塞封堵剂比G级油井水泥的优势。根据不留塞封堵施工过程封堵剂的状态,采用常压稠化仪模拟了封堵套漏井的施工过程;了解触变水泥浆在施工过程稠度变化规律,为优化封堵施工各道工序完成时间提供依据,尤其是确定反冲洗时间这一关键参数,为不留塞封堵施工成功和确保施工安全提供了参考。现场采用触变水泥浆实施不留塞封堵施工获得成功。     

可注超细粉煤灰水泥砂浆正交试验研究

水泥中掺入超细粉煤灰和水玻璃,与水泥组成成分发生水化物反应,促使水泥浆材强度发展;同时粉煤灰还保持了水泥活性,易于流动。针对水泥浆材在充填工程中的应用,采用正交试验研究了不同养护龄期下超细粉煤灰掺量、水玻璃掺量及水灰比3个因素对水泥浆材的抗压强度影响。分析了各因素之间差异,根据功效系数,判断出最佳配制方案。试验结果表明,超细粉煤灰的掺量对砂浆的强度影响不大,但可以改善水泥砂浆的流动性和黏聚性;水玻璃的含量对强度的影响要优于超细粉煤灰;一定条件下,水灰比越小,水泥浆液强度越高。研究成果可于注浆工程中广泛应用。     

再生骨料混凝土徐变特性基础试验

以水灰比为参数对水泥浆的力学性能和徐变特性进行了基础试验.结果表明,水泥浆的弹性模量和抗压强度均随水灰比的增加而降低,外界环境(温度和湿度)对水泥浆的徐变影响不大.在此试验基础上,通过研究水灰比和水泥浆徐变函数(单位应力作用下弹性变形与徐变应变之和)之间的关系,建立了水泥浆和砂浆徐变函数的预测模型.对配合比为m(水泥)∶m(水)∶m(细骨料)=0.5∶1∶1.49的砂浆徐变预测结果和试验结果的对比分析表明,砂浆徐变函数预测模型可以较好地预测砂浆的徐变发展过程.模型再生混凝土的徐变试验证明,老砂浆的存在是再生混凝土徐变增加最重要的一个原因.     

改性超细水泥堵剂的研究与应用

水泥作为最早的堵水材料在世界各油田被广泛应用.针对超细水泥颗粒小、水化速度快、时间短,施工过程难以控制的问题,在超细水泥中添加特制的聚合物溶液对其进行复配改性,使得超细水泥的各种性能特别是安全性能大大提高.实验结果表明:在相同温度下,水灰比减小,水泥固化时间缩短;在相同的水灰比下,温度升高,水泥固化时间缩短;水灰比越小,堵剂的强度越高;温度越高,在相同的时间内堵剂的强度越高.该堵剂适应地层温度范围宽(室温~130℃),使用安全,封堵强度高.从2003年开始在大港油田各个区块应用60多井次,施工成功率100%,取得了明显的应用效果.     

低品位菱镁矿试块配合比实验研究

为更好地研究低品位菱镁矿原料用于建筑用空心砖的可行性,确定满足强度要求的低品位菱镁矿试块的最佳配合比,制作了90个150 mm×150 mm×150 mm试块进行抗压实验。研究了水灰比、水泥、砂率、建筑石膏掺量等对试块抗压强度、破坏形态、裂缝开展情况的影响,选取低品位菱镁矿试块最佳配合比。结果分析表明,低品位菱镁矿试块在用水量m(W)=185 kg/m3,水灰比m(W)/m(C)=0.55,砂率βs=0.4,建筑石膏w(F)=25%的配合比下抗压强度较大。     

油井水泥低温早强剂X－1的性能评价

油井水泥低温早强剂X-1由活性硅,固体醇胺和阴离子型聚合物复配而成.水灰比为0.42-0.52时,加入10.0%的X-1可使水泥浆15℃稠化时间比净水泥浆缩短40%-50%.在15℃下养护12 h,24 h的抗压强度分别大于3.5 MPa和6.5 MPa.水泥浆体系的综合性能满足低温井固井施工的基本要求.     

煤层气泡沫固井新型早强剂FC-A及其性能

针对煤储层温度低,固井时水泥水化反应速率慢,水泥浆稠化时间长,水泥石抗压强度发展缓慢等问题,依据水泥浆的水化机理,以不同离子对硅酸钙矿物熟料水化速率的影响规律为理论基础,研制出过渡金属复合盐类新型低温早强剂FCA,并系统评价了该早强剂不同加量(1%、2%和3%)情况下的水泥浆性能,与早强剂氯化钙(Ca Cl2)进行对比,得到了FC-A对水泥浆的影响规律:早强剂FC-A能够提高水泥石低温早期抗压强度,完全满足6 h抗压强度(39℃、常压)大于等于4.0MPa技术指标;早强剂FC-A能够缩短水泥浆稠化时间,加有FC-A早强剂的水泥浆稠化时间与水泥原浆稠化时间之比(32℃、8.3 MPa)为0.438;FC-A对水泥浆的流变参数和初始稠度基本无影响,具有优异的低温早强和促凝作用,是一种综合性能优异的新型早强剂。     

PVA/粉煤灰/水泥性能研究

该文研究了PVA、掺量和超细粉煤灰掺量对水泥工作性能和力学性能的影响.结果表明,掺加聚乙烯醇对水泥的初凝时间则没有明显影响,而终凝时间则随掺量增加有明显减小.聚乙烯醇掺量为0.25 g时标稠需水量最大,为30.0%.聚乙烯醇掺量越高,水泥的抗压强度越低,最后趋于稳定.掺加可再分散性乳胶粉的水泥标稠需水量和初终凝时间都随着掺量的增加而增加,水泥的早期和晚期抗压强度则分别在掺量为0.5 g和1.0 g时达到最高,分别为33.10 MPa和81.91 MPa.掺加超细粉煤灰的水泥标准稠度需水量随超细粉煤灰掺量的增加先减小后增大,早期和晚期抗压强度都随着掺量的增加而先增后减,并且都在掺量为50g时达到最大,分别为44.60 MPa和98.63 MPa.     

低水灰比对硅酸盐水泥水化程度的影响

研究了低水灰比硅酸盐水泥的水化程度,并利用XRD和SEM分析了硬化水泥浆体的微观结构。结果表明在低水灰比条件下,水泥的水化程度较低,其硬化水泥浆体中存在较多的未水化水泥;同时由于自身的密实性增强和体系的低孔隙率,使水泥水化产物的结晶、生长情况也受到影响。     

低水灰比对硅酸盐水泥水化程度的影响

研究了低水灰比硅酸盐水泥的水化程度,并利用XRD和SEM分析了硬化水泥浆体的微观结构。结果表明在低水灰比条件下,水泥的水化程度较低,其硬化水泥浆体中存在较多的未水化水泥;同时由于自身的密实性增强和体系的低孔隙率,使水泥水化产物的结晶、生长情况也受到影响。     

气动胶体磨制备超细水泥注浆材料研究

为了探索一种适用于煤矿的快速、高效制备超细水泥注浆材料的方法,利用气动胶体磨对普通硅酸盐42.5水泥进行湿磨,制备了超细水泥注浆材料。采用激光粒度分布仪对超细水泥注浆材料的研磨特性进行分析。按一定的水灰比称取所需的水泥和分散剂(无水乙醇)并搅拌均匀,加入气动胶体磨进行一定时间的研磨,将研磨一定时间后的水泥浆料进行粒度分析。结果表明:对于不加助磨剂的水泥浆料,在一定浓度范围内,物料浓度越低研磨效果越好。当水灰比为0.8∶1时,研磨5 min制备出超细水泥注浆材料,随着研磨时间的增加,超细水泥注浆材料的粒度进一步下降。对于加入助磨剂的水泥浆料,研磨5 min时水泥注浆材料的粒度显著下降,D97的下降幅度达到25.9%.该方法为煤矿制备超细水泥注浆材料提供了理论依据。     

竹浆黑液接枝磺化产物的超滤分级及减水分散性能

采用超滤将竹浆黑液接枝磺化产物(GCL1-JB)分成4个不同分子量范围的级分,采用凝胶渗透色谱进行分子量表征,研究了不同分子量的级分对水泥净浆和砂浆性能的影响.结果表明:高分子量级分对水泥净浆和砂浆的减水分散性能优于低分子量级分;高分子量级分(大于50000)掺量为0.5%时,水灰比为0.29的水泥净浆流动度达287mm,120min经时流动度损失为7%,砂浆的3天、7天和28天抗压强度比分别为159.4%、193.4%和143.8%;中等分子量级分具有很强的引气性和缓凝作用,可改善新拌砂浆的工作性,但是硬化砂浆后期的抗压强度较低;中分子量级分(10000～50000)掺量为0.5%时,水泥净浆的初凝时间延长140 min,终凝时间延长297 min,28天砂浆抗压强度比达99.8%.     

全风化花岗岩地层单-双液浆加固试验研究

针对全风化花岗岩注浆治理工程中的浆液选型及注浆参数调控问题,通过注浆模拟试验,对水泥浆液和水泥-水玻璃浆液(C-S浆液)2种浆液的加固效果进行对比分析研究。研究结果表明,单-双液浆在地层中均以劈裂扩散为主,但扩散模式具有显著差异:水泥浆液呈直线式和放射式2种,其主控因素为水灰比;而C-S浆液的扩散模式主要为放射式和网络式,扩散模式受水灰比和注浆压力双因素影响。2种浆液注入地层后,加固体试样抗压强度、抗崩解性均显著增高,根据对加固效果的作用关系可将水灰比分为注浆压力作用区(水灰比为0.80～1.13)和C-S浆液优势区(水灰比为1.13～1.50),水泥浆液多适用于深部高压加固区,C-S浆液多适用于浅部低压加固区。在满足注浆工程要求前提下,C-S浆液加固体压缩可变形性和残余强度比水泥浆液加固体的高,加固地层更为稳定。通过工程现场验证,研究成果对类似地层的注浆加固治理具有一定的参考和借鉴意义。     

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.     

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。     

低水胶比下掺玻璃粉水泥浆力学性能和活性

为了研究低水胶比下掺玻璃粉水泥浆的浆体力学性能和活性,运用活性因子法排除干扰因素,探讨了低水胶比对不同掺量玻璃粉水泥浆强度的影响规律。结果表明:水化反应早期,玻璃粉的微集料效应与密实填充占据主要地位,玻璃粉的火山灰效应忽略不计。有效水灰比随玻璃粉掺量增加而增加,玻璃粉-水泥浆体中的Ca~(2+)浓度降低,生成的C—S—H凝胶数量相对减少,整个复合体系之间的黏结力下降,玻璃粉与水泥的界面效应也相应减弱,从而引起玻璃粉-水泥硬化浆体的抗压强度降低。