影响油井水泥浆流变性的因素

油井水泥浆的流变性是注水泥施工的一个重要工艺参数,是水泥浆配方设计的核心以及安全施工的前提。分别从油井水泥浆组成成分(石膏加量、比表面积、分散剂)、工作环境(温度、压力)、施工参数(搅拌速度、搅拌时间)和水泥浆的水灰比等方面通过试验来研究影响水泥浆流变性的因素。研究结果表明:随石膏掺量的增多,水泥颗粒的比表面积增加,水泥浆的流动性能随之变差,而比表面积为320~350 m2/kg时,水泥浆流变性能变化不大;提高搅拌速度和增长搅拌时间能提高水泥浆流变性能;随温度的升高水泥浆的流变性表现为先提高后变差的变化趋势,该试验条件下当温度高于70℃时水泥浆的流变性能明显变差,但压力对于水泥浆流变性影响不大。

丁苯胶乳对油井水泥浆性能的影响研究

针对胶乳种类对油井水泥浆性能的影响 ;胶乳加量对油井水泥浆性能的影响 ;降失水剂对胶乳水泥浆体系性能的影响 ;胶乳对水泥石强度的影响。实验研究了国产丁苯胶乳对油井水泥浆的失水、流变性、自由液和水泥石抗压抗折强度的影响。结果表明 ,随胶乳加量增大 ,胶乳对水泥浆体系的流变性影响不大 ,但使体系的失水量及自由液明显降低 ,对水泥石的抗压强度减小而抗折强度增大。

四元共聚抗高温抗盐油井水泥浆降失水剂的合成

目前的油井水泥浆降失水剂存在着耐温抗盐能力低,在高温下易分解造成浆体过度缓凝、控制滤失能力降低等缺陷。为此,在总结前人研究成果的基础上,选择具有特殊官能团的单体2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、N, N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)、丙烯酸(AA)、烯丙基磺酸钠(AS)为合成原料,通过正交实验合成了新型的抗高温、抗盐四元共聚油井水泥浆降失水剂(FRW),并对其进行了结构表征和性能测试。实验结果表明:(1) FRW最佳合成条件为AMPS/AA/DMAA/AS的摩尔比为4.2∶1.8∶3.5∶0.5,引发剂为单体总质量的0.3%,单体质量百分数为40%,反应温度为50℃,pH值为7;(2)结构表征实验反映出,4种单体均参与了共聚反应,FRW的数均分子量和重均分子量分别为86 692、468 689,分子量分布为5.406,具有良好的稳定性能,可承受的最高温度为289℃;(3)添加1%～2%FRW的水泥浆流变性能和力学性能等指标经测试均符合工程要求。结论认为,FRW具有较好的抗温、抗盐和控制失水性能,其适用温度介于90～200℃,在含35%NaCl水泥浆中滤失量为41.2mL,对水泥浆流变性能以及水泥石强度等工程指标无不良影响。

油井水泥浆抗高温抗盐降失水剂合成及性能研究

通过自由基聚合制备了一种新型的AMPS/DMAA/AHPS/AA四元共聚物油井水泥浆降失水剂,通过红外光谱进行了分析测试,测试了加有抗高温抗盐降失水剂水泥浆的各项性能。结果表明加有该抗高温抗盐降失水剂的油井水泥浆满足API失水量小于50m L的标准,该降失水剂可以满足160℃高温条件,略有延长水泥浆稠化时间和降低水泥石抗压强度的作用,抗盐能力达到36%。

AMPS/AM共聚物油井水泥浆降滤失剂合成条件研究

使丙烯酰胺基甲基丙磺酸(AMPS)与丙烯酰胺(AM)于50℃、引发剂存在下在水溶液中共聚6小时,以阻聚剂中止共聚反应,得到黏稠产物,用作水泥浆降滤失剂。通过共聚体系中单体总质量分数(6%～10%)、AM、AMPS质量比(0.12～0.16)、引发剂用量(0.3%～0.7%)、pH值(2～13)、反应温度(10～70℃)5个单因素优选实验,得到了一系列共聚产物,以0.4%的加量加入水灰比0.44、以150g/LNaCl盐水配制的G级水泥浆中,考察水泥浆API滤失量,确定最佳共聚条件为:单体总质量分数8%,AM、AMPS质量比0.14,引发剂用量0.5%,反应温度90℃,pH值7。加入最佳条件下合成的共聚物的水泥浆,流动性好,API滤失量约25mL,零析水,90℃时稠度适中,稠化曲线比较符合理想,有一定缓凝性,90℃、24小时强度为21.7MPa,各项性能均有一定可调范围。

AM/AMPS共聚物油井水泥浆降失水剂的合成研究

以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和丙烯酰胺(AM)为原料,合成了油井水泥浆降失水剂AM/AMPS共聚物。确定了AM/AMPS共聚物降失水剂的最佳合成条件:单体加量8%,AMPS与AM质量比1:7,引发剂加量0.5%,反应体系pH值7,反应温度50℃。该共聚物降失水剂能有效控制水泥浆的失水量,且保证水泥浆的其他性能在一定范围内可调。

油井水泥浆封窜堵漏工艺技术

介绍了油井水泥浆封窜堵漏机理,设计建立了三种施工方法,研究确定了三大油井水泥浆体系,通过现场实施工艺成功率100%,实施油井90%得到了较好的增油降水效果,并且有较长的有效期。

油井水泥浆性能测定采用API标准的实践与效果

介绍本校钻井实验室油井水泥浆性能测定建立API标准实验项目的过程和效果。

有机硅消泡剂在油井水泥浆中的性能研究

以油井水泥浆的密度恢复率为评价指标，对有机硅消泡剂SK-1进行了性能评价，讨论了SK-1对不同体系的水泥浆的稠化性能、抗压强度、流变性能的影响。结果表明，SK-1在油井水泥浆中具有优良的消泡效果，能使水泥浆的密度恢复90％以上，最佳用量为水泥质量的0．15％～0．2％；加入SK-1不但能显著提高常规密度水泥石和低密度水泥石的抗压强度，而且能增加水泥浆的流动性，对常用水泥浆体系的稠化性能没有不利影响，有利于提高固井质量。

聚羧酸类外加剂引起油井水泥浆异常胶凝现象分析

为分析使用聚羧酸类外加剂调节水泥浆性能时偶尔发生水泥浆异常胶凝现象的原因,用油井水泥分别与聚羧酸减水剂(PCM)、聚羧酸缓凝剂(DHTR)制备异常胶凝油井水泥浆样品;根据红外光谱扫描、X线荧光光谱扫描、扫描电镜观察及电子能谱图,分析混合后水泥浆中胶凝与未胶凝部分,判断反应过程及成分结构变化.实验结果表明:聚羧酸与水化硅酸钙、铝酸三钙发生交联反应,引起油井水泥浆异常胶凝;油井水泥浆中硅和铝的质量分数升高会加重异常胶凝程度.该研究结果对防止油井水泥浆异常胶凝具有参考意义.

油井水泥浆封窜堵漏工艺技术

文中介绍了油井水泥浆封窜堵漏机理，设计建立了三种施工方法，研究确定了三大油井水泥浆系列体系。通过现场实施工艺成功率100％，实施油井90％的得到了较好的增油降水效果，并且有较长的有效期。

油气固井纤维水泥浆性能研究

为了提高水泥石的抗冲击能力,延长油井生产寿命,在油井水泥浆中加入了纤维。研究了纤维对水泥浆流变性、稠化时间、失水的影响,实验结果表明,纤维的加入对水泥浆的流变模式无影响,但对流变参数有一定影响,当纤维掺量为0.12%～0.19%、长度为400～1400μm时,有利于改善水泥浆的流变性能;与不掺纤维的水泥浆相比,纤维水泥浆的稠化时间稍有减小,但不影响施工;对于水泥浆的失水性能来说,纤维长度和掺量均存在最优值,该实验条件下纤维最佳掺量为0.12%～0.37%,最佳长度为700～1400μm。该研究证明了在水泥浆中加入适当长度及掺量的纤维可有效提高水泥石的界面胶结强度及韧性,从而为纤维水泥应用于现场提供可靠保证。

抗高温水泥浆降失水剂SCF-1的合成及性能评价

以N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)、3-烯丙氧基-2-羟基-1-丙磺酸(AHPS)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和丙烯酸(AA)为原料,合成了一种抗高温水泥浆降失水剂。通过红外光谱对其进行了表征,评价了添加抗高温降失水剂的水泥浆综合性能。结果表明,加有抗高温降失水剂的水泥浆API滤失量可以控制在50mL以下,抗温能力可达150℃。降失水剂使水泥浆的稠化时间稍有延长,抗压强度略有降低,抗析水能力增强,抗盐能力可达到36%。

聚合物胶乳水泥浆的流体阻隔性能研究

考察了已知组成的3种实验水泥浆形成的水泥石对气、水、油的阻隔性能。聚合物胶乳水泥石,80℃、21 MPa下养护24小时的随其中胶乳掺量的增大（0-30%）,用空气、水、煤油测定的突破压力增大,渗透率降低。25℃、0.1MPa下养护96小时的PVA、聚合物胶乳和非渗透聚合物胶乳水泥石,其空气渗透率随气体驱替压力的增大（0.1-3.5MPa）而增大,最大渗透率分别为0.50986×10^-3、0.01649×10^-3和0.00541×10^-3μm^2,与第一、第二壁面胶结有关的验窜突破压力分别为13.0、15.0和17.0MPa/m。聚合物胶乳水泥浆和非渗透聚合物胶乳水泥浆可以满足含CO2和H2S气井固井作业要求。

增韧水泥浆用于修补长庆油田采油三厂套损井

为修补破损的水泥环和套管,研制了以纤维材料和颗粒剂为主要材料的两种复合增韧剂CSDL-1和CSDL-2,给出了配方。将增韧剂掺入G级油井水泥,按水灰比0.44配制成两种增韧水泥浆,在80℃下其初凝时间分别为11-12小时和8-9小时,终凝时间分别为18小时和14小时,均可适当调整,在淡水和盐水中,在室温自由养护、60℃高压养护,三轴应力养护后的抗压强度均大于24 MPa,其胶结强度高,随温度升高（20-100℃）边疆增大。断裂面电镜照片表明纤维材料减缓了裂纹的扩展。介绍了用该增韧水泥浆成功修补两口套损井的情况。

解析水泥浆稠化曲线的影响因素

油井水泥浆稠化曲线是油井水泥浆稠化时间、初始稠度、过渡时间(40～100Bc的时间)、稠化线形等参数的综合体现,对水泥浆性能设计和固井施工有着重要的指导作用。通过对稠化试验现象的总结,解释和分析了稠化曲线的涵义及影响因素。

油井水泥抗盐降失水剂FQ的室内合成与性能评价

研究了丙烯酰胺 (AM )和 2 丙烯酰胺基 2 甲基丙磺酸 (AMPS)二元共聚物 (FQ)的室内合成方法及其在油井水泥浆中的降失水作用。室内试验结果表明 ,合成FQ的单体的最佳配比为 90∶1 0 ;引发剂APS加量不能低于 0 .0 1 5mol/L ,而且APS中还原剂加量要多于氧化剂 ;合成温度为5 0℃左右 ,反应时间为 4h左右。性能评价结果表明 ,FQ加量小 ,加量为 0 .2 %就能将水泥浆API失水量降至 1 0 0mL以内 ,加量为 0 .3%时则能将失水量降至 5 0mL以内 ;具有较强的温度稳定性和抗盐性 ,适用于盐水水泥浆体系 ;与油田常用分散剂、缓凝剂配伍性好 ;溶解性、分散性好 ,可减少其它分散剂用量 ;FQ的合成条件易于控制 ,原料 (单体 )易得 ,价格合理 。

新型油井水泥减阻剂YK-1的合成与性能评价

本文以丙烯酸(AA)、对苯乙烯磺酸钠(SP)、梳性亲水长链单体(L)为原料,过硫酸铵为引发剂,合成一种新型油井水泥减阻剂YK-1,设计正交实验,结果表明最佳合成条件是:丙烯酸(AA):对苯乙烯磺酸钠(SP):长链单体(L)为0.6:1.6︰0.1,反应温度为70℃,pH值为5,具有良好的分散减阻效果。讨论了YK-1加量对水泥浆流变参数的影响,并研究了YK-1对水泥浆抗温、抗盐性和水泥石强度的影响,以及与降失水剂的配伍性。

具防砂功能的蒸汽吞吐稠油井改性硅酸盐蒸汽转向剂

报道了针对易发生蒸汽窜、后期出砂严重的孤东稠油油藏蒸汽吞井研制的一种蒸汽转向剂。该剂基料为表面经10%金属氧化物、5%有机硅改性的G级油井水泥,增渗剂为质量比8:0.05:1:1.5的石油树脂+铝粉+苯甲酸+直径0.1～0.3mm、长5～10mm的植物秸杆纤维,用量为基料的60%,用清水配浆,最佳工艺条件如下:水灰比0.6,固化温度60℃,固化时间72小时。固结体油相(煤油)渗透率为0.01219μm2,抗压强度6.43MPa,经300℃高温蒸汽和60℃煤油处理后渗透率>1.0μm2,抗压强度5MPa。注入并联填砂管并固化后,高、低渗填砂管的吸汽能力之比由2.4:1变为1:1.9。在两口蒸汽吞吐井使用该蒸汽转向剂,注入量分别为8和10m3,效果良好。

化学交联聚乙烯醇的降滤失机理

所研究的化学交联聚乙烯醇 (PVA) ,为PVA与形成共价键的交联剂在 5 0℃、后期 pH值 <5的条件下在水溶液中反应生成的 ,相对分子质量 3.5× 10 5～ 6 .5× 10 5,含有少量杀菌剂和稳定剂。对照化学剂为一种络合交联的PVC ,或称混合交联PVA ,即与水泥干混的PVC加硼酸钠。实验研究结果表明 :加入 0 .4% (BWOC)化学交联PVA可使G级油井水泥浆 10～ 10 0℃的API滤失量降至 5 0mL以下 ,加量增至 0 .6 %时 12 0℃滤失量为 5 4mL ,抗盐 (NaCl)能力可达 80 g/L(75℃数据 ) ,均远优于混合交联PVA ;加入化学交联PVA的水泥浆 ,1分钟滤失量占 30分钟滤失量的 6 0 %以上 ;加量 0 .1%～ 0 .15 %区间滤失量急速下降 ,加量继续增加时滤失量不再明显下降 ;化学交联PVC在水泥颗粒表面的等温吸附符合Langmuir单分子层吸附模型 ;基于达西定律考察滤失量与滤液粘度之间的关系 ,发现化学交联PVA降低滤失量的主要因素不是增粘作用 ,而是滤饼渗透率降低 ,在滤饼下面、过滤介质表面形成一层有一定韧性的完整致密聚合物膜 ,此膜在升温至 12 0℃时仍稳定不变 ,滤失量不显著增大 ,而混合交联PVA形成的膜 ,接近 10 0℃时开始破坏 。