矿渣MTC固化体的脆裂问题及改进途径

通过对矿渣MTC固化体与水泥固化体微观结构差异的分析以及对矿渣MTC脆裂问题的影响因素分析 ,认为激活剂是引起矿渣MTC脆裂问题的主要因素 ,也是改善和强化固化体强度和韧性的关键因素。借助超高强度水泥理论和复合材料理论 ,提出了改进矿渣MTC固化体韧性和强度的新途径 ,由此研制出的增强型MTC固化体 。

矿渣MTC固化体开裂的解决途径

矿渣MTC固化体高温下易开裂问题一直限制着矿渣MTC技术的推广应用,导致开裂的根本原因在于不同环境下矿渣MTC的水化反应速度不同从而导致水化产物存在差异。文章通过大量实验复配开发出一种新型激活剂MJH,其激活功能强大,同时又具有合适的碱性,可以控制合理的水化速度,引导和改变水化反应使之朝结构稳定的水化产物发展,很好地解决了矿渣MTC固化体高温开裂问题。

矿渣MTC固化体开裂的本质原因分析

矿渣MTC固化体高温下易开裂问题一直限制着矿渣MTC技术的推广应用,文章对影响固化体开裂的宏观因素:温度、压力、浆体pH值等进行了实验研究分析。通过X射线衍射、扫描电镜等分析手段找到了固化体开裂的本质原因在于高温条件下矿渣水化反应速度加快,其玻璃体分相结构中富钙相的分解速度加快,体系中Ca(OH)2 增加较多,而富硅相解体反应的变化幅度不大,体系中SiO2 则相对较少,反映在固化体局部区域中,C-S-H凝胶体不仅C/S增大且分布不均匀且由于该部分水化产物呈球形和蜂窝形,胶结时接触面积少,形成的凝胶体胶结差,不稳定,易发生晶形转变,宏观上表现为固化体容易形成裂纹。

矿渣MTC处理废弃钻井液机理

废弃钻井液转化为水泥浆技术(MTC)是一种既满足环保要求又节约成本的好方法。为此进行了废弃钻井液成分分析、钻井液影响矿渣MTC性能等几方面的实验研究。结果表明:废弃钻井液的主要组成部分黏土中含有大量的Si O2物质,不仅能够与强碱反应生成活性Si O2,促进矿渣MTC凝固体胶结,还能够与矿渣中水泥熟料水化产物Ca(OH)2反应,生成力学性能更好的低C/S(CaO.Si O2分子比)比的C-S-H凝胶;矿渣MTC抗压强度随着钻井液加量的增加而增大,随着钻井液中纯碱量的增大而增大;钻井液中黏土水化程度越高,矿渣MTC强度越大;黏土12 h即可充分水化,矿渣MTC固井液的稠化时间变短,有利于提高固井液的防气窜效果,其耐高温性、耐酸侵蚀性更好。

矿渣MTC技术在大港油田的研究应用

近年来 ,随着大港油田注水开发程度和井深的进一步增加 ,地质条件变得更加复杂 ,采用常规注水泥固井出现顶替效率低、安全窗口窄、易漏失和污染地层等难以解决的问题 ,给完井和后期增产带来了隐患。为克服这些技术问题 ,开展了固井水泥浆的室内研究和现场试验。结果表明 ,矿渣MTC固井技术可针对性地解决大港油田一些区块的固井技术难题 ,该技术先后在港深 14 - 2 2井等 14口井中得到应用 ,固井质量合格率 10 0 % ,优质率5 7% ,其中油气层段封固优质率达到 85 %以上 ,充分说明了矿渣MTC技术可有效地提高复杂区块的固井质量 ,为后续油井作业环节的顺利开展打下了良好的基础。

矿渣MTC固化物高温性能试验

矿渣MTC技术作为一项新的固井技术 ,已在中低温度的条件下得到广泛应用 ,从室内各方面性能及现场应用结果来看 ,它并不亚于油井水泥 ,而且有其独特的性能 ,如流变性能好、与钻井液的相容性好、顶替效率高、稳定性好、失水量小、静胶凝强度过渡时间短等特点。但它在中高温情况下的综合性能是否可满足固井要求 ,它的固化物能否满足后续作业的需要等都要进一步研究。对矿渣MTC固化物的高温强度发展趋势、在井底情况下的耐冲击性及抗腐蚀性能进行了室内试验 ,试验结果表明 ,矿渣MTC可用于中深井、深井固井。

矿渣MTC固化体性能的研究

MTC固井技术在提高固井质量、降低固井成本和保护环境等方面显示出了优越性。对矿渣MTC固化体的性能进行了实验研究。在高炉水淬矿渣MTC浆中加入硅粉,使Ca/Si比例控制在0.6-1.0范围内,防止转化为α-C2SH,并随着温度的提高,分别生成耐高温的雪硅钙石(C5S6H5)、硬硅钙石(C6S6H)等,从而提高固化体的热稳定性,具有好的抗高温性能;在矿渣MTC固井技术中,Cl-能与矿渣中的部分离子形成比NaCl结构更强的结晶体,成为MTC固化体的一部分,具有较强的抗盐性;在不同酸浓度下,矿渣MTC固化体的酸溶率均比水泥石低;后期强度高,抗打击性好;渗透性比水泥石小。

新疆油田矿渣MTC高效促凝剂研究

与常规水泥浆固井技术相比,MTC固井技术具有明显的技术、经济优势。但是,由于低密度、超低密度矿渣MTC固井液体系中含有大量的低密度减轻材料和泥浆处理剂,同时,矿渣只具备潜在的水化反映活性。因此,体系的强度与同等密度的水泥浆相比有些偏低,从而限制了其在低压易漏地层固井中的应用。新疆石油管理局钻井工艺研究院通过大量的实验研究,开发出一种适于新疆油田多种泥浆体系的矿渣 MTC高效促凝剂。室内检测结果表明,该促凝剂:①可显著提高矿渣MTC在低温下的早期强度;②所配矿渣 MTC的稠化时间随其加量的变化、随设计温度的变化近似呈线性变化,因此,可通过其加量的变化灵活调节矿渣MTC在低温下的稠化时间;③不影响体系的流变性及流动能力,可与分散剂配合使用,灵活调节体系的流变性,从而有效解决低密度、超低密度矿渣MTC低温早期强度偏低的问题。

矿渣MTC固井技术在临盘地区的应用

自1996年3月矿渣MTC固井技术在夏70-斜 02井技术套管固井中第一次现场试验以来,在临盘 地区应用矿渣MTC固井技术完成了12口井的技术 套管固井、7口井的油层段以上的油层套管固井及 24口井油层段的油层套管固井,固井质量均为优. 在2口水平井中前导浆采用MTC浆,后续浆采用普 通水泥浆,变密度测井结果证实,矿渣MTC浆封固 段的第一界面和第二界面的胶结质量均明显优于普 通水泥封固段,矿渣MTC固井质量综合评价为优.

滇型矿渣MTC固化体抗NaHCO_3溶液腐蚀实验研究

本实验根据新疆油田公司提供的八区地下水质情况,在实验室进行温度、压力、腐蚀液成分及浓度模拟现场工况,对滇黔桂石油勘探局工程技术研究院提供的滇型矿渣MTC固化体在NaHCO3溶液中进行腐蚀实验研究,分析滇型矿渣MTC固井泥浆在该区应用于油井固井的可行性。通过对矿渣MTC固化体在NaHCO3溶液中的各项性能进行大量的实验研究,得出结论,滇型矿渣MTC固化体在NaHCO3溶液中有少量、缓慢的腐蚀,但对固井质量的影响作用极度微小。

MTC固井技术在西部新区技术套管中的应用

针对西部新区钻井泥浆的特性，通过大量的室内实验，优选出了性能良好的高炉矿渣，调配出性能稳定，利于现场施工的低密度矿渣MTC固井液体系。其配方的综合性能优异，API失水能控制在150mL以内；流型指数n在0．6～0．9之间，稠度系数K在0．04～0．1Pa·s^n之间；析水为0mL；稠化时间可调，且过渡时间短，一般在5-15min之间。采用该矿渣MTC低密度单级固井工艺技术取代双级固井工艺，成功进行了3口井技术套管固井的应用，较好地解决了西部新区长封固段、高温差、易漏失等固井技术难题，解决了双级固井存在的循环孔打开泵压高、关闭不严的固井问题；其中永7井固井创造了MTC一次性封固段长达3840m，温差达80℃的两项国内纪录。