G级高抗硫油井水泥稠化性能异常原因分析

针对中国部分G级高抗硫油井水泥存在稠化时间短、与外加剂配伍性差、触变性强的问题,以BG厂生产的G级高抗硫油井水泥为例,从水泥原料、熟料化学成分及生产工艺角度出发,结合现场水泥质量检测和水泥浆性能实验,分析了水泥浆稠化性能不合格的原因。结果表明,原料中Mg O含量过高及化学成分不稳定造成熟料中Mg O及C3A含量过高(分别为4.51%、7.21%),水泥中碱含量及f-Ca O含量过高(为1.97%)、SO3含量过低(为0.42%),煅烧温度低、窑内物料填充率高及冷却不充分,均会导致水泥浆稠化时间过短;水泥熟料中C3A和C4AF含量过高会导致水泥浆与外加剂配伍性不良,导致水泥浆稠化性能异常。

可抑制稠化异常的新型油井水泥缓凝剂的研究

针对油井水泥缓凝剂在90~150℃内易出现"鼓包"、"台阶"等异常胶凝现象,利用接枝共聚法制得含有支链结构、抑制性强的支化聚合物类缓凝剂DR150,并对其稠化性能及其水泥浆的综合性能进行了评价。评价结果表明,加有DR150的水泥浆体系在90~150℃范围内初始稠度低、稠化时间可调、过渡时间短、温度和加量敏感度小、无倒挂及超缓凝现象,还可有效抑制"包心"等稠化异常现象的发生,综合性能良好。DR150在大庆油田徐家围子区块进行了现场应用,固井质量优质。DR150的研制对保证非常规油气、深层气等资源勘探开发效果,改善深井、超深井的封固质量具有重要的应用价值。

一种超低密度水泥浆抗高温降失水稳定剂QX-2的制备 与性能评价

为克服高温条件下超低密度水泥浆减轻剂游离上浮、聚集等问题,通过水溶液聚合法利用单体N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAM)、二乙烯苯(DVB)、对苯乙烯磺酸钠(SSS)和N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)制备了抗高温降失水稳定剂QX-2,通过傅立叶变换红外光谱(FTIR)对其分子结构进行了表征,并考察了其对超低密度水泥浆体系的沉降稳定性能、降滤失性能、流变性能、稠化性能、水泥石抗压强度、抗盐性能的影响。结果表明,抗高温降失水稳定剂QX-2在温度高达150℃的超低密度水泥浆体系中仍具有较好的沉降稳定性能和降滤失性能,其上、下层密度差在0.03 g·cm^(-3)以内;QX-2能保证超低密度水泥浆的稠度系数稳定,具有良好的流变性能;QX-2能使水泥石抗压强度增强,有利于提高超低密度水泥浆体系的固井质量;QX-2具有优良的抗盐性能,可拓宽超低密度水泥浆体系的应用环境。

复合铝基润滑脂的结构与性能研究

以异丙醇铝三聚体为原料制备了复合铝基润滑脂,通过工作锥入度、滴点、红外光谱及扫描电镜等分析方法,研究生产过程中产品性能及微观结构的变化。通过构型模拟的方法,研究复合铝稠化剂的分子结构及稠化机理。从微观角度研究组成、结构、性能与应用的关联性,寻找方法以缓解复合铝基润滑脂的性能缺陷。分析结果表明,在生产过程中,复合铝基润滑脂的稠化性能与胶体安定性都有所增强;通过红外特征吸收峰的变化,说明稠化剂分子逐渐生成与聚集;通过扫描电镜中稠化剂微观结构的变化,说明稠化剂纤维逐渐生长。

蜡对钢丝绳润滑脂性能的影响

钢丝绳润滑脂通常用蜡作稠化剂(含量在15%以上),因此钢丝绳润滑脂的许多性能都取决于蜡的性质。从稠化性能,黏附能力,抗磨性能和抗氧化性能方面就80号微晶蜡,国产费托蜡,进口费托蜡,国产聚乙烯蜡和进口聚乙烯蜡对钢丝绳润滑脂性能的影响进行了考察。综合比较,选用国产聚乙烯蜡作为钢丝绳润滑脂的稠化剂。用国产聚乙烯蜡稠化150BS制备的钢丝绳润滑脂具有良好的黏附能力和抗磨性能,能够满足钢丝绳防护和润滑的要求。

新型无羧基降失水剂制备及高温性能研究

高温下,含羧基降失水剂与高温缓凝剂容易产生配伍性较差的问题,导致稠化曲线异常,出现“鼓包”“平台”等问题。为此,通过分子结构设计合成AMPS/DMAA/DMC/APEG无羧基体系降失水剂,另外通过在高温水泥浆体系中的应用评价表明,无羧基降失水剂ADT具有良好的耐高温性能,最高耐温可达180℃,适应性较强。与其他厂家合成类缓凝剂配伍性良好,并且对水泥石力学强度发展无不利影响,在高温深井、超深井等复杂井固井中具有良好的应用前景。

低密度固井液体系在深井作业中的化学特性与应用

对低密度固井液在高温高压条件下的流变性能、稳定性、抗压强度以及环保性进行了综合评价。实验结果表明:当固井液密度从1.0 g·cm^(-3)增加到1.6 g·cm^(-3)时,室温下的塑性黏度从10.4 m Pa·s显著增加至27.9 m Pa·s,而在80℃和120℃下,塑性黏度分别增至42.0 m Pa·s和56.1 m Pa·s,表明了密度和温度升高导致的分子间摩擦力增强。固井液的塑性黏度从1 0.0 m Pa·s增加到40.0 m Pa·s时,携岩指数相应地从2.0提升至6.0。此外,在1 35℃和85 MPa条件下测试的固井液稠化时间显示,过渡时间(30至100 Bc)低于30 min,突显出其优秀的防窜性能。低密度固井液在150 d的实验期内对水生生物的急性毒性从初始的10%降低至5.98%,表明其毒性相对较低且随时间有显著降低,反映出较好的生物降解性。这些发现不仅为深井作业中固井液配方优化提供了重要指导,而且对于提高深井作业的安全性和效率具有显著意义。

机械发泡式低密度泡沫水泥浆的实验研究

延长油田地层具有多孔性和多洞性、节理发育、结构松散和渗透性强等特点,如果采用常规油井水泥进行施工,往往会造成水泥浆严重漏失、返深不够等固井质量问题,难以满足后续的油气射孔、酸压、增产及采油气等施工作业要求。为满足页岩气钻井可能遇到的低压地层固井需要,研制了一种加有中空玻璃微球的机械发泡式低密度泡沫水泥浆体系,对其密度、抗压强度、滤失量、流变性和稠化性能等参数进行了实验评价,并对泡沫水泥浆稠化性能测试方法进行了探讨。结果表明,这套低密度泡沫水泥浆体系在较低密度下(1.33~1.37 g/cm^3),仍然可以满足低压地层固井作业需要的抗压强度,其稠化曲线接近直角稠化,使其具有较好的防窜性能。经分析,这套体系可以较好地解决延页平1井低压地层因承压能力不足引起的固井问题。

一种油井水泥用抗分散絮凝剂

国内油田注水区块频发的水侵,严重地破坏了水泥石强度和胶结质量。针对该问题,采用自由基聚合的方式合成出一种适用于油井水泥的抗分散絮凝剂BCY-100S。通过Zeta电位分析和热重分析测定了BCY-100S的絮凝性和耐热性,并评价了其对水泥浆抗水侵性能的作用和稠化性能。结果表明,BCY-100S耐温可达324℃,加入BCY-100S的水泥浆具备一定絮凝性,能够在80℃下,受到水的冲刷作用而不离析、不分散,与未加入BCY-100S的普通水泥浆相比,具有显著的抗水冲刷性能。除此之外,抗分散絮凝剂BCY-100S对稠化时间无影响,符合油井水泥性能要求。为各油田解决地层流体对水泥浆"溶解迁移"和"质量互换"的问题提供了一种新的方法。

适用于硅质材料减轻水泥浆的缓凝剂研究

针对以硅质材料为减轻剂的大水灰比水泥浆在温度大于50℃时稠化曲线出现“包心”、“鼓包”、“台阶”等异常胶凝现象,采用小分子羧酸盐复配得到一种缓凝剂C-R23L,并对其稠化性能及水泥浆的综合性能进行了评价。实验结果表明,加有C-R23L的水泥浆在50~130℃时,稠化时间可调、稠化曲线正常,可有效抑制“包心”、“鼓包”、“台阶”等异常现象的发生,综合性能良好。C-R23L在南海东部某井中进行了现场应用,固井质量优质。该缓凝剂的研制有效拓宽了以硅质材料为减轻剂的低密度水泥浆的适用范围,为该类水泥浆体系的应用提供了新思路。