耐CO_2腐蚀磷铝酸盐固井水泥浆的研制

针对目前固井水泥石耐CO2腐蚀不足的问题,根据不同特种胶凝材料水化产物耐CO2腐蚀性能的差异,优选出耐CO2腐蚀好的特种胶凝材料——磷铝酸盐水泥。为了进一步改善磷铝酸盐水泥石的耐腐蚀性能,基于酸基热液反应原理,在磷铝酸盐水泥中引入磷酸盐SHP,优化其水化产物组成和改善水泥石的耐CO2腐蚀性能。同时选用复合缓凝剂CSB和聚合物降失水剂AADI来调节耐CO2腐蚀复合固井材料的性能。结果表明,复合材料的稠化性能和失水性能可调,且性能对添加剂加量的敏感程度能够满足工程要求,具有"直角稠化"的特点,失水量能控制在50 mL以内,静胶凝强度"过渡时间"短,具有优良的耐CO2腐蚀性能。

氮对Cr13钢组织及耐CO_2腐蚀性能的影响研究

以Cr13钢为母材,采用真空等离子电弧炉制备不同含氮量的Cr13合金,分析氮含量对其金相组织和维氏硬度的影响,并通过电化学测试研究制备合金在含CO2腐蚀介质中的腐蚀行为,分析其耐蚀机理。研究表明:含氮Cr13钢组织为黑色索氏体和共晶莱氏体,氮的加入减少了δ铁素体含量,增加了奥氏体含量,合金组织均匀,无明显偏析;氮的加入(由于其固溶强化作用)改善了Cr13钢的机械性能,提高了钢的硬度,并随着氮含量的增加,其硬度增大;含氮Cr13钢在含CO2腐蚀介质中维钝电流较小,击穿电位较大,钝化稳定性增大,耐腐蚀性提高。

渗铬35CrMo钢耐CO_2腐蚀性能研究

利用显微镜观察35CrMo钢表面渗铬后的截面,发现形成了均匀连续的渗铬层,表面主要形成了Cr23C6和Cr7C32种组织。由于这2种组织的生成,明显提高了材料表面的硬度。失重法测得渗铬35CrMo钢的CO2平均腐蚀速率比母材降低了1个数量级,35CrMo钢发生严重的CO2腐蚀破坏,但35CrMo钢表面渗铬很好地改善了材料的耐CO2腐蚀性能。电化学试验表明腐蚀过程中渗铬表面生成了钝化膜,能对材料起到很好的保护作用。

经济型耐CO_2腐蚀的J55油管的开发

开发了一种含铬、铜等元素的经济型耐CO_2腐蚀的J55油管。对新型J55油管进行了高压釜腐蚀试验,以揭示其耐蚀性能;采用扫描电镜、能谱分析和X射线衍射分析了油管腐蚀产物的形貌和成分,并对油管的力学性能进行了测定。研究发现,新型J55油管的腐蚀速率为1. 283 8 mm/a,明显低于普通J55油管;铬在腐蚀产物中的富集,导致形成非晶体化合物Cr(OH)_3,使腐蚀产物更加稳定致密,有效抑制了其与基体反应生成FeCO_3的过程,因此新型J55油管具有良好的抗CO_2腐蚀性能。此外,与普通J55油管相比,新型J55油管的强度较低,而塑性较高。

固井用铝酸盐水泥改性试验研究

针对铝酸盐水泥用于高温、高含CO2井固井时发生抗压强度衰退问题,分别研究了微硅、矿渣、粉煤灰、六偏磷酸钠及其复配对铝酸盐水泥抗压强度的影响.在优选10.0%(质量分数)六偏磷酸钠与7.5%(质量分数)微硅复配掺合料(ASS)改性基础上研究了碳纤维、聚丙烯腈纤维、聚酯纤维对改性铝酸盐水泥抗折强度的影响,并评价了掺0.3%(质量分数)碳纤维ASS改性铝酸盐水泥(ASSC改性铝酸盐水泥)的抗CO2腐蚀性能.结果表明:复配掺合料ASS对铝酸盐水泥各龄期抗压强度具有良好的增强作用,解决了铝酸盐水泥后期抗压强度倒缩问题;碳纤维对ASS改性铝酸盐水泥增韧效果明显,且对其抗压强度影响较小;ASSC改性铝酸盐水泥在高温、高CO2分压下长期养护50d后,其力学性能未发生衰退,并具有优秀的耐CO2腐蚀性能.

适用于改性磷铝酸盐水泥的复合缓凝剂实验研究

改性磷铝酸盐水泥是一种耐CO2腐蚀性能突出的特种水泥,但其稠化性能无法满足高含CO2井固井的要求。通过实验研究了几种常规缓凝剂及复合物对改性磷铝酸盐水泥稠化性能的影响,研制出以木质素磺酸钠(SL)、硼酸(BA)和柠檬酸(CA)为组分的复合缓凝剂,并利用X射线衍射方法分析了水泥石的矿物组成,分析了其缓凝作用机理。研究表明,三组分复合缓凝剂的配制比例CA∶SL∶BA=1∶20∶20时,水泥浆具有较高的流性指数和较小的游离液体积,对水泥石前中期强度影响较小,30～100Bc的过渡时间短,直角稠化效应良好;水泥浆中加入0.05%CA+1%SL+1%BA后,75℃、常压下的稠化时间达536min,流性指数0.900,游离液体积分数0.4%;90℃、15MPa条件下的稠化时间为406min,均可以满足固井要求。三组分复合缓凝剂为耐腐蚀材料研究和高含CO2井固井提供了新的技术支持。