超高温固井水泥浆降失水剂的合成与性能

为实现超深井与复杂井超高温固井水泥浆体系的构建目标,突破常规固井水泥浆降失水剂的超高温控失水瓶颈,研制开发了超高温水泥浆降失水剂F-SHT,并对其进行了结构表征与性能评价。结果表明,F-SHT的数均分子量为21475 Da,表观黏度低,不影响水泥浆的配制;在温度达到294℃时开始发生明显热失重,表明其分子链热稳定性良好;有效控失水温度可达240℃且可抗饱和盐水,采用水泥浆静态失水量评价方法,测得240℃/6.9 MPa下饱和盐水水泥浆API失水量为38 mL。测试了F-SHT在水泥浆体系中的综合性能,停开机、稳定性与API失水评价结果均合格。F-SHT在河探1井Φ177.8 mm尾管固井中成功应用,结果表明F-SHT现场适应性良好,固井质量良好,同时为超深层油气资源的勘探开发提供了有力支撑。

侧链对油井水泥降失水剂性能的影响及机理研究

为明确共聚物型油井水泥浆降失水剂的构效关系以及指导新型抗超高温耐盐降失水剂的分子结构设计,通过分子动力学模拟和实验相结合的方法研究了侧链结构对共聚物型降失水剂性能的影响及其抗温耐盐作用机理。实验结果表明,刚性苯环侧基的引入降低了240℃养护后淡水/饱和盐水水泥浆的API失水量,表现出优异的抗超高温耐盐性能。通过分子动力学模拟结果表明,刚性苯环侧基的引入增大了共聚物链段的回转半径,并减弱大量反离子(Na^(+)和Ca^(2+))存在时对共聚物功能基团的去水化作用。这有利于降失水剂在水泥颗粒表面的吸附和水化,并充分发挥其原有使用效能。

聚合物型无固相钻井液的实验研究

通过正交实验优选出水溶性高分子聚合物无固相钻井液主剂与交联剂组分。该钻井液性能指标优良：漏斗黏度17~30s,API失水量6~24mL/30min,属于假塑性幂律流体,具有良好的剪切稀释作用。在岩石表面吸附速度快,对松散砂及风化碎石层的胶结能力强,能起到＂下金属套管＂固壁作用,具有良好絮凝钻屑聚沉的能力,维持体系无固相,能显著提高破碎地层的岩矿心采取率。

一种水基钻井液聚合物成膜剂的制备与性能评价

为了使钻井液体系在泥页岩等地层井壁成膜以稳定井壁,利用乳液聚合合成了AM-VAc-St三元共聚物,根据红外光谱确定了三元共聚物的结构。通过泥球浸泡实验考察了成膜剂的成膜性能;测量粘度变化考察其乳液稳定性、机械稳定性、稀释稳定性及抗钙离子稳定性;并利用失水造,壁性评价试验考察其API失水量。结果表明,成膜剂在泥球表面成膜抑制性较好,泥球吸水量只有43.38%,远低于泥球在其他抑制剂溶液中浸泡时的吸水量;乳液在经过搅拌、稀释及加盐后剪切粘度变化均在合理范围内,不超过20%;API失水量为7.5 mL,比聚乙烯醇复配钻井液失水量8.4 mL低,且比CNPC行业标准规定的8 mL低。

原材料含量对顶管施工触变泥浆性能的影响

触变泥浆在顶管施工过程中起到润滑减阻、支撑地层等作用,是顶管施工中的关键之一。为解决长距离、大断面矩形顶管沉降控制困难及阻力过大的问题,通过对触变泥浆中各种原材料对其性能的影响进行类比试验,寻找各种原材料对泥浆性能的影响规律,分析每种材料对触变泥浆性能的影响,从而根据郑州市下穿中州大道隧道工程地层情况确定了适应本工程的触变泥浆配合比,顶管推进减阻30%左右,解决了大断面矩形顶管沉降控制困难和推进摩擦阻力大的问题。