Influences of Polypropylene Fiber and SBR Polymer Latex on Abrasion Resistance of Cement Mortar

Influences of polypropylene （PP） fiber and styrene-butadiene rubber （SBR） polymer latex on the strength performance, abrasion resistance of cement mortar were studied. The experimental results show that the flexural strength, brittleness index （σF/σC） and abrasion resistance can be improved significantly by the addition of PP fiber and SBR polymer latex. The relationship between the flexural strength and abrasion resistance was analyzed, showing a good linear relationship between them. The reinforced mechanism of PP fiber and SBR polymer latex on cement mortar was analyzed by some microscopic tests. The test results show that the addition of SBR polymer latex has no significant influence on the cement hydration after 7 d curing. Adding SBR polymer latex into cement mortar can form a polymer transition layer in the interfaces of PP fiber and cement hydrates, which improves the bonding properties between the PP fiber and cement mortar matrix effectively.

改性干粉型聚合物水泥砂浆试验研究

本文研究两种不同的可再分散乳胶粉(醋酸乙烯-乙烯共聚物和醋酸乙烯/叔碳酸乙烯酯共聚物)对干粉型聚合物水泥砂浆力学性能、粘结强度、吸水率、干燥收缩的性能影响。结果表明,可再分散乳胶粉的掺量、类型对聚合物水泥砂浆的性能影响较大,力学性能较普通水泥砂浆有明显的提升和改善。可再分散乳胶粉的加入虽然降低了砂浆的抗压强度,但显著提高了抗折强度和折压比,改善了砂浆的柔韧性和抗裂能力;砂浆的干燥收缩、粘结强度和吸水率等性能均有较为明显的改善。

水不分散材料对水泥浆抗水侵性能影响

川渝地区页岩气储层嘉陵江组裂缝性地层发育、地层水活跃,在钻井过程中出现较为突出的漏失问题,对钻井周期产生很大影响,制约了页岩气井的安全高效开采。针对页岩气井出现的漏失问题,对水不分散水泥浆体系进行研究,对5种多糖类聚合物和有机聚合物材料进行水不分散性能评价,优选出关键材料种类及配比,形成适用于含水漏失层封堵的低密度水不分散水泥浆体系,结合平衡压力堵漏工艺,保证水泥浆注替至漏失层后不被地层水冲散,实现漏失地层的有效封堵,为后续施工创造了条件。低密度水不分散水泥浆体系在川渝地区Z203H6-X页岩气漏失井中成功应用,地层承压当量密度由0.99 g/cm^(3)提高到1.21 g/cm^(3),后续结合堵漏浆强化堵漏,地层承压当量密度提升至1.81 g/cm^(3),为川渝地区页岩气井含水裂缝型地层漏失问题提供了一种技术手段。

油井水泥大温差缓凝剂的合成及性能研究

针对长封固段固井中水泥浆顶部和底部温差大导致顶部水泥浆超缓凝或不凝等问题,本文以2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸(AMPS)、丙烯酸(AA)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)和长链季铵盐(DBrC)为单体,合成了一种油井水泥大温差缓凝剂PADBrC。其结构和性能用红外光谱、核磁共振氢谱、热重分析及扫描电镜等表征。研究结果表明:PADBrC通过抑制水泥中Ca(OH)_(2)和水化硅酸钙凝胶(C—S—H)的生成,抑制水泥的水化作用;PADBrC能使水泥浆在150℃高温条件下保持良好的稠化性能,稠化时间为235 min,稠化曲线平稳;PADBrC能使水泥浆在60℃低温条件下养护24 h的水泥石的抗压强度大于14 MPa,因而PADBrC具有良好的温差适应性,可满足60~150℃的大温差固井施工要求。

基于温敏形状记忆聚合物的堵漏水泥浆体系研究

文章针对深井长裸眼大尺度裂缝发育井段固井漏失难题,基于自主研制的温敏形状记忆材料,复配耐温刚性支撑颗粒及纤维类堵漏材料,以高抗挤玻璃微珠低密度体系为基础,构建了新型堵漏水泥浆体系。该体系耐温150℃,流变、流动度等综合性能良好。文章采用自主研制的多尺度裂缝动态堵漏实验评价装置,针对3 mm、6 mm裂缝开展了堵漏水泥浆封堵能力评价,6 mm裂缝承压能力可达8.5 MPa,堵漏性能优异。室内研究结果表明:针对3 mm窄裂缝,1~2 mm刚性颗粒架桥,结合温敏膨胀网即可形成封堵;针对6 mm大裂缝,以2~3 mm刚性大颗粒一次架桥,1~2 mm刚性球二次架桥填充,温敏膨胀网覆盖,纤维扦插增强形成较致密封堵墙可以实现有效封堵。研究成果可望为深井防漏堵漏固井技术优化提供参考与指导。

超高温缓凝剂研究进展

介绍了国内外近10年超高温缓凝剂产品、室内研究及其应用。国内超高温缓凝剂产品无法满足井底循环温度超过200℃的固井需求,与国外产品差距较大。目前国内外针对聚合物类超高温缓凝剂的研究较为广泛,因无机-有机聚合物复合材料类超高温缓凝剂能够实现聚合物功能性与无机材料刚性之间的优势互补,近年来逐渐引起业内关注。如何在满足环保要求的前提下,提升缓凝剂的抗温能力是超高温缓凝剂在研发过程中亟需攻克的难题。

厨卫间防水材料与瓷砖胶粘结性研究

选用了聚合物水泥类防水浆料Ⅰ型、防水浆料Ⅱ型、防水砂浆Ⅰ型、防水砂浆Ⅱ型和防水涂料Ⅱ型5种装修常用防水材料,研究了不同防水材料与DTA-Ⅰ-Ⅰ型瓷砖胶的粘结性能。通过改变瓷砖胶厚度、铺贴瓷砖的种类、处理环境等因素,对防水材料与瓷砖胶粘结强度进行了测试,为厨卫间装修中防水材料的选用提供了参考。

胜利油田东部油区页岩油气水平井固井技术

胜利油田东部油区页岩油气使用水平井开采,针对高温高压长水平段固井所面临的现场下套管困难、环空界面胶结环境差、施工前井筒漏失、施工后气窜气侵等一系列技术难题,采用两亲冲洗隔离液、纤维膨胀和塑性胶乳防窜水泥浆体系以及相关配套技术措施共同组成了固井技术方案,解决了技术难题。室内实验评价结合现场施工应用,研究成果表明:①两亲冲洗隔离液可有效清除油基钻井液附着套管壁油膜和井壁含油滤饼,改善环空界面胶结环境,为固井质量提供前提保障;②塑性胶乳防窜水泥浆具有低失水、零游离液、沉降稳定性好、防窜性能好、水泥石抗压强度高和弹性模量低等性能优点,有效保证了长水平段固井界面胶结质量;③纤维膨胀水泥浆具有良好的堵漏防漏效果,在固井施工中可实现前期防漏,提高地层承压能力;④优化扶正器、漂浮顶替、环空压稳、辅助下套管等配套技术措施,使长水平段套管居中度得以保证,并解决了水泥浆在候凝失重过程中水平段油层无法压稳的难题;⑤将上述固井关键技术,现场应用于胜利油田东部油区4口页岩油气水平井,固井质量优,后期压裂开采效果好,为今后页岩油气水平井固井提供借鉴。

胶乳自愈合水泥浆在塔里木老区X井的应用

X井是塔里木油田轮南老区一口碎屑岩水平井,完钻井深5385m、水平段长385m。针对该井目的层固井水窜风险高,对水泥浆综合性能要求高等难点,首次应用胶乳自愈合水泥浆体系。室内实验和应用结果表明:该体系流变性好、失水量小、浆体稳定、防窜性能优异、封堵效果突出,同时具备自愈合性能,综合性能良好。该体系配合工艺措施成功解决了X井生产套管固井水窜问题,为高压油气井选择固井水泥浆体系提供借鉴。

胶乳水泥浆体系研究及应用

采用国产胶乳和配套的外加剂,通过试验研究了胶乳水泥浆的稳定性能、失水性能和流变性能、防窜性能以及水泥石性能。结果表明:胶乳辅以合适的稳定剂,可以作为水泥浆的外加剂,配制出具有防气窜和韧性性能的胶乳水泥浆;配合使用适量的外加剂,可显著降低胶乳水泥浆的失水量,提高水泥浆的流变性能,控制水泥浆的稠化时间,使胶乳水泥浆综合性能满足固井要求。对胶乳的作用机理进行了论述。还介绍了胶乳水泥浆在沙30-7井的应用。

抗冲击防窜水泥浆体系性能研究

通过比较胶乳水泥浆体系和纤维增韧防窜水泥浆体系的力学性能、工程性能以及作用机理可知:掺入胶乳的水泥浆其固化体水泥石的弹性模量能显著降低,但胶乳水泥石的抗冲击功较低,不能提高水泥石的韧性;纤维增韧材料FR可以降低水泥石的脆性,显著提高水泥石的韧性;与胶乳水泥浆相比,纤维增韧防窜水泥浆的增韧和防窜效果更优异,其水泥石抗冲击功增加54%～62%,抗压强度基本保持不变,弹性模量降低18.0%～19.5%,渗透率降低(趋于零),失水量较低,自由水为零,流变性能较好,稠化时间可调,该水泥浆的工程性能满足固井施工的基本要求。

新型苯丙胶乳水泥浆体系的室内研究

为提高苯丙胶乳的适用温度,满足高温固井的需求,以苯乙烯、丙烯酸丁酯、功能单体等为原料,合成了一种新型耐高温苯丙胶乳GR,并进行了500kg的放大生产。室内评价了GR苯丙胶乳水泥浆体系的高温降滤失性、流变性、防气窜性能、稳定性和综合性能,对比了GR小样产品与中试产品的性能,论述了苯丙胶乳GR的作用机理。结果表明:GR苯丙胶乳水泥浆的滤失量可以控制在50mL以下,耐温能力达到150℃;GR苯丙胶乳水泥浆具有良好的流变性、直角稠化、防气窜性能以及稳定性等特点,另外中试生产的苯丙胶乳的性能与室内小样产品均保持一致。综合分析认为,GR苯丙胶乳水泥浆可以满足150℃以下高温固井的要求。

抗温防窜胶乳水泥浆体系的研制

陆东五彩湾地区油气井固井过程中气侵、气窜严重,而现有的防窜水泥浆体系防窜作用单一,很难满足固井要求。为解决这种问题,提出用胶乳水泥浆体系来防窜。通过实验,从应用广泛的固井胶乳中优选出性能优良的胶乳,为进一步加强其防窜和降失水性能,使其与高性能降失水剂复合,添加适量外加剂,形成新型防气窜胶乳水泥浆体系;进而研究了不同温度条件下胶乳水泥浆体系对稠化时间、流变性、降失水、抗压强度的影响。结果表明:该胶乳水泥浆体系具有较强的抗温防窜性能,能完全满足该地区的固井要求。

提高油井水泥环力学形变能力的途径及其作用机理研究

进行了油井水泥浆添加纤维、胶乳、弹性颗粒时油井水泥石单位弯曲形变量的影响实验,实验结果表明,纤雏、胶乳、弹性颗粒能增加油井水泥石的力学形变能力。分析了纤维、胶乳、弹性颗粒增加油井水泥石力学形变能力的作用机理,以期指导固井作业水泥环耐久性设计,延长油井开采寿命。

胶乳水泥浆的防气窜性能评价及应用

介绍了一种新型水泥浆防气窜评价方法,并采用该方法分别对胶乳水泥浆与未加胶乳水泥浆进行了防气窜性能评价,对水泥浆进行了失水量、静胶凝强度及气窜评价实验,结果表明,胶乳水泥浆具有良好的防气窜性能。将胶乳水泥浆在四川龙岗62井进行了现场应用,固井效果良好,未发生气窜,与室内气窜性能评价实验结果一致。

高温防气窜胶乳水泥浆的室内研究

为满足高温井固井对防气窜水泥的特殊要求,研制出了一种高温防气窜胶乳水泥浆体系。胶乳由苯乙烯(St)、丁二烯(Bd)、聚乙烯醇等制备而成,具有稳定性好的特点。介绍了胶乳的制备条件,室内评价并分析了胶乳的高温降失水性能、耐温性能以及胶乳水泥石的性能。利用美国CHANDLER公司7150型气窜模拟分析仪研究了胶乳水泥浆的防气窜性能。通过用X′Pert Pro X射线衍射仪分析水泥石受不同腐蚀介质腐蚀后的组分变化,研究了胶乳水泥浆的耐腐蚀性能。

胶乳对油井水泥浆作用机理的实验研究

利用实验方法系统研究了聚乙烯醇胶乳对油井水泥浆的失水、稠化性能、游离水和水泥石抗压强度等参数的影响。结果表明 ,胶乳加量增大时 ,油井水泥浆的失水量迅速变小 ,稠化时间延长 ,初始稠度减小 ,游离水得到有效的控制 ,水泥石的抗压强度减小而柔性增大。试验证明 ,聚乙烯醇胶乳通过成膜、吸附、水化等作用能有效地控制油井水泥浆的液相运移情况 ,调节其稠化性能 ,改善水泥石的物理力学性能。自行设计了一套测定水泥石胶结强度的装置 ,实验证明所提出的测定方法是可行的。

胜利油田水平井固井新技术

目前水平井存在套管居中度差、固井顶替效率低的缺陷,导致水平井固井质量差,严重影响了水平井优势的发挥。为了提高水平井固井质量,在胜利油田F147-平2井、F147-平1井和L8-平1井上,应用新型韧性胶乳水泥浆、新型前置液体系、提高套管居中度等新工艺,取得了显著效果,为今后胜利油田提高水平井固井质量积累了经验。

丁苯胶乳的研制及其水泥浆性能评价

在一定温度下,丁二烯和苯乙烯中加入引发剂、乳化剂和相对分子量调节剂后,聚合生成丁苯胶乳。应用X射线衍射仪、电位测试仪对生成的丁苯胶乳进行结构性能分析,并对丁苯胶乳水泥浆常规物性、水泥石的强度进行了评价。结果表明:丁苯胶乳水泥浆具有丁苯胶乳加量少、抗高温、低失水、低游离水、直角稠化、过渡时间短、防气窜和良好的流变性等特点。水泥浆性能良好,固井质量优异。

灌入式半柔性路面用聚合物改性水泥砂浆的优选研究

以半柔性路面中的水泥砂浆为研究对象,提出符合要求的素水泥砂浆配合比。在此基础上分别掺加DL胶乳、YH树脂、BD乳液3种聚合物,测试其流动度、力学强度等各项指标。同时,对聚合物改性水泥砂浆的收缩性能进行研究,得到了3组综合性能最优的聚合物水泥砂浆。对灌注各种水泥砂浆的半柔性路面高温稳定性、低温抗裂性以及水稳性进行研究后认为,添加聚合物的水泥砂浆对半柔性路面各方面性能均有所改善,经综合比较认为性价比最高的方案为掺加聚灰比为4.7%的BD乳液水泥砂浆。