丁苯膠乳水泥漿體系在塔河油田的應(yīng)用

對丁苯膠乳水泥漿的泥漿稠化性能、防氣竄性、水泥石的抗沖擊性及彈性進行了室內(nèi)研究,并通過采用丁苯膠乳與降失水劑的復(fù)配對降失水性進行探討,研究表明:丁苯膠乳的加入增強了水泥石的抗沖擊性及彈性,復(fù)配后水泥漿的降失水性性能很好。

如何提高水泥石抗co2腐蝕的能力,日益受到各油田的高度重視,并成為了含co2地層油氣開發(fā)生產(chǎn)中急待解決的問題。本文通過加入表面活性劑復(fù)配體系,解決膠乳在高鈣離子濃度的影響下產(chǎn)生的破乳現(xiàn)象,通過加入無機物、酸酐和多元醇反應(yīng)生成樹枝型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),改善膠乳水泥漿的穩(wěn)定性。膠乳水泥漿體系的稠化時間通過常壓稠化儀進行測定。同時,對膠乳水泥漿體系水泥石進行了高溫高壓抗co2評價。結(jié)果表明:文中采用的改性方法效果良好,膠乳和水泥的復(fù)配體系高溫穩(wěn)定性良好,在90℃條件下,可以滿足固井施工要求。同時改性后的膠乳水泥石高溫、高壓抗co2腐蝕性能有了明顯的提高。

膠乳水泥漿體系已廣泛應(yīng)用于大位移井、分支井、大斜度井、調(diào)整井和小井眼井等疑難井的固井,用以提高水泥漿的防氣竄和控制失水能力,同時改善水泥石的膠結(jié)性能、韌性和防腐蝕能力。但是,由于鹽的存在會使膠乳雙電層的zeta電位降低,從而破壞膠乳的穩(wěn)定性,導(dǎo)致膠乳在鹽水中發(fā)生絮凝,因而限制了其在含鹽巖層(鹽層、鹽膏層、鹽水層)和水敏地層等復(fù)雜井的使用。針對這一難題,實驗室研發(fā)并在國內(nèi)首報了一種耐鹽膠乳水泥漿體系,采用動態(tài)光散射、zeta電位儀、差示掃描熱分析儀以及熱重分析儀對其粒徑、穩(wěn)定性、玻璃化溫度以及熱穩(wěn)定性進行了分析描述;還開發(fā)了配套的耐鹽緩凝劑以及降失水劑,并研究了鹽含量為15%bwow時耐鹽膠乳水泥漿體系的性能。對該耐鹽膠乳水泥漿體系性能的研究結(jié)果表明:①能耐飽和氯化鈣溶液、飽和鹽水以及耐250℃高溫;②具有流變性好、失水量小、防氣竄等優(yōu)點;③可滿足含鹽巖層井和含水敏地層井固井要求。

為了有效提高水平井水泥環(huán)膠結(jié)強度,提高固井質(zhì)量,通過對現(xiàn)有膠乳添加劑的改善和優(yōu)選,開發(fā)出一種新型膠乳水泥漿體系。對該體系的失水控制、防漏失性能、流變性、穩(wěn)定性、稠化時間及水泥石力學(xué)性能進行了室內(nèi)實驗。實驗表明,膠乳水泥漿具有良好的流變性和較高的沉降穩(wěn)定性,能有效控制失水、防止環(huán)空竄流;水泥石的滲透率低、彈性及抗拉強度高、抗沖擊能力強;能有效提高第一界面和第二界面的膠結(jié)強度,延長水平井壽命。

研制出一種在-15℃的環(huán)境下仍能保持良好流動性的抗凍丁苯膠乳pc-cgr66l-t。室內(nèi)研究發(fā)現(xiàn),用pc-cgr66l-t配制的膠乳水泥漿具有較好的強度和濾失性能,較短的稠化轉(zhuǎn)化時間,較好的抗海水侵污能力,滲透率低,凝膠強度發(fā)展快,抗竄能力強,適合于寒冷地域油田或冬季固井作業(yè)。

陸東五彩灣地區(qū)油氣井固井過程中氣侵、氣竄嚴重,而現(xiàn)有的防竄水泥漿體系防竄作用單一,很難滿足固井要求。為解決這種問題,提出用膠乳水泥漿體系來防竄。通過實驗,從應(yīng)用廣泛的固井膠乳中優(yōu)選出性能優(yōu)良的膠乳,為進一步加強其防竄和降失水性能,使其與高性能降失水劑復(fù)合,添加適量外加劑,形成新型防氣竄膠乳水泥漿體系;進而研究了不同溫度條件下膠乳水泥漿體系對稠化時間、流變性、降失水、抗壓強度的影響。結(jié)果表明:該膠乳水泥漿體系具有較強的抗溫防竄性能,能完全滿足該地區(qū)的固井要求。

介紹了一種新型水泥漿防氣竄評價方法,并采用該方法分別對膠乳水泥漿與未加膠乳水泥漿進行了防氣竄性能評價,對水泥漿進行了失水量、靜膠凝強度及氣竄評價實驗,結(jié)果表明,膠乳水泥漿具有良好的防氣竄性能。將膠乳水泥漿在四川龍崗62井進行了現(xiàn)場應(yīng)用,固井效果良好,未發(fā)生氣竄,與室內(nèi)氣竄性能評價實驗結(jié)果一致。

塔河油田十區(qū)、十二區(qū)及艾丁區(qū)塊是中石化西北油田分公司的主力上產(chǎn)區(qū)塊,該區(qū)塊井深且多含有二疊系易漏地層,固井不同階段發(fā)生漏失嚴重影響了固井質(zhì)量。針對這一問題,從提高水泥漿的堵漏能力方面入手進行了研究,使用了一種高強有機聚合物單絲短纖維,將其加至水泥漿中可以提高水泥漿的堵漏效果。室內(nèi)研究表明,堵漏纖維性能穩(wěn)定,與水泥、外加劑以及水泥漿中各種外摻料有很好的相容性,將不同尺寸的堵漏纖維合理搭配加至水泥漿后有較高的承壓能力,固井時能有效的起到堵漏作用。將研究成果進行了多井次的現(xiàn)場應(yīng)用,水泥漿中加入堵漏纖維后有效防止或降低了固井時發(fā)生漏失,提高了固井質(zhì)量。

1958年美國率先將膠乳作為外摻料加入水泥,形成膠乳水泥,并將其用于油田固井。近幾年,國內(nèi)各油田、科研院所、高等院校對膠乳水泥漿的研究取得了較大的進展。新疆油田已多次采用進口膠乳配制膠乳水泥,解決南緣及瑪納斯氣田固井的防氣竄問題。本文介紹了國產(chǎn)膠乳水泥漿的調(diào)配及配套外加劑的研制情況,分析評價了膠乳水泥漿的防氣竄性能,以及膠乳水泥在新疆瑪納斯氣田2口天然氣井固井的現(xiàn)場試驗情況。

據(jù)日本專利特許公報昭59—25863介紹,丁苯膠乳改性瀝青乳液制造方法:將總固物含量26％的丁苯膠乳和瀝青在乳化劑、穩(wěn)定劑的作用下進行乳化,乳化成總固體物含量為85％的瀝青—膠乳乳液,取上述乳液

瀝青在溫度下降時易變脆,溫度升高時易流尚,給應(yīng)用上帶來很多麻煩。瀝青經(jīng)橡膠膠乳改性不僅可以改善其耐寒性及高溫下的形態(tài)穩(wěn)定性,而且改善強度、耐龜裂性、耐沖擊性和耐屈撓性等。為便于摻合,瀝青宜首先乳化成乳液,再與膠乳配制成膠乳改性瀝青乳液。膠乳改性瀝青

研究了不同用量的sbr膠乳對瀝青的改性效果,考察了基質(zhì)瀝青改性后的性能。結(jié)果表明:采用sbr膠乳改性瀝青,能改善基質(zhì)瀝青的高溫性能、感溫性能和抗熱老化性能,特別可以更好的改善瀝青的低溫性能。

為滿足高溫井固井對防氣竄水泥的特殊要求,研制出了一種高溫防氣竄膠乳水泥漿體系。膠乳由苯乙烯(st)、丁二烯(bd)、聚乙烯醇等制備而成,具有穩(wěn)定性好的特點。介紹了膠乳的制備條件,室內(nèi)評價并分析了膠乳的高溫降失水性能、耐溫性能以及膠乳水泥石的性能。利用美國chandler公司7150型氣竄模擬分析儀研究了膠乳水泥漿的防氣竄性能。通過用x′pertprox射線衍射儀分析水泥石受不同腐蝕介質(zhì)腐蝕后的組分變化,研究了膠乳水泥漿的耐腐蝕性能。

結(jié)合冀東油田水泥外加劑使用現(xiàn)狀,并根據(jù)冀東油田地質(zhì)、固井特征,研發(fā)了有針對性的水泥漿體系。對該體系的主要外加劑一降失水劑、緩凝劑、減阻劑等進行了室內(nèi)性能評價和配方優(yōu)化。實驗表明,該體系是水量低,稠化時間可調(diào)節(jié),稠化曲線基本呈"直角",抗壓強度較高,游離液含量小于1.4%。目前,該體系已經(jīng)在冀東油田的不同區(qū)塊的3口井得到應(yīng)用,固井質(zhì)量較好。

介紹了丁苯膠乳性乳化瀝清的研制過程、性能測試及混和料的性能評價和工程應(yīng)用實踐。結(jié)果表明,摻加sbr改性的乳化瀝青稀漿封層具有很好的高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性,并具備普通稀漿封層所具有的特點。

介紹了丁苯膠乳改性乳化瀝青的研制過程、性能的測試以及混和料的性能評價和工程應(yīng)用實踐。

就我國現(xiàn)行的改性瀝青混合料技術(shù)來看,存在的問題比較多,即改性摻配工藝上的困難,設(shè)備上的不完備,施工工藝上復(fù)雜性,或者改性劑價格的昂貴,性能評定上的不完善或者推廣方面的問題以及沒有施工技術(shù)標準,使這一技術(shù)未能形成工業(yè)化生產(chǎn)能力。用丁苯膠乳改性勝利100號瀝青,其目的是解決上述問題。

丁苯膠乳水泥漿體系有利于提高油井水泥環(huán)的彈性和韌性。研究分析了丁苯膠乳水泥漿體系的特點,進行了設(shè)計和相關(guān)的配伍相容性試驗。分別在沙30-7井、側(cè)周15井等多個區(qū)塊10口井應(yīng)用于現(xiàn)場固井施工,取得了良好效果。

針對ksk油田固井中的油氣水竄問題,開展了lx600膠乳防竄水泥漿體系研究工作,并進行了室內(nèi)實驗評價,認為水泥漿體系具有抗高溫、低失水、沉降穩(wěn)定性好、過渡時間短、直角稠化和防氣竄等綜合性能。lx600膠乳水泥漿體系在ksk油田應(yīng)用了55口井,應(yīng)用效果進一步表明,該水泥漿體系能夠有效提高雙界面膠結(jié)質(zhì)量,解決固井中的油氣水竄問題。

膠乳水泥漿在配制過程中易產(chǎn)生大量氣泡,普通消泡劑無法消除,不僅給現(xiàn)場配漿帶來困難,還易造成氣竄、井噴等安全問題。實驗研究表明,膠乳泡沫嚴重影響水泥漿密度、抗壓強度以及稠化性能,使用消泡劑可改善水泥漿性能。利用簡易密度恢復(fù)率方法對各種類型消泡劑在不同膠乳加量下的消泡能力及最優(yōu)加量進行了評價,優(yōu)選出2種消泡劑xpc-502和bp+xp-1。研究表明,在膠乳加量為5%～20%時,2種消泡劑的密度恢復(fù)率都較大,且漿體流變性好、水泥石強度大、失水易控制、稠化性能穩(wěn)定,為膠乳水泥漿消泡劑的使用提供了新的選擇。

國外瀝青改性用丁苯膠乳的合成及應(yīng)用

丁苯膠乳改性道路瀝青的推廣應(yīng)用