高溫水泥漿體系的研制

耐高溫(礬土)水泥在砌筑或施工以后,往往要養(yǎng)護(hù)20多天,才能進(jìn)入高溫使用。這就給連續(xù)生產(chǎn)或緊急搶修時(shí)增加了困難,甚至只好停產(chǎn)等待養(yǎng)護(hù)期,嚴(yán)重影響生產(chǎn)。筆者在長(zhǎng)期生

陸東五彩灣地區(qū)油氣井固井過程中氣侵、氣竄嚴(yán)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(shí)驗(yàn),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(jìn)一步加強(qiáng)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(jìn)而研究了不同溫度條件下膠乳水泥漿體系對(duì)稠化時(shí)間、流變性、降失水、抗壓強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明:該膠乳水泥漿體系具有較強(qiáng)的抗溫防竄性能,能完全滿足該地區(qū)的固井要求。

利用顆粒級(jí)配和緊密堆積理論,制備了密度為1.20～1.30g/cm~3的微細(xì)水泥/漂珠低密度水泥漿體系。確定了其最佳配方:微細(xì)水泥與g級(jí)油井水泥質(zhì)量比為1:1,微硅加量6.0%,降失水劑sz1-2加量1.5%,早強(qiáng)劑ck21加量2.0%,分散劑sxy加量1.4%,漂珠加量30%～60%,空心玻璃珠加量10%～20%,水灰比0.58～0.62。在50℃下,考察了該低密度水泥漿的抗壓強(qiáng)度、失水性、流變性等,結(jié)果表明,該體系具有早期強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好、稠化時(shí)間可調(diào)等優(yōu)點(diǎn),適用于低壓易漏地層及超長(zhǎng)封固段的固井施工。

本文主要研究相同的水泥在不同溫度下,對(duì)混凝土的拌合物性能、混凝土的強(qiáng)度、混凝土的變形性能的影響。通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)和工程案例圖片分析,當(dāng)預(yù)拌混凝土企業(yè)面對(duì)高溫水泥時(shí)應(yīng)采取的措施。

為滿足高溫井固井對(duì)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(diǎn)。介紹了膠乳的制備條件,室內(nèi)評(píng)價(jià)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(guó)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。

水泥漿體系介紹

研究了分析了各種原材料及其用量對(duì)保溫水泥砂漿性能的影響，介紹了hl節(jié)能型建筑外墻保溫水泥砂漿的制備和應(yīng)用性能。

以往勝利油田以東營(yíng)凹陷沙三中下地層的油藏勘探開發(fā)為主,而孔店組、古潛山勘探程度極低,是目前及今后進(jìn)一步勘探開發(fā)的重點(diǎn)對(duì)象,而沙四段以下都存在鹽膏層,完鉆井深都大干4000m,隨著井深增加地溫越來越高,對(duì)水泥漿提出了更高的要求。為保證順利施工,提高固井質(zhì)量,必須優(yōu)選水泥外加劑和調(diào)整相適應(yīng)的高溫抗鹽體系。經(jīng)過對(duì)外加劑進(jìn)行篩選,最后選擇了河南省衛(wèi)輝市化工有限公司的系列外加劑,并調(diào)配成高溫抗鹽水泥漿體系以適應(yīng)150-180℃的井溫。該體系在高溫下具有良好的稠化性能,稠化曲線呈直角;抗鹽性能好,隨著鹽加量的增大,稠化性能變化不大;抗壓強(qiáng)度高。該水泥漿體系成功地完成了勝利油田重點(diǎn)探井郝科1井、豐8井、王古1井和王46井的固井任務(wù)。在孔杏組二段的深層發(fā)現(xiàn)了含油烴源巖,拓展了東營(yíng)凹陷的油氣勘探空間。

高密度抗鹽水泥漿體系

新型觸變性水泥漿觸變劑的研制

以天然海水為分散介質(zhì),研制了一種新型、操作簡(jiǎn)便、無毒性、無污染的低成本高性能泥漿液。該泥漿液具有優(yōu)良的護(hù)壁、防塌和流動(dòng)性,能有效地抑制粘土水化膨脹與分散,起到孔壁穩(wěn)定、提高海上勘探施工質(zhì)量和效率的作用。它既可節(jié)約大量淡水資源,又可大幅降低我國(guó)巖土工程海上地質(zhì)勘探之成本。

利用超細(xì)水泥漿實(shí)現(xiàn)水竄通道深部堵水,需解決堵劑的深部注入性問題,而注入性能與堵劑的懸浮性和分散性密切相關(guān)。選用鈉基膨潤(rùn)土(nt)水化膠體溶液作為堵劑的基礎(chǔ)懸浮液,并考察了鈉土水化規(guī)律。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),鈉土加量、水化時(shí)間、堿性環(huán)境、水泥外加劑對(duì)鈉土水化膠體體系的影響顯著,預(yù)水化5%單一鈉土懸浮液30min以上,即可獲得懸浮性能穩(wěn)定的堵劑基礎(chǔ)懸浮液。在基礎(chǔ)懸浮液中加入30%超細(xì)水泥(xc),考察分散劑(cf)、降失水劑(cg)和改性乳膠(bct)對(duì)堵劑分散性能的影響,配合中溫緩凝劑(ch),得到可深部注入的超細(xì)水泥漿堵劑配方(初凝時(shí)間5h):30%xc+5%nt+0.75%cf+2%cg+5%bct+0.5%ch。模擬試驗(yàn)中的平均注入壓力為0.289mpa,表明該配方可用于水竄通道深部堵水。圖8表1參5

1、管道壓漿前，應(yīng)事先對(duì)采用的壓漿料進(jìn)行試配。水泥、壓漿劑、水等各種材料的稱量應(yīng) 準(zhǔn)確到±1%（均以質(zhì)量計(jì)）。水膠比不應(yīng)超過0.33。 2、攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速不低于1000r/min，漿葉的最高線速度限制在15m/s以內(nèi)。 3、壓漿機(jī)采用連續(xù)式壓漿泵，其壓力表最小分度值不得大于0.1mpa，最大量程應(yīng)使實(shí)際工 作壓力在其25％～75％的量程范圍內(nèi)；儲(chǔ)料灌應(yīng)帶有攪拌功能，真空泵應(yīng)能達(dá)到0.092mpa 的負(fù)壓力。 4、在配制漿體拌合物時(shí)，水泥、壓漿劑、水的稱量應(yīng)準(zhǔn)確到±1%。 5、漿體攪拌操作順序?yàn)椋菏紫仍跀嚢铏C(jī)中先加入實(shí)際拌合水用量的80％～90％，開動(dòng)攪拌 機(jī)，均勻加入全部壓漿劑，邊加入邊攪拌，然后均勻加入全部水泥。全部粉料加入后再攪拌 2min；然后加入剩余的10％～20％的拌合水，繼續(xù)攪拌2min。 6、漿體壓入梁體孔道之前，應(yīng)首先開啟壓漿泵，使?jié){

水泥漿化學(xué)

目前水竄是影響勝利油田老區(qū)固井質(zhì)量和石油開采的主要因素之一。為解決該問題,研制出一種遇水膨脹水泥漿體系,其主劑為遇水膨脹劑sdsp-1,主要由耐高溫、高壓的高吸水膨脹樹脂和具有緩水溶性能的包衣材料,經(jīng)特殊工藝加工而成,通過控制包衣材料有適當(dāng)?shù)娜芙馑俣?使sdsp-1能在水泥硬化期或形成水泥石以后吸水膨脹。對(duì)該性能進(jìn)行了室內(nèi)評(píng)價(jià),實(shí)驗(yàn)測(cè)得,加有1.5%sdsp-1的遇水膨脹水泥漿的24h水泥石膨脹率為0.09%,將該水泥石在淡水中繼續(xù)養(yǎng)護(hù)72h,水泥石的再度膨脹率為0.56%。該體系在孤東油區(qū)的7口高含水調(diào)整井進(jìn)行了應(yīng)用,與同區(qū)塊、同類型井相比,二界面合格率提高了30%,證明該遇水膨脹水泥漿能有效提高含水層位的封固質(zhì)量,起到較好的防水竄作用。同時(shí)指出,該體系存在初期稠度發(fā)展較快的現(xiàn)象,影響水泥漿的流動(dòng)性,需進(jìn)一步完善。

為了消除高溫水泥對(duì)水泥混凝土施工的影響,保證水利工程的質(zhì)量,下文主要分析了使用高溫水泥對(duì)水泥混凝土施工的影響,并總結(jié)出解決的辦法。

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(shí)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(huì)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(duì)這一難題,實(shí)驗(yàn)室研發(fā)并在國(guó)內(nèi)首報(bào)了一種耐鹽膠乳水泥漿體系,采用動(dòng)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(duì)其粒徑、穩(wěn)定性、玻璃化溫度以及熱穩(wěn)定性進(jìn)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(shí)耐鹽膠乳水泥漿體系的性能。對(duì)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(diǎn);③可滿足含鹽巖層井和含水敏地層井固井要求。

本文闡述了在河北邯峰電廠工程施工中,使用高溫水泥成功配制了泵送混凝土,并在工程中大量使用,實(shí)踐證明,合理使用混凝土外加劑是高溫水泥配制泵送混凝土的有效措施

固井工程是鉆井完井工程中最后一道工序,其質(zhì)量好壞直接關(guān)系到油氣井壽命長(zhǎng)短及產(chǎn)能高低,保證并提高固井質(zhì)量對(duì)于油田勘探開發(fā)具有非常重要和深遠(yuǎn)的意義。而隨著油田勘探開發(fā)進(jìn)入中、后期,部分油區(qū)由于長(zhǎng)期且數(shù)量巨大的注水及采液,改變了地層的原始?jí)毫?區(qū)塊異常高壓和多壓力層系大面積出現(xiàn),如孤東、孤島、油區(qū),固井后水泥環(huán)膠結(jié)強(qiáng)度衰減引發(fā)地層高壓流體外竄問題十分突出,嚴(yán)重影響了固井質(zhì)量。從改善水泥漿體系入手,進(jìn)行了大量室內(nèi)模擬試驗(yàn),調(diào)配出了科學(xué)合理的復(fù)合型早強(qiáng)劑水泥漿體系,經(jīng)室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用證明,該研究取得了預(yù)期的目標(biāo),提高了此類井的固井質(zhì)量,為今后油田的勘探開發(fā)提供了可靠的技術(shù)保障。

以某水泥熟料筒倉為例,對(duì)倉壁穩(wěn)態(tài)傳熱和倉頂散熱兩種溫度傳遞過程進(jìn)行了研究探討,在現(xiàn)有算法的基礎(chǔ)上,結(jié)合有限元的計(jì)算結(jié)果,提出了一種可行的溫度折減解決方案,確保筒倉設(shè)計(jì)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

因高性能混凝土的抗火性與高溫下硬化水泥漿(hcp)的化學(xué)分解有密切關(guān)系,為獲得對(duì)火災(zāi)高溫所致hcp化學(xué)分解特征的定量理解,對(duì)hcp試樣進(jìn)行了400~800℃的高溫處理,采用xrd測(cè)定c-s-h化學(xué)分解動(dòng)力學(xué).結(jié)果表明,c-s-h分解始于560℃,但僅在600℃以上其分解才變得顯著,且分解速度隨溫度升高而急劇增大.盡管c-s-h的分解可造成混凝土強(qiáng)度的顯著下降,但這種分解主要發(fā)生在600℃以上溫度范圍內(nèi),故對(duì)更低溫度下發(fā)生的高溫爆裂基本沒有影響.分別建立了在600、700和800℃溫度下c-s-h分解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程.

新型封堵用超細(xì)水泥漿體系