丁苯胶乳水泥浆体系在塔河油田的应用

对丁苯胶乳水泥浆的泥浆稠化性能、防气窜性、水泥石的抗冲击性及弹性进行了室内研究,并通过采用丁苯胶乳与降失水剂的复配对降失水性进行探讨,研究表明:丁苯胶乳的加入增强了水泥石的抗冲击性及弹性,复配后水泥浆的降失水性性能很好。

如何提高水泥石抗co2腐蚀的能力,日益受到各油田的高度重视,并成为了含co2地层油气开发生产中急待解决的问题。本文通过加入表面活性剂复配体系,解决胶乳在高钙离子浓度的影响下产生的破乳现象,通过加入无机物、酸酐和多元醇反应生成树枝型网状结构,改善胶乳水泥浆的稳定性。胶乳水泥浆体系的稠化时间通过常压稠化仪进行测定。同时,对胶乳水泥浆体系水泥石进行了高温高压抗co2评价。结果表明:文中采用的改性方法效果良好,胶乳和水泥的复配体系高温稳定性良好,在90℃条件下,可以满足固井施工要求。同时改性后的胶乳水泥石高温、高压抗co2腐蚀性能有了明显的提高。

胶乳水泥浆体系已广泛应用于大位移井、分支井、大斜度井、调整井和小井眼井等疑难井的固井,用以提高水泥浆的防气窜和控制失水能力,同时改善水泥石的胶结性能、韧性和防腐蚀能力。但是,由于盐的存在会使胶乳双电层的zeta电位降低,从而破坏胶乳的稳定性,导致胶乳在盐水中发生絮凝,因而限制了其在含盐岩层(盐层、盐膏层、盐水层)和水敏地层等复杂井的使用。针对这一难题,实验室研发并在国内首报了一种耐盐胶乳水泥浆体系,采用动态光散射、zeta电位仪、差示扫描热分析仪以及热重分析仪对其粒径、稳定性、玻璃化温度以及热稳定性进行了分析描述;还开发了配套的耐盐缓凝剂以及降失水剂,并研究了盐含量为15%bwow时耐盐胶乳水泥浆体系的性能。对该耐盐胶乳水泥浆体系性能的研究结果表明:①能耐饱和氯化钙溶液、饱和盐水以及耐250℃高温;②具有流变性好、失水量小、防气窜等优点;③可满足含盐岩层井和含水敏地层井固井要求。

为了有效提高水平井水泥环胶结强度,提高固井质量,通过对现有胶乳添加剂的改善和优选,开发出一种新型胶乳水泥浆体系。对该体系的失水控制、防漏失性能、流变性、稳定性、稠化时间及水泥石力学性能进行了室内实验。实验表明,胶乳水泥浆具有良好的流变性和较高的沉降稳定性,能有效控制失水、防止环空窜流;水泥石的渗透率低、弹性及抗拉强度高、抗冲击能力强;能有效提高第一界面和第二界面的胶结强度,延长水平井寿命。

研制出一种在-15℃的环境下仍能保持良好流动性的抗冻丁苯胶乳pc-cgr66l-t。室内研究发现,用pc-cgr66l-t配制的胶乳水泥浆具有较好的强度和滤失性能,较短的稠化转化时间,较好的抗海水侵污能力,渗透率低,凝胶强度发展快,抗窜能力强,适合于寒冷地域油田或冬季固井作业。

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。

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。

塔河油田十区、十二区及艾丁区块是中石化西北油田分公司的主力上产区块,该区块井深且多含有二叠系易漏地层,固井不同阶段发生漏失严重影响了固井质量。针对这一问题,从提高水泥浆的堵漏能力方面入手进行了研究,使用了一种高强有机聚合物单丝短纤维,将其加至水泥浆中可以提高水泥浆的堵漏效果。室内研究表明,堵漏纤维性能稳定,与水泥、外加剂以及水泥浆中各种外掺料有很好的相容性,将不同尺寸的堵漏纤维合理搭配加至水泥浆后有较高的承压能力,固井时能有效的起到堵漏作用。将研究成果进行了多井次的现场应用,水泥浆中加入堵漏纤维后有效防止或降低了固井时发生漏失,提高了固井质量。

1958年美国率先将胶乳作为外掺料加入水泥,形成胶乳水泥,并将其用于油田固井。近几年,国内各油田、科研院所、高等院校对胶乳水泥浆的研究取得了较大的进展。新疆油田已多次采用进口胶乳配制胶乳水泥,解决南缘及玛纳斯气田固井的防气窜问题。本文介绍了国产胶乳水泥浆的调配及配套外加剂的研制情况,分析评价了胶乳水泥浆的防气窜性能,以及胶乳水泥在新疆玛纳斯气田2口天然气井固井的现场试验情况。

据日本专利特许公报昭59—25863介绍,丁苯胶乳改性沥青乳液制造方法:将总固物含量26％的丁苯胶乳和沥青在乳化剂、稳定剂的作用下进行乳化,乳化成总固体物含量为85％的沥青—胶乳乳液,取上述乳液

沥青在温度下降时易变脆,温度升高时易流尚,给应用上带来很多麻烦。沥青经橡胶胶乳改性不仅可以改善其耐寒性及高温下的形态稳定性,而且改善强度、耐龟裂性、耐冲击性和耐屈挠性等。为便于掺合,沥青宜首先乳化成乳液,再与胶乳配制成胶乳改性沥青乳液。胶乳改性沥青

研究了不同用量的sbr胶乳对沥青的改性效果,考察了基质沥青改性后的性能。结果表明:采用sbr胶乳改性沥青,能改善基质沥青的高温性能、感温性能和抗热老化性能,特别可以更好的改善沥青的低温性能。

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′pertprox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。

结合冀东油田水泥外加剂使用现状,并根据冀东油田地质、固井特征,研发了有针对性的水泥浆体系。对该体系的主要外加剂一降失水剂、缓凝剂、减阻剂等进行了室内性能评价和配方优化。实验表明,该体系是水量低,稠化时间可调节,稠化曲线基本呈"直角",抗压强度较高,游离液含量小于1.4%。目前,该体系已经在冀东油田的不同区块的3口井得到应用,固井质量较好。

介绍了丁苯胶乳性乳化沥清的研制过程、性能测试及混和料的性能评价和工程应用实践。结果表明,掺加sbr改性的乳化沥青稀浆封层具有很好的高温稳定性和低温抗裂性,并具备普通稀浆封层所具有的特点。

介绍了丁苯胶乳改性乳化沥青的研制过程、性能的测试以及混和料的性能评价和工程应用实践。

就我国现行的改性沥青混合料技术来看,存在的问题比较多,即改性掺配工艺上的困难,设备上的不完备,施工工艺上复杂性,或者改性剂价格的昂贵,性能评定上的不完善或者推广方面的问题以及没有施工技术标准,使这一技术未能形成工业化生产能力。用丁苯胶乳改性胜利100号沥青,其目的是解决上述问题。

丁苯胶乳水泥浆体系有利于提高油井水泥环的弹性和韧性。研究分析了丁苯胶乳水泥浆体系的特点,进行了设计和相关的配伍相容性试验。分别在沙30-7井、侧周15井等多个区块10口井应用于现场固井施工,取得了良好效果。

针对ksk油田固井中的油气水窜问题,开展了lx600胶乳防窜水泥浆体系研究工作,并进行了室内实验评价,认为水泥浆体系具有抗高温、低失水、沉降稳定性好、过渡时间短、直角稠化和防气窜等综合性能。lx600胶乳水泥浆体系在ksk油田应用了55口井,应用效果进一步表明,该水泥浆体系能够有效提高双界面胶结质量,解决固井中的油气水窜问题。

胶乳水泥浆在配制过程中易产生大量气泡,普通消泡剂无法消除,不仅给现场配浆带来困难,还易造成气窜、井喷等安全问题。实验研究表明,胶乳泡沫严重影响水泥浆密度、抗压强度以及稠化性能,使用消泡剂可改善水泥浆性能。利用简易密度恢复率方法对各种类型消泡剂在不同胶乳加量下的消泡能力及最优加量进行了评价,优选出2种消泡剂xpc-502和bp+xp-1。研究表明,在胶乳加量为5%～20%时,2种消泡剂的密度恢复率都较大,且浆体流变性好、水泥石强度大、失水易控制、稠化性能稳定,为胶乳水泥浆消泡剂的使用提供了新的选择。

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。

丁苯胶乳改性沥青性能研究(续)