丁苯膠乳水泥漿體系在塔河油田的應(yīng)用

對(duì)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(jìn)行了室內(nèi)研究,并通過(guò)采用丁苯膠乳與降失水劑的復(fù)配對(duì)降失水性進(jìn)行探討,研究表明:丁苯膠乳的加入增強(qiáng)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(kāi)發(fā)生產(chǎn)中急待解決的問(wèn)題。本文通過(guò)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(guò)加入無(wú)機(jī)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(shí)間通過(guò)常壓稠化儀進(jìn)行測(cè)定。同時(shí),對(duì)膠乳水泥漿體系水泥石進(jìn)行了高溫高壓抗co2評(píng)價(jià)。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(shí)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(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(kāi)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。

為了有效提高水平井水泥環(huán)膠結(jié)強(qiáng)度,提高固井質(zhì)量,通過(guò)對(duì)現(xiàn)有膠乳添加劑的改善和優(yōu)選,開(kāi)發(fā)出一種新型膠乳水泥漿體系。對(duì)該體系的失水控制、防漏失性能、流變性、穩(wěn)定性、稠化時(shí)間及水泥石力學(xué)性能進(jìn)行了室內(nèi)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)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(qiáng)度高、抗沖擊能力強(qiáng);能有效提高第一界面和第二界面的膠結(jié)強(qiáng)度,延長(zhǎng)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(dòng)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(qiáng)度和濾失性能,較短的稠化轉(zhuǎn)化時(shí)間,較好的抗海水侵污能力,滲透率低,凝膠強(qiáng)度發(fā)展快,抗竄能力強(qiáng),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(guò)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(wèn)題,提出用膠乳水泥漿體系來(lái)防竄。通過(guò)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。

介紹了一種新型水泥漿防氣竄評(píng)價(jià)方法,并采用該方法分別對(duì)膠乳水泥漿與未加膠乳水泥漿進(jìn)行了防氣竄性能評(píng)價(jià),對(duì)水泥漿進(jìn)行了失水量、靜膠凝強(qiáng)度及氣竄評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn),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(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用,固井效果良好,未發(fā)生氣竄,與室內(nèi)氣竄性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)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(yán)重影響了固井質(zhì)量。針對(duì)這一問(wèn)題,從提高水泥漿的堵漏能力方面入手進(jìn)行了研究,使用了一種高強(qiáng)有機(jī)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(shí)能有效的起到堵漏作用。將研究成果進(jìn)行了多井次的現(xiàn)場(chǎng)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(shí)發(fā)生漏失,提高了固井質(zhì)量。

1958年美國(guó)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(guó)內(nèi)各油田、科研院所、高等院校對(duì)膠乳水泥漿的研究取得了較大的進(jìn)展。新疆油田已多次采用進(jìn)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(wèn)題。本文介紹了國(guó)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(píng)價(jià)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(chǎng)試驗(yàn)情況。

據(jù)日本專利特許公報(bào)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(jìn)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(shí)易變脆,溫度升高時(shí)易流尚,給應(yīng)用上帶來(lái)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(qiáng)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(duì)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(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(guò)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(duì)性的水泥漿體系。對(duì)該體系的主要外加劑一降失水劑、緩凝劑、減阻劑等進(jìn)行了室內(nèi)性能評(píng)價(jià)和配方優(yōu)化。實(shí)驗(yàn)表明,該體系是水量低,稠化時(shí)間可調(diào)節(jié),稠化曲線基本呈"直角",抗壓強(qiáng)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(guò)程、性能測(cè)試及混和料的性能評(píng)價(jià)和工程應(yīng)用實(shí)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(diǎn)。

介紹了丁苯膠乳改性乳化瀝青的研制過(guò)程、性能的測(cè)試以及混和料的性能評(píng)價(jià)和工程應(yīng)用實(shí)踐。

就我國(guó)現(xiàn)行的改性瀝青混合料技術(shù)來(lái)看,存在的問(wèn)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(jià)格的昂貴,性能評(píng)定上的不完善或者推廣方面的問(wèn)題以及沒(méi)有施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),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(hào)瀝青,其目的是解決上述問(wèn)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(diǎn),進(jìn)行了設(shè)計(jì)和相關(guān)的配伍相容性試驗(yàn)。分別在沙30-7井、側(cè)周15井等多個(gè)區(qū)塊10口井應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)固井施工,取得了良好效果。

針對(duì)ksk油田固井中的油氣水竄問(wèn)題,開(kāi)展了lx600膠乳防竄水泥漿體系研究工作,并進(jìn)行了室內(nèi)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià),認(rèn)為水泥漿體系具有抗高溫、低失水、沉降穩(wěn)定性好、過(guò)渡時(shí)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(jìn)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(wèn)題。

膠乳水泥漿在配制過(guò)程中易產(chǎn)生大量氣泡,普通消泡劑無(wú)法消除,不僅給現(xiàn)場(chǎng)配漿帶來(lái)困難,還易造成氣竄、井噴等安全問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)研究表明,膠乳泡沫嚴(yán)重影響水泥漿密度、抗壓強(qiáng)度以及稠化性能,使用消泡劑可改善水泥漿性能。利用簡(jiǎn)易密度恢復(fù)率方法對(duì)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(jìn)行了評(píng)價(jià),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(shí),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(qiáng)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(guó)外瀝青改性用丁苯膠乳的合成及應(yīng)用

以丁二烯和苯乙烯為單體,采用非離子乳化劑與陰離子乳化劑組成的復(fù)合乳化體系,在過(guò)氧化物與亞鐵鹽構(gòu)成的氧化還原引發(fā)體系作用下,合成了性能良好的乳化瀝青改性用丁苯膠乳,討論了影響聚合過(guò)程及膠乳性能的因素。結(jié)果表明,適宜的乳化劑用量為5.8~9.3份(質(zhì)量,下同),最佳的引發(fā)體系組成為0.20~0.40份過(guò)氧化物與0.02~0.04份亞鐵鹽;采用分批加入相對(duì)分子質(zhì)量調(diào)節(jié)劑(0.386~0.550份)方式和三段控溫模式(初期反應(yīng)溫度在16~20℃、中期反應(yīng)溫度在28~30℃及后期溫度在38~40℃)更有利于控制膠乳的門尼黏度和結(jié)構(gòu)凝膠含量。