油井水泥外加劑與應用進展

2012年7月24日，從中科院長春應用化學研究所水處理材料課題組獲悉，研究人員成功研制出新型耐高溫油井水泥外加劑，產(chǎn)品包括高溫緩凝劑、降失水劑及分散劑等。系列外加劑可較好應用于深井、超深井固井施工，完井效果良好?，F(xiàn)已完成中試生產(chǎn)，并在中石油大慶油田固井現(xiàn)場成功應用。該項成果日前已經(jīng)通過吉林省科技廳組織的項目鑒定。與會專家對項目成果給予高度評價，認為這是一項處于國際先進技術(shù)水平的創(chuàng)新性研究成果。與該工作相關(guān)的研究內(nèi)容已申報國家發(fā)明專利7項，其中3項獲得授權(quán)。相關(guān)中試產(chǎn)品已于中石油大慶油田固井現(xiàn)場成功應用，固井效果優(yōu)異，深受油田方好評。

油井水泥綜合知識 水泥是水硬性膠結(jié)材料，分為普通水泥和油井水泥。普通水泥也稱建筑水泥，列入astm 標準，而油井水泥列入api標準。油井水泥與普通水泥的根本區(qū)別在于:油井水泥具有嚴格 的化學成分和礦物組成，而且在生產(chǎn)時除允許加入3%-6%的二水石膏以外不得加其它材料。 本節(jié)主要介紹油井水泥的化學組成、級別和類型以及生產(chǎn)和應用中的一些基本知識。 一、化學組成 水泥的質(zhì)量主要取決于化學成分，而先進的分析方法已為獲得水泥的化學成分鋪平了道 路。表1.2.1列出g級hsr水泥的主要化學成分。由表中數(shù)據(jù)可以看出，波特蘭水泥包括4 種主要成分:鋁酸三鈣c3a(3cao·a12o3)；鐵鋁酸四鈣c4af(4cao·a12o3·fe2o3)；硅酸 三鈣c3s（3cao·sio2)；硅酸二鈣c2s(2cao·sio2)。通過各相顯微鏡檢查，熟料顆粒含有 4種

大慶石油學院學報第!"卷第#期!$$%年&$月 ’()*+,-(./,01+2345*(-4)61+7515)5489:;!"+9;#(&!>&!；審稿人：孫玉學；編輯：關(guān)開澄 ??作者簡介：張景富（&@ab>），男，博士，教授，主要從事油井水泥技術(shù)方面的研究; 溫度及外加劑對2級油井水泥水化產(chǎn)物的影響 張景富&，朱健軍&，代?奎&，佟?卉&，姜?濤! （&;大慶石油學院石油工程學院，黑龍江大慶?&abb&"；?!;大慶油田有限責任公司總經(jīng)理辦公室，黑龍江大慶? &ab%&b） ??摘?要：利用c射線衍射儀檢測和分析了!#d!$$e條件下2級油井水泥水化產(chǎn)物;揭示了溫度及外加劑等對2 級油井水泥水化產(chǎn)物的影響;結(jié)

硅灰在超高強混凝土中的應用 張江泳 (河南省鄢陵縣公路管理局,鄢陵461200) 摘　要:　研究了硅灰及其摻量對超高強混凝土物理性能、力學性能、耐久性方面的影響。結(jié)果表明:硅灰是一種高 效的活性摻合料,在混凝土中摻入一定量的硅灰,能夠顯著提高混凝土的強度、抗?jié)B性,抗凍性和耐久性,是配制超高 強混凝土不可缺少的組分。 關(guān)鍵詞:　硅粉;　超高強混凝土;　強度;　耐久性 applicationofsilicafumeinsuper2highstrengthconcrete zhangjiang2yong (henanprovinceyanlinghighwayadministeroffice,yanling461200,china) abstract:　thesilicafumewithdiffe

針對低溫條件下,水泥漿因水化速度慢,候凝時間長,極易造成油、氣、水浸,導致固井質(zhì)量差和目前油田低溫淺層固井可供選擇的早強劑種類少的具體情況,根據(jù)油井水泥水化及低溫早強原理,選擇對油井水泥具有低溫早強作用的水溶性無氯化工原材料,通過實驗優(yōu)選出無機物a、b,有機鹽c和有機酸d,研制出一種新型無氯水溶性低溫早強劑zc-2s,該早強劑對常規(guī)密度和低密度水泥漿均有顯著的早強作用,且與多種常用油井水泥添加劑體系配伍性好,可用于低溫淺層油氣井固井水泥漿體系,尤其是無干混裝置的油田。

溫度及外加劑對G級油井水泥強度的影響

為分析使用聚羧酸類外加劑調(diào)節(jié)水泥漿性能時偶爾發(fā)生水泥漿異常膠凝現(xiàn)象的原因,用油井水泥分別與聚羧酸減水劑(pcm)、聚羧酸緩凝劑(dhtr)制備異常膠凝油井水泥漿樣品;根據(jù)紅外光譜掃描、x線熒光光譜掃描、掃描電鏡觀察及電子能譜圖,分析混合后水泥漿中膠凝與未膠凝部分,判斷反應過程及成分結(jié)構(gòu)變化.實驗結(jié)果表明:聚羧酸與水化硅酸鈣、鋁酸三鈣發(fā)生交聯(lián)反應,引起油井水泥漿異常膠凝;油井水泥漿中硅和鋁的質(zhì)量分數(shù)升高會加重異常膠凝程度.該研究結(jié)果對防止油井水泥漿異常膠凝具有參考意義.

水泥和外加劑常識 山西凱迪建材有限公司 研發(fā)中心 第一章水泥 一、水泥的分類：硅酸鹽水泥，鋁酸鹽水泥，鐵鋁酸 鹽水泥，硫酸鹽水泥四大類。 二、目前市場應用最廣泛的水泥是普通<po）硅酸鹽 水泥，凡有硅酸鹽水泥熟料加0-5％的石灰石或?；郀t 礦渣和適量石膏，磨細制成的水硬性膠凝材料稱為硅酸鹽 水泥。 1、硅酸鹽水泥 <1）摻合料硅酸鹽水泥包括普通水泥、礦渣水泥、 火山灰水泥、粉煤灰水泥、復合水泥。 <2）特種硅酸鹽水泥包括中低熱水泥、道路水泥、 抗硫酸鹽水泥、白色水泥、快硬水泥。 <3）pi型水泥：水泥熟料+適量的石膏磨細 pii型水泥：水泥熟料+5％以內(nèi)的石灰石或?；郀t 礦渣+適量石膏 2、硅酸鹽水泥的化學成分和礦物成分 <1）化學成分：氧化鈣cao60-67% 氧化硅sio219-24% 氧化鋁a12o34-7% 氧化鐵fe2o32-5% <2）有

針對北方地區(qū)冬季固井地層溫度低,水泥石強度發(fā)展緩慢的問題,研制一種低溫早強劑qz—1,該早強劑可在低溫環(huán)境大大加快水泥的水化速度,使水泥石形成較高的早期強度。20℃時,早強劑加量2%,12h抗壓強度即可達到3.6mpa,達到二次開鉆對水泥石強度(3.5mpa)的要求,大大縮短候凝時間,提高鉆井速度,節(jié)約鉆井成本。

油井水泥低溫早強劑x-1由活性硅,固體醇胺和陰離子型聚合物復配而成。水灰比為0.42-0.52時,加入10.0%的x-1可使水泥漿15℃稠化時間比凈水泥漿縮短40%-50%。在15℃下養(yǎng)護12h,24h的抗壓強度分別大于3.5mpa和6.5mpa。水泥漿體系的綜合性能滿足低溫井固井施工的基本要求。

針對水泥石低溫情況下強度發(fā)展緩慢,影響鉆井周期的具體情況,研制開發(fā)了早強劑dz-z。dz-z由多種無機化合物和有機化合物按一定的比例復合而成,具有雙重早強作用,它能明顯地提高低溫下水泥石的早期強度,并能改善水泥石結(jié)構(gòu),使之致密、滲透率降低。早強劑dz-z加量為0.5%~2.0%,適用溫度為0~50℃,8h水泥石抗壓強度大于3.5mpa,隨著加量的增加,水泥石強度也迅速增長。同時,早強劑dz-z基本不影響漿體的流變性能,還可以根據(jù)現(xiàn)場施工所需時間的長短,用緩凝劑調(diào)節(jié)水泥漿稠化時間,但仍能使8h抗壓強度大于3.5mpa。現(xiàn)場應用表明,低溫早強劑dz-z在低溫條件下明顯縮短了固井候凝時間,節(jié)約了鉆井作業(yè)成本。

水泥環(huán)可以認為是一個先天帶有一定缺陷和微裂縫的脆性材料,這些微裂縫及缺陷使水泥環(huán)易受后續(xù)施工、射孔等影響,發(fā)生脆裂,或與套管、井壁剝離,影響油氣井后期開采,縮短油氣井的壽命。塑性水泥可以很好地解決水泥環(huán)的脆裂問題,它通過摻入高強度纖維,不僅可增加水泥石的強度,而且可改變水泥石的彈性。室內(nèi)采用具有不同長度分布和合適長徑比的混合短纖維(纖維長度均小于4mm)、粒徑為0.180～0.280mm(60～80目)的橡膠粉、活性微粒和與之相匹配的激活劑制得了早強增韌劑zsj。實驗發(fā)現(xiàn),zsj抗鹽性能優(yōu)良,與其它外加劑有良好的配伍性,增韌劑zsj的加入對水泥漿的施工性能基本無影響,但能大大改善水泥石的力學性能,水泥石抗壓強度、抗折強度和抗沖擊韌性均有不同程度的增長。實彈射孔實驗證明zsj水泥石能夠抵抗射孔等后續(xù)施工的沖擊,可有效提高水泥環(huán)封固質(zhì)量,防止地層流體竄層,延長油井壽命。

采用聚醚a與b酸為原料,在以m(zno)∶m(naoh)=1∶1為催化劑的條件下發(fā)生酯化反應。利用消泡、抑泡性能測試等手段,通過對影響反應的溫度、時間、原料物質(zhì)的量比及催化劑用量等設(shè)計正交實驗,確定酯化的優(yōu)化條件:溫度120℃,反應時間5h,催化劑用量0.6%,物料a與b的質(zhì)量之比1.2∶1,酯化率為79%。實驗證實,聚醚酯類消泡劑既保留有聚醚類消泡劑易于分散、表面張力低、穩(wěn)定性好、耐高溫的優(yōu)點,且消泡能力更高,活性更強。

1 油井水泥組成、級別和類型 水泥是水硬性膠結(jié)材料，分為普通水泥和油井水泥。普通水泥也稱建筑水泥，列入astm 標準，而油井水泥列入api標準。油井水泥與普通水泥的根本區(qū)別在于:油井水泥具有嚴格的化 學成分和礦物組成，而且在生產(chǎn)時除允許加入3%-6%的二水石膏以外不得加其它材料。本節(jié)主 要介紹油井水泥的化學組成、級別和類型以及生產(chǎn)和應用中的一些基本知識。 一、化學組成 水泥的質(zhì)量主要取決于化學成分，而先進的分析方法已為獲得水泥的化學成分鋪平了道 路。表1.2.1列出g級hsr水泥的主要化學成分。由表中數(shù)據(jù)可以看出，波特蘭水泥包括4種 主要成分:鋁酸三鈣c3a(3cao·a12o3)；鐵鋁酸四鈣c4af(4cao·a12o3·fe2o3)；硅酸三鈣 c3s（3cao·sio2)；硅酸二鈣c2s(2cao·sio2)。通過各相顯微鏡檢查，熟料顆粒含有

1 油井水泥組成、級別和類型 水泥是水硬性膠結(jié)材料，分為普通水泥和油井水泥。普通水泥也稱建筑水泥，列入astm 標準，而油井水泥列入api標準。油井水泥與普通水泥的根本區(qū)別在于:油井水泥具有嚴格的化 學成分和礦物組成，而且在生產(chǎn)時除允許加入3%-6%的二水石膏以外不得加其它材料。本節(jié)主 要介紹油井水泥的化學組成、級別和類型以及生產(chǎn)和應用中的一些基本知識。 一、化學組成 水泥的質(zhì)量主要取決于化學成分，而先進的分析方法已為獲得水泥的化學成分鋪平了道 路。表1.2.1列出g級hsr水泥的主要化學成分。由表中數(shù)據(jù)可以看出，波特蘭水泥包括4種 主要成分:鋁酸三鈣c3a(3cao·a12o3)；鐵鋁酸四鈣c4af(4cao·a12o3·fe2o3)；硅酸三鈣 c3s（3cao·sio2)；硅酸二鈣c2s(2cao·sio2)。通過各相顯微鏡檢查，熟料顆粒含有

第1頁 企業(yè)標準g級油井水泥 1、主題內(nèi)容與適用范圍 本標準規(guī)定了g級油井水泥的定義、要求、試驗方法、檢驗規(guī)則、 交貨與驗收標志、包裝、運輸和貯存。 2、引用標準 gb10238-1998油井水泥標準及其引用標準。 3、定義 3.1g級油井水泥：由水硬性硅酸鈣為主要成分的硅酸鹽水泥經(jīng)熟 料，加入適量的石膏，磨細制成的產(chǎn)品。在粉磨與混合g級水 泥過程中，不允許摻加任何其他外加劑。 4、級別和類型 4.1g級油井水泥：該產(chǎn)品是一種基本油井水泥，有中抗硫酸鹽型 （msr）和高抗硫酸鹽型（hsr）兩種類型。 5、要求 5.1化學要求 序 號 品種 名稱 mgoso3(%)loss(%)不溶物（%）c3s(%)c3a(%)r2oc4af+2c3a(%) 第2頁 5.2物理性能要求 6.試驗方法 序 號 品種名稱 拌合水 （%） 游離水 （m

油井水泥組成、級別和類型 水泥是水硬性膠結(jié)材料，分為普通水泥和油井水泥。普通水泥也稱建筑水泥，列入astm標準，而油井水泥列入api標準。油井水泥與 普通水泥的根本區(qū)別在于:油井水泥具有嚴格的化學成分和礦物組成，而且在生產(chǎn)時除允許加入3%-6%的二水石膏以外不得加其它材料。本節(jié)主要 介紹油井水泥的化學組成、級別和類型以及生產(chǎn)和應用中的一些基本知識。 一、化學組成 水泥的質(zhì)量主要取決于化學成分，而先進的分析方法已為獲得水泥的化學成分鋪平了道路。表1.2.1列出g級hsr水泥的主要化學成分。 由表中數(shù)據(jù)可以看出，波特蘭水泥包括4種主要成分:鋁酸三鈣c3a(3cao·a12o3)；鐵鋁酸四鈣c4af(4cao·a12o3·fe2o3)；硅酸三鈣c3s （3cao·sio2)；硅酸二鈣c2s(2cao·sio2)。通過各相顯微鏡檢查，熟料顆粒含有4種礦物成分(熟

系統(tǒng)研究了不同配比的礦渣石膏體系對改善g級油井水泥膨脹性能和力學性能的影響。通過汞壓入法(methodofmercuryintrusionporemeasurement,mip)和掃描電鏡(sem)等現(xiàn)代測試方法對礦渣油井水泥的水化硬化特性和機理進行了研究。試驗結(jié)果表明:摻加礦渣石膏后能顯著改善油井水泥石的早期強度;并且該體系在50℃養(yǎng)護溫度下,通過石膏的不同摻量,可以獲得比較好的早期膨脹數(shù)據(jù);通過微觀結(jié)構(gòu)的分析,驗證了石膏對礦渣油井水泥體系的激發(fā)作用。

油井水泥漿的流變性是注水泥施工的一個重要工藝參數(shù),是水泥漿配方設(shè)計的核心以及安全施工的前提。分別從油井水泥漿組成成分(石膏加量、比表面積、分散劑)、工作環(huán)境(溫度、壓力)、施工參數(shù)(攪拌速度、攪拌時間)和水泥漿的水灰比等方面通過試驗來研究影響水泥漿流變性的因素。研究結(jié)果表明:隨石膏摻量的增多,水泥顆粒的比表面積增加,水泥漿的流動性能隨之變差,而比表面積為320~350m2/kg時,水泥漿流變性能變化不大;提高攪拌速度和增長攪拌時間能提高水泥漿流變性能;隨溫度的升高水泥漿的流變性表現(xiàn)為先提高后變差的變化趨勢,該試驗條件下當溫度高于70℃時水泥漿的流變性能明顯變差,但壓力對于水泥漿流變性影響不大。

materialsafetydatasheet calciumformate,98%(titr.) acc#97124 section1-chemicalproductandcompanyidentification msdsname:calciumformate,98%(titr.) catalognumbers:ac403830000,ac403830010,ac9618663,xxac4038325k synonyms:calciumdiformate;calcoform;formicacid,calciumsalt; companyidentification: fisherscientific 1reagentlane fairlawn,nj07410 forinformation

以2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(amps)、丙烯酰胺(am)和丙烯酸(aa)為共聚單體,以過硫酸銨為引發(fā)劑,通過自由基聚合合成了一種新型的三元共聚物油井水泥降失水劑(sz1-1)。用紅外光譜、熱重分析對聚合物結(jié)構(gòu)和抗溫性能進行表征。結(jié)果表明,該降失水劑具有良好的失水控制能力和抗溫性,在120℃以下,sz1-1加量為4.0%時失水可控制在50ml以內(nèi)；在180℃時,sz1-1加量為6.0%時失水可控制在50ml以內(nèi)；降失水劑與常用的減阻劑、緩凝劑、膨脹劑、早強增塑劑有良好的配伍性,水泥漿體系抗壓強度大于14mpa,稠化時間可調(diào),綜合性能優(yōu)良。成功將該降失水劑用于川東北某井的高溫固井作業(yè)中,綜合性能滿足工程要求,固井質(zhì)量良好。

0前言油井水泥是一種波特蘭水泥,屬于氧化鈣型的硅酸鹽水泥,是一種水硬性膠凝材料。它能夠與水按一定的比例混合成水泥漿,并在井下硬化成具有一定抗壓強度和滲透率的水泥石。d級油井水泥一般適于1830～3050m井深的注水泥作業(yè),包括中抗硫酸鹽型和高抗硫酸鹽型,由于在該條件下,水泥漿要有良好的可泵性,就要燒制低c_3a含量和高c_3s含量的熟料,給生產(chǎn)帶來困難。不僅要有滿足施工要求的流變學性質(zhì)和凝結(jié)時間,還要有對地層和套管良好的膠結(jié)強度,才能保證注水泥施工