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        低溫MTC固井工藝技術(shù)研究

        2014-03-02 03:01:30
        中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2014年13期

        (新疆貝肯能源工程股份有限公司 化工項(xiàng)目部,新疆 克拉瑪依市 834000)

        低溫MTC固井工藝技術(shù)研究

        馬 智

        (新疆貝肯能源工程股份有限公司 化工項(xiàng)目部,新疆 克拉瑪依市 834000)

        MTC固井技術(shù)是利用鉆井施工中,要廢棄的完井泥漿的降失水性和懸浮性,通過加入廉價(jià)的高爐水淬礦渣,激活劑,激活助劑,必要時(shí)再加入少量的分散劑、緩凝劑、降失水劑,使完井泥漿轉(zhuǎn)化為性能完全可以和油井水泥漿相當(dāng)或更好的一種新型固井技術(shù),該轉(zhuǎn)化的泥漿固化液流動(dòng)性能好,稠化時(shí)間易控,具有低失水、微觸變性能,穩(wěn)定性好等特點(diǎn),其固化體具有良好的抗腐蝕及抗高溫老化性,由于該泥漿固化液是由廢棄泥漿轉(zhuǎn)化而來,所以和泥漿具有較好的相容性,從而可以達(dá)到頂替效率100%的效果,提高固井質(zhì)量。

        MTC;礦渣;礦渣激活劑

        MTC固井技術(shù),也稱鉆井液(泥漿)轉(zhuǎn)化為水泥漿固井技術(shù),該技術(shù)只需通過加入廉價(jià)的高爐水淬礦渣、激活劑、激活助劑及少量添加劑即可保證良好的固井液性能,直接成本要明顯低于同等性能的油井水泥漿;它既可用常規(guī)的注水泥工藝進(jìn)行施工,也可用井場(chǎng)的鉆井設(shè)備直接進(jìn)行固井作業(yè);由于礦渣的密度較水泥輕,配漿量大,特別適合于灰量較大的低密度水泥。

        1 實(shí)驗(yàn)

        1.1 實(shí)驗(yàn)藥品

        鉆井液、礦渣、分散劑、激活劑、助劑、消泡劑

        1.2 實(shí)驗(yàn)步驟

        在MTC技術(shù)中礦渣泥漿固化液主要由泥漿、水、礦渣、激活劑及分散劑組成。其中泥漿用來懸浮礦渣和控制失水,礦渣是膠凝材料[5],分散劑和水可調(diào)節(jié)流動(dòng)性能,激活劑及分散劑用來調(diào)節(jié)凝結(jié)時(shí)間。

        泥漿固化液的配方設(shè)計(jì)相當(dāng)于波特蘭水泥漿,都首先在室內(nèi)進(jìn)行。主要技術(shù)指標(biāo)為稠化時(shí)間、抗壓強(qiáng)度、流變性。(滿足現(xiàn)場(chǎng)施工的條件)

        1.3 基本性能測(cè)試

        1.3.1 抗壓強(qiáng)度測(cè)試方法

        試驗(yàn)條件:NYL-300型壓力試驗(yàn)機(jī)、TG-1280B型強(qiáng)度養(yǎng)護(hù)箱。試模:50.8mm×50.8mm×50.8mm立方體。溫度可調(diào)、養(yǎng)護(hù)時(shí)間可調(diào)。在試驗(yàn)壓力之前30-40分鐘拆除試模,將模塊冷卻至室溫(在水中冷卻時(shí)必須與空氣隔絕,以防模塊被氧化),試驗(yàn)壓力。

        1.3.2 稠化時(shí)間測(cè)試方法

        試驗(yàn)條件:TYPE型增壓稠化儀。

        溫度梯度:2.7℃/100 m井深。

        初始溫度:2.7 ℃。

        初始?jí)毫Γ?.8 MPa。

        升溫時(shí)間:4 min。

        循環(huán)溫度:60 ℃。

        最終壓力:33.8 MPa。

        升溫速率:0.8 ℃/min。

        1.3.3 流變性測(cè)試方法

        試驗(yàn)儀器:六速旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)。測(cè)量水泥漿流變性能時(shí),必須重復(fù)3次,誤差為1格。

        流變參數(shù)計(jì)算:

        n——流性指數(shù):無因次;

        K——稠度系數(shù):Pa· sn

        θ300——轉(zhuǎn)速為300 r/min的的讀數(shù):格;

        θ100——轉(zhuǎn)速為100 r/min的的讀數(shù):格;

        2 結(jié)果與討論

        2.1 抗壓強(qiáng)度

        泥漿轉(zhuǎn)化液的抗壓強(qiáng)度主要取決于礦渣的品質(zhì),激活劑及激活助劑的濃度,溫度的高低,礦渣的含量等。

        實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證溫度為70 °C時(shí)固化體的抗壓強(qiáng)度隨激活劑的加量呈線性升高趨勢(shì)。而在同樣激活劑加量下固化體的抗壓強(qiáng)度隨固化液密度的升高亦呈線性升高趨勢(shì)。

        2.2 稠化時(shí)間

        泥漿轉(zhuǎn)化液的稠化時(shí)間主要是由分散劑、緩凝劑及激活劑加量決定的,如果稠化時(shí)間偏長(zhǎng),則通過增加激活劑和減少分散劑、緩凝劑的摻量進(jìn)行調(diào)節(jié);如果稠化時(shí)間偏短,則通過減少激活劑和增加分散劑、緩凝劑的摻量進(jìn)行調(diào)節(jié)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,同一溫度下稠化時(shí)間隨激活劑量的增加呈線性減小趨勢(shì),而在不同溫度情況下,體系稠化時(shí)間都隨激活劑加量的變化呈線性變化。

        2.3 流變性

        數(shù)據(jù)顯示,隨著激活劑及礦渣等固相含量加量的變化會(huì)導(dǎo)致泥漿固化液的流變性能變化,經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,即使在1.20 g/cm3的超低密度條件下,體系也具備良好的流變性,且在一定的時(shí)間范圍內(nèi)其流變性不隨時(shí)間的推延而顯著變化,仍具備較好的流動(dòng)性能,那么,良好的流變性能改變了泵車施工的單一方式。

        3 結(jié)論

        3.1 固化體的抗壓強(qiáng)度隨固化液密度的升高亦呈線性升高趨勢(shì)。

        3.2 不同密度的礦渣漿液其抗壓強(qiáng)度都是隨著溫度的升高而增大。

        3.3 同一溫度下稠化時(shí)間隨激活劑量的增加呈線性減小趨勢(shì),而在不同溫度情況下,體系稠化時(shí)間都隨激活劑加量的變化而呈線性變化。

        3.4 體系對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工條件液灰比波動(dòng)有較好的適應(yīng)性。

        [1] 白永濤. MTC技術(shù)鉆井液研究[J].大眾科學(xué)(科學(xué)研究與實(shí)踐),2007 ,4.

        [2] 彭志剛. 水硬高爐礦渣MTC固井技術(shù)研究[D].西南石油學(xué)院, 2004.

        [3] 黃河福. MTC技術(shù)理論與應(yīng)用研究[D].中國石油大學(xué), 2007.

        [4] 閻培渝,秦堅(jiān),楊振杰,等. MTC漿固化體的微觀結(jié)構(gòu)研究[J].材料科學(xué)與工程,2002, 3.

        [5] 徐彬,蒲心誠. 礦渣玻璃體分相結(jié)構(gòu)與礦渣潛在水硬活性本質(zhì)的關(guān)系探討[J].硅酸鹽學(xué)報(bào), 1997,06.

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