亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        膠乳粉固井水泥漿體系研究與應(yīng)用*

        2021-10-20 07:23:08宋建建許明標(biāo)王曉亮杜佳琪
        油田化學(xué) 2021年3期
        關(guān)鍵詞:消泡劑緩凝劑膠乳

        宋建建,許明標(biāo),王曉亮,張 敏,胡 順,杜佳琪

        (1.長(zhǎng)江大學(xué)石油工程學(xué)院,湖北武漢 430100;2.非常規(guī)油氣省部共建協(xié)同創(chuàng)新中心,湖北武漢 430100;3.油氣鉆采工程湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北武漢 430100;4.荊州嘉華科技有限公司,湖北荊州 434000)

        隨著頁(yè)巖氣等非常規(guī)油氣勘探開發(fā)的進(jìn)行,油氣井的地質(zhì)工程狀況越來越復(fù)雜,多級(jí)壓裂完井技術(shù)在非常規(guī)頁(yè)巖層中的引入,使得井眼環(huán)境產(chǎn)生了較極端的壓力循環(huán),容易發(fā)生水泥環(huán)密封失效的問題[1-2]。盡管波特蘭水泥以相對(duì)低的成本實(shí)現(xiàn)了較高的無(wú)圍壓抗壓強(qiáng)度,但它是一種天然脆性材料,直接用于固井不能對(duì)油氣井形成長(zhǎng)期有效的封固[3]。

        針對(duì)水泥漿封固作用在井筒中失效的風(fēng)險(xiǎn),研究表明彈韌性水泥漿體系是保障固井質(zhì)量和水泥環(huán)長(zhǎng)期封隔能力的關(guān)鍵[4-5]。膠乳水泥漿是在常規(guī)水泥漿基礎(chǔ)上,加入膠乳類聚合物材料形成的水泥漿體系。張弛等[6]使用DRT-100L膠乳液和DRT-100LT膠乳穩(wěn)定劑構(gòu)建的低溫膠乳鹽水水泥漿體系綜合性能優(yōu)良,硬化后的水泥石的彈性模量比原漿水泥石低,有助于提高水泥石抗沖擊破壞的能力。高輝等[7]使用膠乳和穩(wěn)定劑構(gòu)建膠乳水泥漿體系,硬化后水泥石的滲透率低,彈性和抗拉強(qiáng)度高,抗沖擊能力強(qiáng)。靳建洲等[8]使用丁苯膠乳BCT-800L 和穩(wěn)定劑BCT-830L 配制出防氣竄韌性膠乳水泥漿,該水泥漿體系常規(guī)性能較好,硬化后水泥石的韌性增強(qiáng),彈性模量較低。Pavlock等[9]使用了膠乳構(gòu)建水泥漿體系應(yīng)用在海恩斯維爾頁(yè)巖氣固井作業(yè)中,與純水泥漿相比,該膠乳水泥漿所形成水泥石的抗壓強(qiáng)度略有下降,彈性模量降低,加入的膠乳類材料可提高水泥石的韌性,有助于增強(qiáng)固井長(zhǎng)期封固穩(wěn)定性,現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果好。

        目前,應(yīng)用在固井水泥漿體系中的膠乳類材料主要以膠乳液為主,膠乳液受到機(jī)械力及高溫環(huán)境的影響,體系內(nèi)分子運(yùn)動(dòng)加快,容易發(fā)生破乳現(xiàn)象,因此常常需要輔以膠乳穩(wěn)定劑才能較好地使用。此外,液體膠乳在使用過程中容易受到應(yīng)用環(huán)境的影響導(dǎo)致漿體不穩(wěn)定。為了開發(fā)性能穩(wěn)定且優(yōu)異的膠乳水泥漿體系,室內(nèi)研究了固體膠乳粉及水泥漿體系關(guān)鍵添加劑材料,構(gòu)建了膠乳粉水泥漿體系,研究了膠乳水泥漿體系的性能及微觀結(jié)構(gòu),并報(bào)道了該膠乳粉水泥漿體系在頁(yè)巖氣開發(fā)現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用情況。

        1 實(shí)驗(yàn)部分

        1.1 材料與儀器

        G 級(jí)油井水泥,葛洲壩特種水泥廠;消泡劑CX66L、增強(qiáng)劑STR,膨脹劑BOND,荊州嘉華科技有限公司;分散劑DIP-S、降失水劑FLO-S、緩凝劑REM、固體膠乳粉,實(shí)驗(yàn)室自制。添加劑選擇過程中的其它材料來自于市售產(chǎn)品。

        TG-3060A 型恒速攪拌器,沈陽(yáng)泰格石油儀器設(shè)備制造有限公司;ZNN-D6B 型電動(dòng)六速黏度計(jì),青島海通達(dá)專用儀器有限公司;TG-8040DA型增壓稠化儀,沈陽(yáng)泰格石油儀器設(shè)備制造有限公司;TG-71 型高溫高壓失水儀,沈陽(yáng)泰格石油儀器設(shè)備制造有限公司;HJJY-50 型液晶顯示簡(jiǎn)支梁沖擊試驗(yàn)機(jī),承德市世鵬檢測(cè)設(shè)備有限公司;HY-20080 型微機(jī)控制電子萬(wàn)能材料試驗(yàn)儀,上海衡翼精密儀器有限公司;YM-3型液體密度計(jì),青島海通達(dá)專用儀器有限公司;SU 8010 型冷場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡,日本Hitachi公司。

        1.2 實(shí)驗(yàn)方法

        (1)性能測(cè)試

        水泥漿的配制和相關(guān)試驗(yàn)均依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 10238—2005《油井水泥》和GB/T 19139—2012《油井水泥試驗(yàn)方法》的相應(yīng)規(guī)定進(jìn)行,水泥漿水灰比為0.44。水泥漿流變性和失水量的測(cè)試溫度均為90 ℃,稠化時(shí)間的測(cè)試條件為:溫度90 ℃、壓力45 MPa。將水泥石在90 ℃(或60 ℃)養(yǎng)護(hù)24 h,測(cè)試抗壓強(qiáng)度、抗沖擊強(qiáng)度、彈性模量和抗竄強(qiáng)度。

        (2)微觀形貌測(cè)試

        將水泥石在90 ℃下養(yǎng)護(hù)24 h后壓碎,選取其中表面較為規(guī)整的薄片終止水化,將試樣放入烘箱內(nèi)在60 ℃下恒溫12 h,待樣品冷卻后,將其粘貼在試樣臺(tái)上,使用掃描電鏡觀察試樣的微觀形貌。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 關(guān)鍵添加劑對(duì)水泥體系性能的影響

        2.1.1 膠乳粉的影響

        固體膠乳粉是液態(tài)膠乳經(jīng)處理后通過噴霧干燥的方式而獲得的固體顆粒狀膠乳粉末,當(dāng)它與水混合時(shí)經(jīng)過適當(dāng)攪拌即可完全溶于水中,轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的乳液。膠乳粉加量對(duì)水泥體系性能的影響見表1和圖1。膠乳粉摻入水泥漿中后,膠乳水泥漿不存在自由液,說明加入膠乳粉能提高水泥漿的穩(wěn)定性。隨著膠乳粉加量的增大,水泥漿的失水量下降,稠化時(shí)間縮短。膠乳粉具有一定的降失水能力,可在一定程度上降低水泥漿的濾失,因此使用膠乳粉構(gòu)建水泥漿體系時(shí)需要添加合適的緩凝劑來調(diào)節(jié)稠化時(shí)間。加入膠乳粉可以降低水泥漿所形成水泥石的抗壓強(qiáng)度和彈性模量,提高抗沖擊強(qiáng)度,與空白水泥石相比,當(dāng)膠乳粉摻量為3%時(shí),所形成水泥石的抗壓強(qiáng)度和彈性模量分別降低了9.8%和38.3%,而抗沖擊強(qiáng)度提高了33.1%。這說明膠乳粉能顯著提高水泥石的彈韌性,有助于提高水泥石抵抗外力破壞的能力。

        表1 不同膠乳粉加量水泥漿的常規(guī)性能

        圖1 不同膠乳粉加量水泥石力學(xué)性能

        2.1.2 分散劑的影響

        在固井施工過程中,具有較好流變性的水泥漿的可泵性能好,能在低泵壓下實(shí)現(xiàn)紊流頂替,提高固井質(zhì)量。水泥漿在流動(dòng)過程中需要破壞顆粒之間的黏結(jié)作用而使?jié){體產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)[11-12],通常來說,無(wú)添加劑的純水泥漿流變性較差,較好的解決方法是外摻分散劑材料降低漿體結(jié)構(gòu)與顆粒間的黏結(jié)力。室內(nèi)研究了加量為0.5%的不同分散劑改善膠乳粉水泥漿流變性的效果,結(jié)果見表2。在相同加量情況下,不同的分散劑均能改善水泥漿的流變性,但是分散劑F56S 摻入膠乳粉水泥漿后,水泥漿出現(xiàn)了少量的自由液,水泥漿的穩(wěn)定性降低。分散劑DIP-S 對(duì)流變性改善效果最大,且水泥漿無(wú)自由液產(chǎn)生。分散劑DIP-S 是一種陰離子表面活性劑,被加入水泥漿中后,陰離子大分子吸附在水泥顆粒表面正電荷位置上,使粒子表面帶同性電荷而互相排斥,從而達(dá)到分散的目的。此外,相同電性的斥力作用可抑制顆粒聚集,使水泥漿體系處于相對(duì)穩(wěn)定的懸浮狀態(tài)。因此,在設(shè)計(jì)膠乳粉水泥漿時(shí),使用分散劑DIP-S作為水泥漿分散劑。

        表2 不同分散劑改善膠乳粉水泥漿流變性的效果

        為進(jìn)一步研究分散劑DIP-S對(duì)水泥漿性能的影響規(guī)律,室內(nèi)評(píng)價(jià)了分散劑加量對(duì)水泥漿的流變性及穩(wěn)定性的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。從表3 可知,隨著分散劑DIP-S 加量的增大,水泥漿流變性讀數(shù)變小。分散劑DIP-S 能有效調(diào)節(jié)水泥漿的流變性,但是當(dāng)分散劑加量大于0.6%時(shí),水泥漿出現(xiàn)少量的自由液,引起漿體不穩(wěn)定,因此,使用分散劑DIP-S 時(shí)需要控制其加量,在膠乳粉水泥漿中分散劑DIP-S加量以0.6%較合適。

        表3 不同分散劑DIP-S加量水泥漿流變性

        2.1.3 降失水劑的影響

        若水泥漿沒有進(jìn)行降失水處理,其失水量通常較大。大量的水泥漿濾液進(jìn)入地層會(huì)引起儲(chǔ)層損害,降低地層的滲透率,影響油氣井產(chǎn)量[13]。含有3%的不同降失水劑的水泥漿的失水量如表4所示。與空白膠乳粉水泥漿相比,摻入不同的降失水劑后的膠乳粉水泥漿濾失量均有不同程度的降低,其中降失水劑FLO-S對(duì)水泥漿的濾失量影響最大,能顯著降低膠乳粉水泥漿的濾失量。其原因可能是由于FLO-S 是一種陰離子聚合物降失水劑,在水泥漿中分散后,一方面提高了水泥漿的黏度,增大了濾失阻力,使水泥漿不易脫水,另一方面聚合物分子鏈上的極性基團(tuán)通過吸附、溶劑化等作用,使水泥顆粒橋接形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),束縛更多的自由水,并形成結(jié)構(gòu)致密的濾餅,從而降低水泥漿的失水量。因此選擇降失水劑FLO-S作為水泥漿合適的降失水劑。

        表4 不同降失水劑下水泥漿的失水量

        為進(jìn)一步研究降失水劑FLO-S 對(duì)水泥漿性能的影響規(guī)律,室內(nèi)評(píng)價(jià)了降失水劑加量對(duì)水泥漿性能的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖2。由圖2 可知,隨著降失水劑FLO-S 加量的增大,水泥漿失水量下降明顯。當(dāng)降失水劑摻量大于2%時(shí),水泥漿失水量小于50 mL,可滿足氣井固井要求。

        圖2 不同F(xiàn)LO-S加量對(duì)水泥漿失水量的影響

        2.1.4 緩凝劑的影響

        由于井況的差異,固井要求的稠化時(shí)間大多不盡相同,因此在進(jìn)行水泥漿體系設(shè)計(jì)時(shí)需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工的實(shí)際情況加入緩凝劑調(diào)節(jié)水泥漿的稠化時(shí)間[14]。向膠乳粉水泥漿中加入0.5%的不同緩凝劑,緩凝劑對(duì)水泥漿的緩凝效果見表5。不同的緩凝劑摻入水泥漿中均能延長(zhǎng)水泥漿的稠化時(shí)間,其中緩凝劑REM 和緩凝劑HPA 對(duì)緩凝效果最明顯,但是緩凝劑HPA的稠化轉(zhuǎn)化時(shí)間較長(zhǎng),這對(duì)于氣井固井作業(yè)是不利的。緩凝劑REM 在水泥漿中能吸附在水泥顆粒的表面,使水泥的溶解和水化速率降低,并通過絡(luò)合作用與Ca2+形成絡(luò)合物,降低溶液中Ca2+濃度,具有較好的緩凝效果,因此,選擇緩凝劑REM作為膠乳粉水泥漿的緩凝劑。

        表5 不同緩凝劑水泥漿的稠化時(shí)間

        緩凝劑REM 加量對(duì)水泥漿稠化時(shí)間的影響見圖3。從圖3 可以看出,緩凝劑REM 能有效延長(zhǎng)水泥漿的稠化時(shí)間,當(dāng)REM加量為0.4%時(shí),水泥漿的稠化時(shí)間達(dá)到203 min,滿足固井施工的要求,但是過多的緩凝劑不利于固井施工作業(yè)。因此,緩凝劑REM應(yīng)用在膠乳水泥漿中的適宜加量為0.4%~0.6%。

        圖3 緩凝劑REM加量對(duì)水泥漿稠化時(shí)間的影響

        2.1.5 消泡劑的影響

        水泥漿產(chǎn)生氣泡是較復(fù)雜的物理化學(xué)變化。氣泡在水泥漿中主要以連續(xù)可見地分散在水泥漿液面上和不連續(xù)地分散于水泥漿內(nèi)部?jī)煞N方式存在,造成施工時(shí)水泥漿稠度增加,密度降低[15-17]。膠乳粉水泥漿體系以聚合物作為彈韌性改性材料,因此水泥漿在配制過程中更易起泡。向膠乳粉水泥漿中加入1%的不同消泡劑,水泥漿的理論密度和實(shí)測(cè)密度如表6 所示。當(dāng)不使用消泡劑時(shí),膠乳粉水泥漿嚴(yán)重起泡,實(shí)測(cè)密度與理論密度差別較大;摻入消泡劑后均具有一定的消泡效果。配制理論密度為1.90 g/cm3的水泥漿,經(jīng)普通消泡劑處理后的實(shí)測(cè)密度為1.83~1.87 g/cm3,而使用消泡劑CX66L配制的水泥漿實(shí)測(cè)密度為1.89 g/cm3。消泡劑CX66L具有較低的表面張力,在水泥漿中展開可排除泡沫膜表面的一層液體,同時(shí)在泡沫膜表面產(chǎn)生擾動(dòng),破壞膜的平衡,最終使泡沫破裂,迅速消泡。因此,膠乳粉水泥漿體系選用CX66L作為體系的消泡劑。

        表6 加入1%的不同消泡劑后膠乳粉水泥漿的密度

        2.2 膠乳粉水泥漿的綜合性能

        通過主要添加劑研究構(gòu)建的膠乳粉水泥漿體系配方為:100% G 級(jí)水泥+44%淡水+3%膠乳粉+2%降失水劑FLO-S+0.4%緩凝劑REM+0.6%分散劑DIP-S+2%增強(qiáng)劑STR+1%膨脹劑BOND+1%消泡劑CX66L(密度1.9 g/cm3)。水泥漿的常規(guī)性能和養(yǎng)護(hù)24 h 后的水泥石的綜合性能評(píng)價(jià)結(jié)果見表7。膠乳粉水泥漿在60 ℃和90 ℃條件下的流變性均較好,流性指數(shù)n大于0.5,稠度系數(shù)K小于0.7,且溫度越高,水泥漿流變性越好。膠乳粉水泥漿在不同溫度下的稠化時(shí)間和失水量均能滿足固井要求,無(wú)自由液形成,漿體穩(wěn)定。從力學(xué)性能方面來看,膠乳粉水泥漿在60 ℃和90 ℃條件下24 h的抗壓強(qiáng)度都大于24 MPa,彈性模量較低,抗沖擊強(qiáng)度高,水泥石具有良好的彈韌性。此外,膠乳粉水泥漿的抗竄強(qiáng)度較高。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,膠乳粉水泥漿體系常規(guī)的施工性能較好,能較好地滿足固井要求,且水泥漿力學(xué)性能好,彈韌性高。

        表7 膠乳粉水泥漿體系性能

        2.3 微觀形貌

        為研究膠乳粉水泥漿的微觀結(jié)構(gòu),使用掃描電鏡觀察了構(gòu)建的膠乳粉水泥漿所形成水泥石的微觀形貌,并與空白水泥石微觀形貌進(jìn)行對(duì)比,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖4。

        圖4 空白水泥石(a)和膠乳粉水泥石(b)的掃描電鏡圖片

        空白水泥石掃描電鏡圖片(見圖4(a))中可觀察到水泥石內(nèi)部纖維狀和網(wǎng)狀的水化硅酸鈣與片狀的氫氧化鈣存在,水化產(chǎn)物形貌清晰。膠乳粉水泥漿硬化后,膠乳形成的聚合物膜覆蓋在水泥水化產(chǎn)物表面,并與水化產(chǎn)物相互穿插黏結(jié)形成一個(gè)整體(見圖4(b))。當(dāng)膠乳水泥石遭受外部載荷破壞時(shí),在水泥石缺陷和微裂縫處的柔性聚合物膜可以分散水泥石內(nèi)部的應(yīng)力,增大了水泥石的形變能力和抗沖擊能力,從而提高了水泥石的彈韌性和長(zhǎng)期封固能力。

        3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果

        以焦頁(yè)某井為例,該井是重慶涪陵頁(yè)巖氣區(qū)塊一口開發(fā)井,完鉆井深5596 m,水平段長(zhǎng)1701 m。固井水泥漿體系設(shè)計(jì)采用雙凝防漏水泥漿體系有效封固裸眼井段,界面設(shè)計(jì)在3000 m。領(lǐng)漿水泥漿設(shè)計(jì)為防漏水泥漿,在領(lǐng)漿中加入碳纖維保證領(lǐng)漿通過漏層時(shí)具有一定的堵漏功能,降低漏失發(fā)生幾率;封固0~3000 m(段長(zhǎng)3000 m),要求水泥漿密度約1.85 g/cm3,稠化時(shí)間270~330 min,控制領(lǐng)漿濾失量小于100 mL。尾漿水泥漿設(shè)計(jì)為常規(guī)密度彈韌性膠乳粉水泥漿體系,保證安全高效封固水平段,提高固井質(zhì)量;封固段為3000~5596 m(段長(zhǎng)2596 m),要求水泥漿密度約1.88 g/cm3,稠化時(shí)間200~260 min,控制濾失量小于50 mL。固井作業(yè)過程中使用的膠乳粉水泥漿實(shí)測(cè)失水量46 mL,90 ℃養(yǎng)護(hù)24 h后的抗壓強(qiáng)度達(dá)到26.1 MPa,稠化時(shí)間208 min,流變性滿足頂替要求。固井作業(yè)完成后候凝72 h測(cè)聲幅,固井質(zhì)量合格率100%。

        4 結(jié)論

        膠乳粉摻入水泥漿中后對(duì)水泥漿的穩(wěn)定性、失水量、稠化時(shí)間無(wú)不利影響,少量降低了水泥石抗壓強(qiáng)度,顯著提高了水泥石的彈韌性。

        分散劑DIP-S、降失水劑FLO-S、緩凝劑REM和消泡劑CX66L在水泥漿中作用效果好,能較好地控制水泥漿的流變性、失水量、稠化時(shí)間,有效抑制水泥漿的起泡。

        膠乳粉水泥漿在不同溫度條件下的施工性能較好,能較好地滿足固井要求。水泥漿具有一定的膨脹性,力學(xué)性能好,彈韌性高,封隔能力強(qiáng),且水泥石內(nèi)部形成聚合物膜,有助于提高聚合物水泥漿的彈韌性。

        膠乳粉水泥漿體系在頁(yè)巖氣固井現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果好,具有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

        猜你喜歡
        消泡劑緩凝劑膠乳
        建筑石膏蛋白類緩凝劑性能研究
        磷石膏水泥緩凝劑的試驗(yàn)與應(yīng)用(一)
        摻雜膠乳快速定性分析方法的研究
        廢舊膠粉膠乳用于微表處的研究與探討
        石油瀝青(2018年3期)2018-07-14 02:19:18
        新型油井水泥消泡劑的研制
        中性墨水的消泡劑和消泡
        中性墨水的消泡和消泡劑
        中性墨水的消泡和消泡劑
        第5章 膠乳的基本性能和試驗(yàn)方法
        新型無(wú)氨保存劑HY對(duì)鮮天然膠乳及橡膠性能的影響
        绿帽人妻被插出白浆免费观看| 99热成人精品热久久66| 亚洲国产无线乱码在线观看| 国产精品网站在线观看免费传媒| 影音先锋男人站| 中文字幕爆乳julia女教师| 亚洲男人第一av网站| 高清无码精品一区二区三区| 国产精品久久这里只有精品| 日本成人三级视频网站| 字幕网中文字幕精品一区| 亚洲女同同性一区二区| 国产亚洲精品美女久久久久| 亚洲精品美女久久777777| 无码乱人伦一区二区亚洲一 | 久久dvd| 手机在线免费看av网站| 97成人精品视频在线| 国产亚洲精品第一综合另类| 99久久免费国产精品| 四虎欧美国产精品| 蜜芽尤物原创AV在线播放| 国产国语一级免费黄片| 国产三级精品和三级男人| 久久久久成人精品免费播放动漫| 人人妻人人狠人人爽天天综合网| 欧美gv在线观看| 亚洲AV毛片无码成人区httP| 亚洲国产剧情一区在线观看| 东京热日本道免费高清| 白白色发布的在线视频| 无码色av一二区在线播放| 国产精品毛片一区二区| 国产午夜无码视频免费网站| 国产一区二区三区亚洲天堂| 国产精品美女主播在线| 国产av久久久久精东av| 性一交一乱一透一a级| 亚洲精品日韩自慰喷水白浆| 久久久久久岛国免费网站| 国产人妖在线视频网站|