固井水泥浆用高温稳定剂BH-HS004S的研制与应用.pdf
《固井水泥浆用高温稳定剂BH-HS004S的研制与应用.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《固井水泥浆用高温稳定剂BH-HS004S的研制与应用.pdf(7页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、固井水泥浆用高温稳定剂 BH-HS004S的研制与应用李小林1,刘文明1,信婧敏2,齐奔1,凌勇1(1援渤海钻探工程有限公司第二固井分公司,天津300280;2援中国石油北京项目管理公司天津设计院,天津300280)摘要:针对水泥浆在高温条件下稳定性差的难题,将通过聚合反应制得的生物聚合物 A(改性定优胶)与天然矿物 B以 2颐3 配比进行复配,得到一种性能优异的固井水泥浆用高温稳定剂 BH-HS004S,抗温达 240 益,在 4050 益开始发生热增稠现象。该高温稳定剂适用于常规密度水泥浆、低密度水泥浆和高密度水泥浆三种水泥浆体系,通过实验表明,常规密度水泥浆推荐加量0.2%0.4%,适用
2、最高温度为 210 益,低密度水泥浆推荐加量 0.8%1.0%,适用最高温度为 180 益,高密度水泥浆推荐加量 1.0%1.2%,适用最高温度为 160 益。该高温稳定剂具有低温条件不明显增稠,高温条件抑制水泥浆变稀,与其他外加剂配伍性好,对水泥浆其他综合性能无不良影响等优点,能有效解决三种水泥浆体系高温沉降稳定性差的难题,并且现场应用 5 井次,效果良好,固井质量优质。关键词:高温;稳定性;水泥浆;高温稳定剂;固井质量中图分类号:TE256.7文献标识码:A文章编号:1673-5285(2023)0苑-0031-07DOI:10.3969/j.issn.1673-5285.20圆3.0苑.
3、007Development and application of high temperaturestabilizer BH-HS004S for cement slurryLI Xiaolin1,LIU Wenming1,XIN Jingmin2,QI Ben1,LING Yong1(1.No.2 Cementing Branch of Bohai Drilling Engineering Company Limited,Tianjin 300280,China;2.CNPC Beijing Project Management CompanyTianjin Design Institut
4、e,Tianjin 300280,China)Abstract:In order to solve the problem of poor stability of cement slurry at high temperature,biopolymer A produced by fermentation and inorganic mineral B are preferred as raw mate原rials of high temperature stabilizer.When the compound ratio is 2颐3,a high temperature sta原bili
5、zer BH-HS004S for cement slurry with excellent performance is obtained,which temper原ature resistance up to 240 益.The phenomenon of thermal thickening begins at 4050 益.That is suitable for three types of conventional density cement slurry,low-density cementslurry and high-density cement slurry.The ex
6、perimental results show that the recommendeddosage of conventional density cement slurry is 0.2%0.4%,the maximum service tempera原ture is 210 益,the recommended dosage of low-density cement slurry is 0.8%1.0%,the*收稿日期:圆园23原02-01作者简介:李小林,工程师,硕士,主要从事固井外加剂及固井工艺的研究工作。E-mail:石油化工应用PETROCHEMICAL INDUSTRY AP
7、PLICATION第 42 卷第 7 期2023 年 7 月Vol.42 No.7July.2023随着钻井技术的发展和油田勘探开发的不断深入,探井、生产井的井深不断增加,井底静止温度和循环温度不断提高,例如,大港油田部分区块的井底静止温度甚至超过 200 益1。高温条件下,水泥浆体系往往会因为自身热运动加剧、聚合物类外加剂高温变稀、外加剂分散效果增强等因素,导致水泥浆稠度明显变低,沉降稳定性变差。在固井过程中,水泥浆的沉降稳定性是一个非常重要的指标,是水泥浆其他综合性能的基础2,特别是对于水平井、小间隙井以及深井尤为重要。因为水泥浆沉降性差会使水泥浆柱产生过多游离液,进而形成水环或水带,为流
8、体窜流提供通道;水泥浆固体颗粒沉降会造成井筒上部或高边水泥胶结疏松,抗压强度降低,对水泥环的封固质量造成影响3-5;此外,施工过程中若出现严重沉降,会造成憋泵压漏地层等复杂状况,严重影响施工安全。特别是对于高密度水泥浆和低密度水泥浆而言,沉降稳定性更为重要,由于水泥浆分别加入加重剂和减轻材料,使水泥浆体系的稳定性难以控制。目前水泥浆用高温稳定剂方面的研究较少,特别是适用于高温条件且能同时适用于高密度、低密度、常规密度水泥浆体系的高温稳定剂更少。因此,研制一种耐温性能强、综合性能良好、适用于各种水泥浆体系的高温稳定剂具有重要意义。1改善水泥浆高温稳定性的措施通常情况下,高温水泥浆体系中,一般通过
9、以下三种方法来改善水泥浆沉降稳定性:(员)通过加入一定量的微硅和超细水泥,增大固相堆积密度吸附更多的自由水,减小固相颗粒间距离并增大范德华力,从而改善了聚结稳定性6-7。但是,微硅、超细水泥等主要是考虑水泥浆体系中的颗粒级配来改善水泥浆的性能,改善效果有限,而且掺量增加到一定程度后会导致水泥浆变稠,不利于地面配浆8-9。(圆)利用黏土类物质具有较高耐热性、高温下水化更完全的特性,例如膨润土等,改善水泥浆的稳定性。膨润土在钻井液中研究较多,因此可以借鉴钻井液中悬浮剂的研究,开发适用于固井水泥浆用的高温悬浮稳定剂,但初始稠度较大是影响该类悬浮稳定剂的重要问题10。(猿)通过加入有机高分子材料,提高
10、体系黏度,利用其在水泥浆中形成类似的网状结构,产生的结构力支撑固体颗粒,控制水泥浆颗粒的沉降,从而达到维持体系稳定,然而聚合物在高温下会发生解聚、分解等,体系黏度下降较快,导致悬浮能力减弱。2实验部分2.1材料和仪器OCMA 型钠基膨润土,南阳市宏发膨润土总厂;海泡石,鑫佳矿业有限公司;定优胶,上海舜水化工有限公司;对苯乙烯磺酸钠,研峰科技(北京)有限公司;2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸,金锦乐化学有限公司;NaOH,天津市富鑫商贸有限公司;过硫酸铵,郑州邦诺化工产品有限公司;G 级水泥,山东华银水泥厂;微硅、硅粉,天津大港港诚商贸有限公司;缓凝剂 BH-R101L、降失水剂 BH-F201L、
11、减阻剂 BH-D301L、消泡剂 BZXP-1,渤海钻探第二固井公司;减轻材料 BYJ-1(密度 0.7 g/cm3),甘肃白银金奇华工科技公司;超细水maximum service temperature is 180 益,the recommended dosage of high-density cementslurry is 1.0%1.2%,and the maximum service temperature is 160 益.The high temperaturestabilizer has the advantages of no-obviously thickening c
12、ement slurry at low temperature,inhibition of thinning cement slurry at high temperature,good compatibility with other addi原tives and no-adverse effects on other comprehensive property of cement slurry.And theproblem of poor sedimentation stability of the three cement slurry systems under the high-t
13、emperature condition is effectively solved.The high temperature stabilizer is applied to ce原ment construction for 5 wells,while the good application effect and the high cementing qual原ity are obtainded.Key words:high temperature;stability;cement slurry;high temperature stabilizer;cementingquality石油化
14、工应用2023 年第 42 卷32泥,上海晋禹灌浆堵漏工程公司。TG-1220C 常压稠化仪,沈阳泰格石油仪器设备制造有限公司;OWC-9480B 增压稠化仪、OWC-9020 高温高压失水仪、OWC-9490A 增压养护釜,沈阳航空航天大学应用技术研究所;WDW-Y300 电子压力试验机,济南恒瑞金试验机有限公司;ZNN-D6 六速旋转黏度计,青岛宏煜琳石油仪器有限公司。2.2生物聚合物制备将 10.0耀15.0 重量份的定优胶缓慢加入至 60.0耀80.0 重量份的水中,加入过程中不断搅拌溶液,搅拌速率为 300耀500 r/min;待其充分水化并呈现胶体状时,加入 5.0耀10.0 重量
15、份的对苯乙烯磺酸钠和 5.0耀10.0 重量份的 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸,继续搅拌至其全部溶解,滴加 NaOH 溶液至溶液 pH 为 5.0耀5.5,然后加入 0.2耀0.5 重量份的过硫酸铵作为引发剂进行自由基聚合反应,并反应 4 h,最后将制得的聚合物烘干,碾磨成粉,即得出生物聚合物改性定优胶。3结果与讨论3.1高温稳定剂的配方研究基于国内外研究现状,由发酵制得的生物聚合物A 与天然矿物 B 通过二次复配制备出高温稳定剂。生物聚合物 A 是由发酵制得的改性定优胶,是一种线状非离子型聚合物,分子链呈卷曲状态。遇水后,亲水基团(羟基、酰胺基等)开始作用,分子链逐渐伸展交叉。分子内含有大量
16、的羟基,易与分子中的羟基形成大量氢键;另外水分子间也会形成氢键,这样就极大的增加了分子与分子间,分子与水分子之间的内摩擦力,进而增加了体系的悬浮性。由于单个相对分子质量较大,支链多,且高分子链之间形成松散但悬浮力很强的网状结构。天然矿物 B 是一种具有独特层链状结构无机盐矿物。此结构使其在水中高度分散,内部电荷发生变化,层间结合力变小,层状集合体变得易于拆散,而形成层面带负电荷,端面带正电荷的微粒薄片。此薄片在水中以端-端、端-面结合,包含着大量水分子形成网状结构,并使大量自由水转变成束缚水,在水中形成支撑骨架结构。生物聚合物 A 与天然矿物 B 复配可以有效地增强颗粒间的内摩擦力及界面吸附力
17、,在两方面的协同作用下,使水泥浆在高温下保持良好的聚结稳定性和絮凝稳定性,从而形成稳定的悬浮体系。通过不同配比,制备了 9 种不同类型的配方(表 员),从表 1 可以看出,当流动度大于 18 cm 且满足稳定性能的要求,优选 S6 配方,将此高温稳定剂命名为 BH-HS004S。表 1水泥浆用高温稳定剂配比实验3.2高温稳定剂性能评价3.2.1耐温性能评价热失重分析(TG)评价了水泥浆用高温稳定剂 BH-HS004S 耐温性能,其热失重曲线见图 1。可以看到 BH-HS004S 在温度高于 240 益以后才发生明显的质量损失,温度低于 240 益时未出现明显的热分解,因此其分解温度高于 240
18、 益,具有很强的耐高温性能。图 1高温稳定剂 BH-HS004S 热失重分析图 2高温稳定剂 BH-HS004S 热增稠曲线3.2.2热增稠性能评价将 BH-HS004S 配制成浓度配方A/%B/%密度差/(g cm-3)流动度/cmS11000012S201000.1020S370300.0822S460400.0620S550500.0519S640600.0219S730700.0519S820800.0918S910900.12211008060402000-1-2-3100200300400500600700800T/益800600400200020304050607080温度/益李
19、小林等固井水泥浆用高温稳定剂 BH-HS004S 的研制与应用第 7 期33水泥浆温度/益BH-HS004S 加量/%椎3椎6椎100椎200椎3001#2506101102092590.211161152282651200611751481720.29149218121521002456981250.44980165191水泥浆温度/益BH-HS004S 加量/%椎3椎6椎100椎200椎3002#25058881571900.8101499190212120035661171380.8311921651951800123456701.03890140179为 2%、4%、6%的溶液,用旋转
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 井水 泥浆 高温 稳定剂 BH HS004S 研制 应用
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。