油井水泥外加剂与应用进展

2012年7月24日，从中科院长春应用化学研究所水处理材料课题组获悉，研究人员成功研制出新型耐高温油井水泥外加剂，产品包括高温缓凝剂、降失水剂及分散剂等。系列外加剂可较好应用于深井、超深井固井施工，完井效果良好。现已完成中试生产，并在中石油大庆油田固井现场成功应用。该项成果日前已经通过吉林省科技厅组织的项目鉴定。与会专家对项目成果给予高度评价，认为这是一项处于国际先进技术水平的创新性研究成果。与该工作相关的研究内容已申报国家发明专利7项，其中3项获得授权。相关中试产品已于中石油大庆油田固井现场成功应用，固井效果优异，深受油田方好评。

油井水泥综合知识 水泥是水硬性胶结材料，分为普通水泥和油井水泥。普通水泥也称建筑水泥，列入astm 标准，而油井水泥列入api标准。油井水泥与普通水泥的根本区别在于:油井水泥具有严格 的化学成分和矿物组成，而且在生产时除允许加入3%-6%的二水石膏以外不得加其它材料。 本节主要介绍油井水泥的化学组成、级别和类型以及生产和应用中的一些基本知识。 一、化学组成 水泥的质量主要取决于化学成分，而先进的分析方法已为获得水泥的化学成分铺平了道 路。表1.2.1列出g级hsr水泥的主要化学成分。由表中数据可以看出，波特兰水泥包括4 种主要成分:铝酸三钙c3a(3cao·a12o3)；铁铝酸四钙c4af(4cao·a12o3·fe2o3)；硅酸 三钙c3s（3cao·sio2)；硅酸二钙c2s(2cao·sio2)。通过各相显微镜检查，熟料颗粒含有 4种

大庆石油学院学报第!"卷第#期!$$%年&$月 ’()*+,-(./,01+2345*(-4)61+7515)5489:;!"+9;#(&!>&!；审稿人：孙玉学；编辑：关开澄 ??作者简介：张景富（&@ab>），男，博士，教授，主要从事油井水泥技术方面的研究; 温度及外加剂对2级油井水泥水化产物的影响 张景富&，朱健军&，代?奎&，佟?卉&，姜?涛! （&;大庆石油学院石油工程学院，黑龙江大庆?&abb&"；?!;大庆油田有限责任公司总经理办公室，黑龙江大庆? &ab%&b） ??摘?要：利用c射线衍射仪检测和分析了!#d!$$e条件下2级油井水泥水化产物;揭示了温度及外加剂等对2 级油井水泥水化产物的影响;结

硅灰在超高强混凝土中的应用 张江泳 (河南省鄢陵县公路管理局,鄢陵461200) 摘　要:　研究了硅灰及其掺量对超高强混凝土物理性能、力学性能、耐久性方面的影响。结果表明:硅灰是一种高 效的活性掺合料,在混凝土中掺入一定量的硅灰,能够显著提高混凝土的强度、抗渗性,抗冻性和耐久性,是配制超高 强混凝土不可缺少的组分。 关键词:　硅粉;　超高强混凝土;　强度;　耐久性 applicationofsilicafumeinsuper2highstrengthconcrete zhangjiang2yong (henanprovinceyanlinghighwayadministeroffice,yanling461200,china) abstract:　thesilicafumewithdiffe

针对低温条件下,水泥浆因水化速度慢,候凝时间长,极易造成油、气、水浸,导致固井质量差和目前油田低温浅层固井可供选择的早强剂种类少的具体情况,根据油井水泥水化及低温早强原理,选择对油井水泥具有低温早强作用的水溶性无氯化工原材料,通过实验优选出无机物a、b,有机盐c和有机酸d,研制出一种新型无氯水溶性低温早强剂zc-2s,该早强剂对常规密度和低密度水泥浆均有显著的早强作用,且与多种常用油井水泥添加剂体系配伍性好,可用于低温浅层油气井固井水泥浆体系,尤其是无干混装置的油田。

温度及外加剂对G级油井水泥强度的影响

为分析使用聚羧酸类外加剂调节水泥浆性能时偶尔发生水泥浆异常胶凝现象的原因,用油井水泥分别与聚羧酸减水剂(pcm)、聚羧酸缓凝剂(dhtr)制备异常胶凝油井水泥浆样品;根据红外光谱扫描、x线荧光光谱扫描、扫描电镜观察及电子能谱图,分析混合后水泥浆中胶凝与未胶凝部分,判断反应过程及成分结构变化.实验结果表明:聚羧酸与水化硅酸钙、铝酸三钙发生交联反应,引起油井水泥浆异常胶凝;油井水泥浆中硅和铝的质量分数升高会加重异常胶凝程度.该研究结果对防止油井水泥浆异常胶凝具有参考意义.

水泥和外加剂常识 山西凯迪建材有限公司 研发中心 第一章水泥 一、水泥的分类：硅酸盐水泥，铝酸盐水泥，铁铝酸 盐水泥，硫酸盐水泥四大类。 二、目前市场应用最广泛的水泥是普通<po）硅酸盐 水泥，凡有硅酸盐水泥熟料加0-5％的石灰石或粒化高炉 矿渣和适量石膏，磨细制成的水硬性胶凝材料称为硅酸盐 水泥。 1、硅酸盐水泥 <1）掺合料硅酸盐水泥包括普通水泥、矿渣水泥、 火山灰水泥、粉煤灰水泥、复合水泥。 <2）特种硅酸盐水泥包括中低热水泥、道路水泥、 抗硫酸盐水泥、白色水泥、快硬水泥。 <3）pi型水泥：水泥熟料+适量的石膏磨细 pii型水泥：水泥熟料+5％以内的石灰石或粒化高炉 矿渣+适量石膏 2、硅酸盐水泥的化学成分和矿物成分 <1）化学成分：氧化钙cao60-67% 氧化硅sio219-24% 氧化铝a12o34-7% 氧化铁fe2o32-5% <2）有

针对北方地区冬季固井地层温度低,水泥石强度发展缓慢的问题,研制一种低温早强剂qz—1,该早强剂可在低温环境大大加快水泥的水化速度,使水泥石形成较高的早期强度。20℃时,早强剂加量2%,12h抗压强度即可达到3.6mpa,达到二次开钻对水泥石强度(3.5mpa)的要求,大大缩短候凝时间,提高钻井速度,节约钻井成本。

油井水泥低温早强剂x-1由活性硅,固体醇胺和阴离子型聚合物复配而成。水灰比为0.42-0.52时,加入10.0%的x-1可使水泥浆15℃稠化时间比净水泥浆缩短40%-50%。在15℃下养护12h,24h的抗压强度分别大于3.5mpa和6.5mpa。水泥浆体系的综合性能满足低温井固井施工的基本要求。

针对水泥石低温情况下强度发展缓慢,影响钻井周期的具体情况,研制开发了早强剂dz-z。dz-z由多种无机化合物和有机化合物按一定的比例复合而成,具有双重早强作用,它能明显地提高低温下水泥石的早期强度,并能改善水泥石结构,使之致密、渗透率降低。早强剂dz-z加量为0.5%~2.0%,适用温度为0~50℃,8h水泥石抗压强度大于3.5mpa,随着加量的增加,水泥石强度也迅速增长。同时,早强剂dz-z基本不影响浆体的流变性能,还可以根据现场施工所需时间的长短,用缓凝剂调节水泥浆稠化时间,但仍能使8h抗压强度大于3.5mpa。现场应用表明,低温早强剂dz-z在低温条件下明显缩短了固井候凝时间,节约了钻井作业成本。

水泥环可以认为是一个先天带有一定缺陷和微裂缝的脆性材料,这些微裂缝及缺陷使水泥环易受后续施工、射孔等影响,发生脆裂,或与套管、井壁剥离,影响油气井后期开采,缩短油气井的寿命。塑性水泥可以很好地解决水泥环的脆裂问题,它通过掺入高强度纤维,不仅可增加水泥石的强度,而且可改变水泥石的弹性。室内采用具有不同长度分布和合适长径比的混合短纤维(纤维长度均小于4mm)、粒径为0.180～0.280mm(60～80目)的橡胶粉、活性微粒和与之相匹配的激活剂制得了早强增韧剂zsj。实验发现,zsj抗盐性能优良,与其它外加剂有良好的配伍性,增韧剂zsj的加入对水泥浆的施工性能基本无影响,但能大大改善水泥石的力学性能,水泥石抗压强度、抗折强度和抗冲击韧性均有不同程度的增长。实弹射孔实验证明zsj水泥石能够抵抗射孔等后续施工的冲击,可有效提高水泥环封固质量,防止地层流体窜层,延长油井寿命。

采用聚醚a与b酸为原料,在以m(zno)∶m(naoh)=1∶1为催化剂的条件下发生酯化反应。利用消泡、抑泡性能测试等手段,通过对影响反应的温度、时间、原料物质的量比及催化剂用量等设计正交实验,确定酯化的优化条件:温度120℃,反应时间5h,催化剂用量0.6%,物料a与b的质量之比1.2∶1,酯化率为79%。实验证实,聚醚酯类消泡剂既保留有聚醚类消泡剂易于分散、表面张力低、稳定性好、耐高温的优点,且消泡能力更高,活性更强。

1 油井水泥组成、级别和类型 水泥是水硬性胶结材料，分为普通水泥和油井水泥。普通水泥也称建筑水泥，列入astm 标准，而油井水泥列入api标准。油井水泥与普通水泥的根本区别在于:油井水泥具有严格的化 学成分和矿物组成，而且在生产时除允许加入3%-6%的二水石膏以外不得加其它材料。本节主 要介绍油井水泥的化学组成、级别和类型以及生产和应用中的一些基本知识。 一、化学组成 水泥的质量主要取决于化学成分，而先进的分析方法已为获得水泥的化学成分铺平了道 路。表1.2.1列出g级hsr水泥的主要化学成分。由表中数据可以看出，波特兰水泥包括4种 主要成分:铝酸三钙c3a(3cao·a12o3)；铁铝酸四钙c4af(4cao·a12o3·fe2o3)；硅酸三钙 c3s（3cao·sio2)；硅酸二钙c2s(2cao·sio2)。通过各相显微镜检查，熟料颗粒含有

1 油井水泥组成、级别和类型 水泥是水硬性胶结材料，分为普通水泥和油井水泥。普通水泥也称建筑水泥，列入astm 标准，而油井水泥列入api标准。油井水泥与普通水泥的根本区别在于:油井水泥具有严格的化 学成分和矿物组成，而且在生产时除允许加入3%-6%的二水石膏以外不得加其它材料。本节主 要介绍油井水泥的化学组成、级别和类型以及生产和应用中的一些基本知识。 一、化学组成 水泥的质量主要取决于化学成分，而先进的分析方法已为获得水泥的化学成分铺平了道 路。表1.2.1列出g级hsr水泥的主要化学成分。由表中数据可以看出，波特兰水泥包括4种 主要成分:铝酸三钙c3a(3cao·a12o3)；铁铝酸四钙c4af(4cao·a12o3·fe2o3)；硅酸三钙 c3s（3cao·sio2)；硅酸二钙c2s(2cao·sio2)。通过各相显微镜检查，熟料颗粒含有

第1页 企业标准g级油井水泥 1、主题内容与适用范围 本标准规定了g级油井水泥的定义、要求、试验方法、检验规则、 交货与验收标志、包装、运输和贮存。 2、引用标准 gb10238-1998油井水泥标准及其引用标准。 3、定义 3.1g级油井水泥：由水硬性硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥经熟 料，加入适量的石膏，磨细制成的产品。在粉磨与混合g级水 泥过程中，不允许掺加任何其他外加剂。 4、级别和类型 4.1g级油井水泥：该产品是一种基本油井水泥，有中抗硫酸盐型 （msr）和高抗硫酸盐型（hsr）两种类型。 5、要求 5.1化学要求 序 号 品种 名称 mgoso3(%)loss(%)不溶物（%）c3s(%)c3a(%)r2oc4af+2c3a(%) 第2页 5.2物理性能要求 6.试验方法 序 号 品种名称 拌合水 （%） 游离水 （m

油井水泥组成、级别和类型 水泥是水硬性胶结材料，分为普通水泥和油井水泥。普通水泥也称建筑水泥，列入astm标准，而油井水泥列入api标准。油井水泥与 普通水泥的根本区别在于:油井水泥具有严格的化学成分和矿物组成，而且在生产时除允许加入3%-6%的二水石膏以外不得加其它材料。本节主要 介绍油井水泥的化学组成、级别和类型以及生产和应用中的一些基本知识。 一、化学组成 水泥的质量主要取决于化学成分，而先进的分析方法已为获得水泥的化学成分铺平了道路。表1.2.1列出g级hsr水泥的主要化学成分。 由表中数据可以看出，波特兰水泥包括4种主要成分:铝酸三钙c3a(3cao·a12o3)；铁铝酸四钙c4af(4cao·a12o3·fe2o3)；硅酸三钙c3s （3cao·sio2)；硅酸二钙c2s(2cao·sio2)。通过各相显微镜检查，熟料颗粒含有4种矿物成分(熟

系统研究了不同配比的矿渣石膏体系对改善g级油井水泥膨胀性能和力学性能的影响。通过汞压入法(methodofmercuryintrusionporemeasurement,mip)和扫描电镜(sem)等现代测试方法对矿渣油井水泥的水化硬化特性和机理进行了研究。试验结果表明:掺加矿渣石膏后能显著改善油井水泥石的早期强度;并且该体系在50℃养护温度下,通过石膏的不同掺量,可以获得比较好的早期膨胀数据;通过微观结构的分析,验证了石膏对矿渣油井水泥体系的激发作用。

油井水泥浆的流变性是注水泥施工的一个重要工艺参数,是水泥浆配方设计的核心以及安全施工的前提。分别从油井水泥浆组成成分(石膏加量、比表面积、分散剂)、工作环境(温度、压力)、施工参数(搅拌速度、搅拌时间)和水泥浆的水灰比等方面通过试验来研究影响水泥浆流变性的因素。研究结果表明:随石膏掺量的增多,水泥颗粒的比表面积增加,水泥浆的流动性能随之变差,而比表面积为320~350m2/kg时,水泥浆流变性能变化不大;提高搅拌速度和增长搅拌时间能提高水泥浆流变性能;随温度的升高水泥浆的流变性表现为先提高后变差的变化趋势,该试验条件下当温度高于70℃时水泥浆的流变性能明显变差,但压力对于水泥浆流变性影响不大。

以2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(amps)、丙烯酰胺(am)和丙烯酸(aa)为共聚单体,以过硫酸铵为引发剂,通过自由基聚合合成了一种新型的三元共聚物油井水泥降失水剂(sz1-1)。用红外光谱、热重分析对聚合物结构和抗温性能进行表征。结果表明,该降失水剂具有良好的失水控制能力和抗温性,在120℃以下,sz1-1加量为4.0%时失水可控制在50ml以内；在180℃时,sz1-1加量为6.0%时失水可控制在50ml以内；降失水剂与常用的减阻剂、缓凝剂、膨胀剂、早强增塑剂有良好的配伍性,水泥浆体系抗压强度大于14mpa,稠化时间可调,综合性能优良。成功将该降失水剂用于川东北某井的高温固井作业中,综合性能满足工程要求,固井质量良好。

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

0前言油井水泥是一种波特兰水泥,属于氧化钙型的硅酸盐水泥,是一种水硬性胶凝材料。它能够与水按一定的比例混合成水泥浆,并在井下硬化成具有一定抗压强度和渗透率的水泥石。d级油井水泥一般适于1830～3050m井深的注水泥作业,包括中抗硫酸盐型和高抗硫酸盐型,由于在该条件下,水泥浆要有良好的可泵性,就要烧制低c_3a含量和高c_3s含量的熟料,给生产带来困难。不仅要有满足施工要求的流变学性质和凝结时间,还要有对地层和套管良好的胶结强度,才能保证注水泥施工