一种新型油井水泥降失水剂的室内评价
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油井水泥降失水剂SYJ-3简介油井水泥降失水剂SYJ-3作用机理:SYJ-3为一种专用油井水泥降失水剂,属于阴离子型高分子共聚物,由于引入了磺酸基团,使产品具有较强的那高温和耐盐性能。
水溶性高分子通过亲水基团束缚自由水和增加自由水的流动阻力,水溶性高分子的分散作用使水泥颗粒均匀分散在水泥浆体系中,失水时形成密堆积,达到控制失水的目的。
水溶性高分子在水泥浆体系中形成布满整个体系空间的网状结构,失水时高分子线团可部分进入滤饼孔隙中,降低滤饼渗透率达到控制失水的目的。
现场应用:SYJ-3作为一种新型降失水剂,具有对水泥较好适应性。
具有耐高温耐盐的特点。
目前此产品已经成功应用于胜利油田最深井-胜科一井,循环温度超过200度,井深超过7000米,填补了国内在此井深下降失水剂的空白。
此产品也成功应用于四川、新疆、伊朗等国内外市场,现场使用效果较好。
油井水泥降失水剂SYJ-3生产工艺:将AMPS和AM及附属原料加入水中,待充分溶解后升至预定温度,加入引发剂,在预定温度下反应4-6小时,降温出料。
油井水泥降失水剂SYJ-3所采用主要原料为AMPS和AM,价格如下:根据近几年原料价格走势,特别是最近国内产品生产厂家的整合,小型企业不断消亡,将会出现集团化生产,其价格将会进一步提高。
油井水泥减阻剂SYJZ-1简介油井水泥减阻剂SYJZ-1作用机理:SYJZ-1为一种专用油井水减阻剂,属于阴离子型高分子共聚物,由于引入了磺酸基团,使产品具有较强的那高温和耐盐性能。
1、Z-1同时也是表面活性剂,其吸附作用降低了水泥颗粒之间的界面张力,从而水泥颗粒易于分散;2、颗粒之间电荷,使水泥颗粒带上相同电荷,产生斥力,使水泥和水体系处于相对稳定悬浮状态;3、溶剂化作用,吸附于水泥表面的分散剂借助于亲水基团,很容易和水分子以氢键形式缔合起来,加之极性水分子之间的氢键缔合作使水泥颗粒表面形成一层稳定的溶剂化膜,使微粒间产生以水为润滑介质的润滑减阻作用。
油井水泥低温短促凝降失水剂油井水泥低温短促凝降失水剂,听起来是不是有点拗口?别急,今天就带大家轻松聊聊这个话题。
其实说白了,这个东西就是为了让油井里的水泥能够在低温环境下迅速凝固,同时减少水泥水分的流失,保持水泥的强度和稳定性。
别看它名字这么复杂,它的作用其实是非常重要的,直接影响到油井的施工质量和油气的采收效率。
我们先从油井水泥说起,很多人可能觉得水泥就是建房子用的那种,没啥稀奇。
但油井的水泥可不一样,它的任务可重着呢!它不仅要承受井下巨大的压力和温度,还得在极端的环境下保持稳定性。
尤其是到了寒冷的地方,温度一低,水泥的凝固速度就慢得吓人。
如果没有适合的添加剂,水泥凝固的速度太慢,容易导致井壁崩塌,甚至井口漏油漏气,闹出大乱子。
所以,咱们就得用到这款水泥低温短促凝降失水剂了。
这玩意儿说白了就是给水泥加速凝固、降低水分流失的一个“神奇小帮手”。
它可以让水泥在寒冷的环境中迅速达到凝固强度,既不影响水泥的结构强度,又能减少因水泥过度失水导致的干裂问题,简直是油井施工中的必备良品。
你想象一下,如果没有这东西,水泥凝固慢,井壁不稳,甚至一不小心,井口那边就得漏水、漏油了,最后闹得满地都是“烂摊子”。
这可不行!这时候,低温短促凝降失水剂就像是超人一样登场了。
它的作用非常直接,就是让水泥加快凝固,减少失水,这样井壁就能快速稳固住,油井也能平稳运营,避免意外发生。
其实啊,很多人都不知道,低温短促凝降失水剂的效果可不止于此。
它还能在一定程度上提升水泥的抗压强度。
大家知道,水泥的抗压强度对于油井来说是至关重要的。
只有抗压强度强,才能保证井壁牢固,油气不漏,减少作业中出现的安全隐患。
而这个添加剂正是通过优化水泥的水化过程,帮助水泥在低温下更好地硬化,达到理想的抗压强度。
那你可能会问,市场上不是有很多种水泥添加剂吗,为什么偏偏要用低温短促凝降失水剂呢?好嘛,这个问题问得好!因为一般的添加剂并不能解决低温环境下水泥凝固过慢的问题。
AM/SMAM二元共聚物泥浆降失水剂的合成及性能评价一、实验目的掌握共聚物类油田化学处理剂合成的基本方法。
掌握水泥浆失水测定的基本方法。
了解影响水泥浆失水的因素。
了解水泥浆失水对固井质量的影响。
二、实验原理水泥浆自由水在压差作用下通过井壁渗入地层的现象称为水泥浆的失水。
水泥浆的失水会造成水泥浆体系中水溶性外加剂绝对含量的变化,可能造成稠化时间缩短、桥堵、气窜等固井事故。
控制水泥浆的失水是保持水泥浆整体性能在施工过程中稳定的关键。
水泥浆失水的测定原理是在标准规定的条件(温度、压差和时间)下,测定水泥浆通过一定面积的滤网滤失的液相的量。
仪器工作原理见图2-4-1和图2-4-2。
水泥浆常温低压失水的测定是将配制好的水泥浆注入常压稠化仪中,常温(25℃)搅拌20min后倒入失水仪容器中,在700kPa压力下,测定水泥浆1/4min,l/2min,1min,4min,7min以及30min自由水滤失量。
而高温高压失水量则是在指定温度及6900kPa压力下测定的水泥浆失水量。
失水的计算与表述:如果30min前未出现“气穿”现象(即气体以滤网端穿过),记录30min时失水的体积,其体积乘以2即为该水泥浆的失水量。
如果30min 前出现“气穿”现象,记录“气穿”时间和滤失量,其30min失水量按下式计算:式中Q30——失水,ml;Q t——所测定t(min)时间的失水量,ml;t——实测时间,min。
注1:公式中乘以2是因为用面积22.6cm2的滤网,如果用面积45.2cm2的滤网,则不需要乘以2。
注2:实验结果表述时,如果满30min的失水记为“失水”,试验不到30min发生“气穿”的失水应记录为“计算的失水”。
三、实验材料及仪器1.实验材料G级油井水泥;减阻剂SXY;降失水剂(合成);自来水;丙烯酰胺;甲醛;碳酸氢钠。
2.实验仪器电子秤(精度0.01g),电子天平(精度0.0001g),常压稠化仪,高温高压失水仪。
油井水泥降失水剂接枝改性聚乙烯醇的研究随着油气勘探开采技术的不断提高,越来越多的油井通过水泥固井保证井壁的稳定性,防止氧气渗透,保障井筒的安全运行。
在水泥固井过程中,常常需要添加与水泥相容的降失水剂,以降低水泥浆的黏度,增加流动性,避免沉积或分层现象的出现。
然而,传统的降失水剂在使用过程中存在着使用量大、环境污染等问题。
因此,如何寻找更为环保、高效的降失水剂成为科研工作者的重要任务之一。
在这样的背景下,接枝改性聚乙烯醇便应运而生。
聚乙烯醇是一种良好的离子交换介质,能够通过其独特的化学结构形成与水泥相容的作用,使得降失水剂能够更好地溶解于水泥浆中,提高油井水泥固井的效果。
同时,接枝改性聚乙烯醇具有良好的水溶性,能够在使用过程中迅速分散于水泥浆中,降低水泥浆的粘度,增加流动性。
此外,其具有较佳的热稳定性和耐盐性,能够适应不同类型的油井环境,具有广泛的应用前景。
一项研究表明,接枝改性聚乙烯醇的成功应用离不开它优异的性能。
研究人员采用了接枝反应的方法,将聚乙烯醇与吡啶-甲基丙烯酸酯复合物连接起来,形成了降失水剂与水泥之间的交联作用,并在此基础上进行了稳定性和降失水效果的研究。
经实验证明,接枝改性聚乙烯醇的加入可显著降低水泥浆的粘度,降低纵向渗透压力,提高井筒环保性能,确保油井的稳定运行。
在使用接枝改性聚乙烯醇时,需要注意控制其添加量。
过多的添加量会导致水泥浆的降失效果下降,甚至引起泥浆分层等现象。
因此,科研人员在研究过程中需要寻找到适宜的添加量。
同时,要注意优化其稳定性和使用周期,提高应用的成本效益。
总之,接枝改性聚乙烯醇在油井水泥固井领域中具有较高的应用价值,为工程师们提供了更好的解决方案。
然而,其应用还需要进一步发展和完善,以更好地适应不同环境下的使用要求。
只有不断推动该领域的科研创新,才能更好地满足人们对安全、高效、环保的需求。
除了优异的性能外,接枝改性聚乙烯醇还具有很好的环保性质,能够减少化学品的使用量,降低污染。
该降失水剂(AMP孫列)与国内现有降失水剂比较有如下优势:1.耐温抗盐性优于目前现有油田产品该产品在150C, 18%食盐水中掺量1 %,其失水量少于70ml。
要达到同样降失水效果,油田现有的水溶性降失水剂掺量为6%(折合成固体至少为1.5%)。
2.与各种密度水泥的及其外加剂的配伍性好与密度为1.3,1.4,1.5 ,1.9 的特种水泥和油田现有分散剂,缓凝剂等配伍性好。
3.溶解时间短,便于干混施工本产品为低密度粉状降失水剂,与水泥可以干混,施工方便, 并且水溶性特别好,溶解时间相当短,在15 min 以内可以完全溶解。
4.运输费用低国内油田现有的耐温抗盐降失水剂为AMPS^列产品,固含量为25-30%的水溶液,其运输费用高,且运输工具条件要求十分严格。
本产品是纯度为100%的固体干粉,运输十分方便。
附件:1.1项目提出的背景石油,称为国家经济的命脉,随着全球经济的迅猛发展,科学技术在石油开采中发挥着越来越重要的地位。
目前,我国国内的石油开采与其他先进国家相比有着较大的差距。
从钻井发展的历程来看,我国油田钻井技术经过多年的科研攻关,形成了具有一定规模的系列技术,但是钻井技术的发展基本上都是以跟踪研究为主,具有自己特色的技术很少,在市场上的竞争力还不强。
特别是进入90 年代以来,国外发展了不少钻井新技术,如旋转自动闭环钻井系统,垂直钻井系统、智能井技术、膨胀管技术、光纤技术、井下三维可视化钻井技术、随钻地层压力测试技术等。
为此,我们国家制定了发展完善,攻关创新,超前储备”的技术发展战略。
重点围绕十四个方向开展技术攻关:★进一步发展完善固井技术十一五”期间,固井技术的发展要在特殊工艺井固井技术、调整井固井技术、深井天然气井固井技术等方面进一步开展固井基础理论研究和应用技术研究,满足油田开发缩短隔层厚度对固井质量的要求,满足小井距(100m)对固井质量的要求,满足天然气井对固井质量的要求。
★进一步发展完善储层保护与钻井液技术十一五”期间,储层保护与钻井液技术的发展要使储层保护在理论上和应用技术上实现新的突破,攻关多种入井流体的综合评价技术和现场评价技术,使储层保护向油田储层保护综合评价中心方向发展。
三元共聚物油井水泥降失水剂的室内研究
李晓岚;国安平;孙举
【期刊名称】《钻井液与完井液》
【年(卷),期】2013(030)001
【摘要】以AM、AMPS和N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)合成了三元共聚物油井水泥降失水剂,分别利用红外光谱和热重分析仪对其进行了结构和热稳定性表征,利用凝胶渗透色谱法对其进行了相对分子质量和分布的表征;并分别评价了聚合物加量对水泥浆失水量的影响、聚合物在不同温度下的降失水能力以及加有该聚合物的水泥浆的综合性能.实验结果表明,当其加量为0.7%(BWOC)时,可将水泥浆在170℃时的失水量控制在50 mL以内,并且以该降失水剂为主剂的水泥浆稳定性好,初始稠度低,过渡时间短,水泥石强度发展快.
【总页数】4页(P56-59)
【作者】李晓岚;国安平;孙举
【作者单位】南京工业大学材料科学与工程学院,南京;中原石油勘探局钻井工程技术研究院,河南濮阳;中原石油勘探局钻井工程技术研究院,河南濮阳;中原石油勘探局钻井工程技术研究院,河南濮阳
【正文语种】中文
【中图分类】TE256.6
【相关文献】
1.油井水泥抗高温抗盐降失水剂的室内研究 [J], 卢甲晗;袁永涛;李国旗;李新芬;刘建文
2.油井水泥抗高温抗盐降失水剂的室内研究 [J], 卢甲晗;袁永涛;李国旗;李新芬;刘建文
3.SDJ2油井水泥降失水剂的室内研究 [J], 赖金荣;郑成胜;孙在春;王槐平
4.一种新型油井水泥降失水剂的室内研究 [J], 陈小华; 何芬
5.AM/AA/MA三元共聚物降失水剂PL-1的室内研究 [J], 陈大钧;李文建;张晓辉因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
文章编号:100125620(2005)0620019203一种新型油井水泥降失水剂的室内评价陆屹 胡星琪 刘勇(西南石油学院化学化工学院,四川成都)摘要 聚乙烯醇(PVA )分子中有大量的羟基存在,可以作为油井水泥的降失水剂。
选择了一种交联剂与PVA 反应,以提高PVA 的降失水功能。
加入交联剂的PVA17288降失水剂的降滤失机理是:在过滤介质与滤饼之间形成一层致密的薄膜,阻止了水泥浆中的水向地层流失。
实验表明,单纯地用PVA17288作为油井水泥的降失水剂时,降失水效果不明显,而加入少量交联剂后,可以使PVA17288的加量减少大约55%;交联剂的加量为2.0%PVA 时为最佳加量;加入交联剂与不加入交联剂的PVA17288降失水剂相比,其耐温和耐盐能力都有所提高,前者的使用温度至少超过90℃,后者接近80℃。
关键词 水泥添加剂 降失水剂 聚乙烯醇 交联剂 抗温性能 抗盐性能中图分类号:TE256.6文献标识码:A 聚乙烯醇(PVA )是一种水溶性聚合物,分子中有大量的羟基存在,因此它具有许多优良的特性,例如:成膜性、粘合力、混溶性、耐化学性、耐热性等等,本文选用PVA17288为原料并选择一种交联剂,来研究此降失水剂的降滤失性。
1 实验1.1 材料、试剂和主要设备G 级嘉华水泥。
添加剂:降滤失剂PVA17288,四川维尼纶厂生产;交联剂PS 、消泡剂Y 和分散剂SXY 均为市售工业品。
高温高压降失水仪,Baroid 公司生产。
1.2 实验方法将PVA17288与交联剂按一定的比例混合并加入到油井水泥中,然后测定油井水泥的失水量,并对该油井水泥降失水剂的抗温、耐盐性进行研究。
2 结果与讨论2.1 交联剂对PVA17288降滤失性的影响图1表示在试验温度为70℃,水灰比为0.44,分散剂和消泡剂加量分别为0.5%和0.05%,加入交联剂(其加量占PVA17288用量的2.5%)和不加交联剂的条件下失水量与PVA17288的关系。
图1 加入交联剂前后的PVA17288降失水剂效果比较从图1可以看出,单纯加入PVA17288,要将水泥浆的失水量控制在固井施工作业质量标准之内(250mL/30min ),PVA17288的加量至少要达到1.6%,但是在水泥浆中加入少量的交联剂后,再加入少量的PVA17288,水泥浆的失水量就会有明显的降低,此时PVA17288的加量为0.7%就可达到要求。
2.2 PVA 和交联剂加量对水泥浆失水性能的影响为了考察交联剂用量对水泥浆降失水性能的影响,固定试验温度为70℃,水灰比为0.44,分散剂和消泡剂加量分别为0.5%和0.05%;交联剂的加量分别为PVA17288用量的1.0%、1.5%、2.0%和2.5%时,进行PVA17288用量对水泥浆失水量的影响实验,结果如图2所示。
基金项目:四川省重点学科建设基金资助项目(项目编号:SZD 0413)。
第一作者简介:陆屹,1975年生,应用化学专业在读博士研究生,主要从事油田处理剂研究。
地址:四川省成都市新都区西南石油学院博士03级;邮政编码610500;电话(028)81285605;E 2mail :swpily @ 。
第22卷第6期 钻 井 液 与 完 井 液 Vol.22No.62005年11月 DRILL IN G FL U ID &COM PL ETION FL U ID Nov.2005图2 PVA17288及交联剂加量对水泥浆失水量的影响由图2可以看出,在每一固定的交联剂用量下,随PVA用量增大,水泥浆的失水量单调下降;而在某一固定的PVA用量下,随着交联剂用量增大,水泥浆失水量降低。
当交联剂用量大于1.5%时,随着PVA用量增加,失水量达到一平衡值;交联剂用量越大,达到平衡失水量的PVA用量越小。
由图2可见,当交联剂用量大于2.0%时,失水量随PVA 加量的变化规律非常近似。
当失水量较小时,在滤饼与过滤介质的交界处形成一层厚度小于1.0mm 的具有一定韧性的致密聚合物薄膜(加剂量小时未见,失水量大),刨开膜上层的滤饼可见明显的层理和不完整的膜夹层[3]。
此膜的形成阻止了水泥浆中的水向地层的漏失。
这是由于PVA17288与交联剂在油井水泥中形成网状结构的结果。
2.3 不同温度下交联PVA和纯PVA降失水性能为考察PVA17288降失水剂适用的温度区间,测量了不同温度时,在有无交联剂存在条件下的水泥浆(水灰比为0.44)失水量,结果列于表1和表2。
表1 PVA17288水泥浆失水量与温度的关系温度/℃FL/mL滤饼厚/mm温度/℃FL/mL滤饼厚/mm404212706413505112802602606013903802 注:所用水泥浆外加剂为1.6%PVA17288、0.5%分散剂、0.05%消泡剂。
表2 添加交联剂的PVA17288水泥浆失水量与温度的关系温度/℃FL/mL滤饼厚/mm温度/℃FL/mL滤饼厚/mm 4020170541502418096160261901701 注:所用水泥浆外加剂为1.6%PVA17288、0.5%分散剂、0.05%消泡剂和2%交联剂(占PVA17288用量)。
表1和表2说明,在PVA加量一定时,无论是否添加交联剂,随着温度的升高,水泥浆失水量都逐渐增加;单纯使用PVA17288和同时掺入少量的交联剂,两种情况下水泥浆失水性能有很大的不同。
一是与不加入交联剂相比,加入交联剂后,在相同温度下,达到相同失水量所需的PVA加量不到它的1/2;二是耐温性能,掺入交联剂后,抗温达90℃以上,不掺入交联剂时,抗温小于80℃;三是滤饼厚度,掺入交联剂的在过滤介质表面上形成一层致密薄膜,厚度为1mm,此膜阻挡了水泥浆中的水向地层流失,而单纯地加入PVA17288,滤饼的厚度为11~13mm,聚合物是靠堵塞滤饼孔隙,使滤饼致密来达到降低失水量的目的,二者的失水机理不同[4]。
2.4 交联PVA和PVA降失水量与盐浓度的关系表3、表4分别是不同盐浓度下未加和加入交联剂的PVA水泥浆的失水量数据。
表3 不同盐浓度下未加交联剂的PVA水泥浆失水量温度/℃NaCl/%FL/mL温度/℃NaCl/%FL/mL 70064703360701967041007702180 注:所用水泥浆外加剂为1.6%PVA17288、0.5%分散剂、0.05%消泡剂,配浆时水灰比为0.44。
表4 不同盐浓度下交联PVA水泥浆的失水量温度/℃NaCl/%FL/mL温度/℃NaCl/%FL/mL 7005470318070186704998702106 注:所用水泥浆外加剂为0.7%PVA17288、0.5%分散剂、0.05%消泡剂和2%交联剂(占PVA17288用量),配浆时水灰比为0.44。
表3、表4说明,在外加剂的加量相同时,随着NaCl加量的增加,水泥浆的失水量升高,这因为Na+离子为阳离子,聚乙烯醇上的羟基中的氧具有负电性,二者相互吸引,聚乙烯醇大分子在水泥浆中不能充分地舒展开,蜷曲成线团,从而使聚乙烯醇上的羟基失去了活性,其结果使在过滤介质与水泥浆之间的致密薄膜难以形成,水泥浆的失水量也升高。
加入交联剂比未加入交联剂时的PVA17288降失水剂的效果要稍好,这因为交联剂与PVA17288的反应速度相对较快,减少了水泥浆失水量的升高。
20 钻 井 液 与 完 井 液 2005年11月3 PVA对水泥浆综合性能的影响为了更清楚地了解PVA17288降失水剂对水泥浆综合性能的影响,在温度为70℃,水灰比为0.44的条件下,测量了水泥浆的一些性能,结果见表5。
表5 PVA对水泥浆性能的影响外加剂/%(BWOC) PVA17288分散剂消泡剂交联剂%(PVA)ρg/cm3tminp24hMPaFL7MPamL1.60.50.050 1.899019.9640.70.50.052 1.8813021.3544 结论11单纯地使用PVA17288作为油井水泥的降失水剂时,达到固井施工标准的最低要求,PVA172 88的加量为1.6%(BWOC),加入少量交联剂,则PVA17288加量为0.7%(BWOC),PVA的加量减少了大约55%;当PVA的加量相同时,随着交联剂加量的增加,水泥浆的失水量随之降低,交联剂的加量为PVA17288用量的2.0%时为最佳加量。
21加入交联剂与不加入交联剂时,降失水剂的耐温和耐盐能力都有所提高,前者的使用温度至少超过90℃,后者接近80℃。
31加入交联剂后,PVA17288降失水剂的降滤失机理是:在过滤介质与滤饼之间形成一层致密的薄膜,阻止了水泥浆中水向地层的流失。
41PVA降失水剂的抗盐性能较差,因此,此降失水剂适用于淡水地层。
参考文献[1] 刘崇建,黄柏宗,等.油气井注水泥理论与应用.石油工业出版社,2001,9,90~107[2] 杨小华,王中华.国内近15年来油井水泥外加剂研究与应用进展.油田化学,2004,21(3):290~296[3] 丁岗,倪红坚,伍红卫,等.胶乳对油井水泥浆作用机理的实验研究.石油大学学报,2001,25(2):25~27 [4] 黄柏宗,王伟,吴达华,等.水泥浆流变性及紊流剂的研究.钻井液与完井液,1993,10(4):1~6(收稿日期2005203223;H GF=056L7;编辑 李晓岚)(上接第18页)表7 4口井的采油效果井号生产层位及井段/m生产时间工作制度日产液/t日产油/t含水/%投产日期桩23217218ES3下Ⅱ32、42压裂投产3660.0~3616.3初期稳产期目前3mm自喷4.2×4×444.2×4×4414.212.77.67.711.97.136.06.07.02003.122004.062005.03桩23213210ES3下Ⅱ32压裂投产3661.8~3669.6初期稳产期目前3mm自喷4mm自喷4.2×4×4417.912.77.717.812.67.40.50.53.82004.022004.082005.03桩2321329ES3下Ⅱ15+6压裂投产3585.2~3597.9初期稳产期目前3mm自喷4mm自喷4mm自喷18.117.814.911.717.714.835.40.60.82004.122005.022005.03桩23217210ES3下Ⅱ32、42压裂投产3640.6~3603.1初期稳产期目前3mm自喷4mm自喷4mm自喷29.217.710.423.414.27.720.020.023.02005.012005.022005.03 注:桩2321329井、桩23217210井为采用加有纳米乳液RL22的纳米钻井液的2口井。