微交联AMPS共聚物油井水泥防气窜剂的室内研究

文章编号:1001-5620(2007)02-0073-04氮气膨胀水泥浆防窜固井技术的研究与应用王野1,2　杨振杰1　赵秋羽2　周丙部3　李振河3　王彬3(1.西安石油大学,陕西西安;2.华北石油管理局钻井工艺研究院,河北任丘;3.华北油田公司二连分公司地质所,内蒙古锡林浩特)摘要　固井后的环空窜流会严重影响产能评价、注水效果和油气井产量。

对防窜机理进行了探讨。

研制开发出了氮气膨胀水泥浆体系,在该水泥浆体系中,氮气膨胀剂由含氮有机物、稳定剂和惰性材料组成,注入井下后,在一定的温度和水泥浆的碱性条件下开始发气。

由于稳定剂的作用,氮气形成微小气泡并稳定地存在水泥浆中,形成气体膨胀水泥浆体系。

室内评价氮气膨胀剂的常规性能结果表明,氮气膨胀剂的膨胀性能好,与其它水泥添加剂配伍性好,对水泥石抗压强度没有影响。

氮气膨胀水泥浆在华北油田、长庆气田和冀东油田等15口井进行了应用,防窜效果明显。

关键词　固井　膨胀水泥浆　氮气　防窜中图分类号:T E256.6文献标识码:A0　引言固井后环空窜流一直是影响产能评价、注水效果和油气井产量的突出问题,如果层间封固不良,高压层流体必然窜流入低压层,造成油气资源流失或储层伤害,对环境保护也是一个巨大威胁。

采用两凝水泥改善水泥有效液柱压力可以防窜。

但当其中的一凝水泥凝固后,另一凝水泥或其中的一凝内部发生胶凝失重,仍然具有发生窜侵的可能,这时就要靠增大气侵阻力来实现防窜。

氮气膨胀水泥浆就是在水泥浆中加入一种添加剂,使其在被泵送或替到相应位置之后水泥硬化前,在一定的温度和水泥浆的碱性条件下产生氮气,均匀地分布在水泥浆体中,在液柱压力作用下气泡被压缩,积累了一定的能量,该能量在水泥浆液柱压力减小的过程中,逐渐释放,以平衡地层压力;同时其体积膨胀作用,也可以抑制水泥石的收缩,从而消除水泥石与地层和套管间形成的微环隙,防止地层流体窜流通道的出现。

1　氮气膨胀水泥浆体系的研究氮气膨胀剂由含氮有机物、稳定剂和惰性材料组成,在一定的温度和水泥浆的碱性条件下开始发气。

一种注气驱防气窜弱凝胶体系的实验评价【摘要】针对非均质油藏注气驱过程中极易出现气窜，严重影响注气驱效果，文章对一种防气窜弱凝胶体系进行了性能评价，并用于注气驱防气窜，室内实验证明该凝胶体系在气驱过程中具有较好的防气窜效果。

【关键词】防气窜弱凝胶性能评价注气驱注气驱是当前一种非常重要的三次采油技术，以其驱油效率高、成本较低等优势备受各国重视[1-2]。

但在非均质性强的油藏中进行注气驱，极易发生气窜，也不能充分动用低渗透层储量。

目前，而针对注气驱防气窜问题主要有两类解决办法——泡沫和凝胶防气窜技术[3]。

对于含有高渗层或注气速率过快的油田，泡沫就会失去其防气窜作用，而常规凝胶技术，主剂浓度高，注入量大，成本高，成胶时间短且不易控制，作用距离有限，不能改善气驱过程中油藏深部的窜流情况。

而弱凝胶主剂浓度低、成本低，成胶时间和强度可控，具有较弱的三维网状结构[4]，在注入气流体的推动下能缓慢的整体向前推进，从而既具有油藏深部防止气体窜流和扩大气驱波及体积的作用，同时也具有一定程度的驱油作用，大幅度提高油藏采收率，改善气驱效果[5]。

1 实验部分1.1 材料及仪器梳形聚合物KYPAM 、有机铬交联剂、缓凝剂、稳定剂、除氧剂等。

B r o o k f i e l d D V- I I I流变仪、BROOKFIELD DIGITAL粘度仪、JC202型恒温箱、FA2004电子分析天平、烧杯、玻璃棒、搅拌器等。

1.2 实验方法1.2.1？凝胶的性能评价方法按KYPAM浓度为1500mg/L、有机铬交联剂浓度为100mg/L、稳定剂浓度为100 mg/ L、缓凝剂浓度为100 mg/L、除氧剂浓度为100mg/L配制好弱凝胶溶液，调节溶液的不同PH值和矿化度，然后将弱凝胶溶液置于不同温度下，观察弱凝胶成胶性能。

1.2.2？凝胶的防气窜效果评价方法采用岩心驱替实验来评价凝胶的防气窜效果，通过对比注入凝胶体系和未注入凝胶体系CO2气驱实验的突破时间和气驱效率来评价防气窜效果。

新型油井水泥促凝剂WSA-1室内研究曹洁;张金生;李丽华;姜蔚蔚;刘向东【摘要】在导管或表层段低温固井中,水泥水化速度慢,候凝时间长,油井水泥石早期强度发展缓慢,影响固井质量和作业安全.针对目前国内油田低温浅层固井可供选择的油井水泥促凝剂种类少、某些油井水泥促凝剂促凝和早强效果不佳以及对水泥浆流变性影响较大等问题,通过室内实验研制了一种新型复合促凝剂WSA-1.对加有促凝剂WSA-1的水泥浆进行了系统的性能评价.结果表明:促凝剂WSA-1能加速油井水泥的水化过程,缩短水泥浆的稠化时间,显著提高水泥石的早期强度,当m(WSA-1)∶m(水泥干灰)=3％时,水泥浆稠化时间可缩短50％以上,水泥石6h强度从3.2 MPa增强到11.3 MPa,24 h抗压强度从24.3 MPa增强到46.1 MPa,完全满足其评价标准的相关要求,且对水泥浆的初始稠度和流变参数基本无影响,是一种性能优异的、可用于低温浅层油气井固井水泥浆体系的复合促凝剂.%As the cement slurry hydration speed is slow,the curing time is long and the increase of cement early compressive strength is slow in the low temperature cementing of conductor and surface casing,it is easy to result in oil,gas and water invasion which impairs cementing quality and operation safety.In view of the fact that the accelerator is lack in cementing of low temperature shallow formation currently at home,some accelerators have poor effectiveness and significant negative impact on slurry rheology etc,a new compound accelerator WSA-1 was selected by laboratory study.The performance of slurry that mixed WSA-1 was systematically evaluated.The result shows that the accelerator WSA-1 can enhance the hydration of oil well cement,shorten the thickening time of cement slurryand significantly improve the early compressive strength of cementstones,which all accord with the requirement of the accelerator evaluation criterion.When WSA-1 addition amount is 3％,the thickening time of cement slurry can be shortened more than 50％,the 6 h strength of cementstones enhanced from 3.2 MPa to 11.3 MPa and the 24 h strength of cementstones enhanced from 24.3 MPa to 46.1 MPa.Accelerator WSA-1 is a kind of high-performance compound accelerator,which can be used in low temperature shallow formation and has no effect on the initial consistency and rheological parameter of cement slurry.【期刊名称】《辽宁石油化工大学学报》【年(卷),期】2013(033)002【总页数】5页(P20-23,31)【关键词】低温;促凝剂;油井水泥【作者】曹洁;张金生;李丽华;姜蔚蔚;刘向东【作者单位】辽宁石油化工大学化学与材料科学学院,辽宁抚顺113001;辽宁石油化工大学化学与材料科学学院,辽宁抚顺113001;辽宁石油化工大学石油化工学院,辽宁抚顺113001;辽宁石油化工大学化学与材料科学学院,辽宁抚顺113001;中国石油天然气股份有限公司抚顺石化公司,辽宁抚顺113008【正文语种】中文【中图分类】TE256随着石油、天然气勘探开发的不断发展与深入，低温浅层和海洋油气钻探固井越来越多［1］。

固井防窜水泥浆体系在丘东气田的研究与应用作者：陈新忠樊文俊来源：《大陆桥视野·下》2013年第05期摘要气窜是丘东气井田井存在的一大技术难题，具有低压、低渗、个别井段易漏和固井后易气窜的明显特点。

为此开发了浅层气井固井防窜水泥浆，该水泥浆具有流动性好、失水量低、稠化时间合适、过渡时间短和早期强度高等优点。

针对水泥浆性能影响固井质量的原因分析，通过水泥浆体系和水泥石的室内试验与评价，优选出适合本区块的水泥浆体系，现场应用效果比较理想。

关键词低压低渗防窜水泥浆室内评价固井质量由于调整井长期受开发注水的影响，地下情况越来越复杂，在同一地层剖面上，地层存在很大的压力差异，并存着高压、常压、低压的多压力系统，固井溢漏、气窜情况时有发生。

虽然采取了多种配套工艺技术取得了一定成效，但也不尽如人意，试油窜流现象依然存在，给采油的稳产和增产措施带来不利影响，考虑防止溢漏的发生，从水泥浆的体系和密度着手，开展能使溢漏相互遏制达到平衡的水泥浆密度，同时又具有防窜功效的水泥浆研究具有重要的现实意义。

一、气窜原理的分析固井界默认的气侵原理：当水泥浆从液态向固态转变时，由胶凝强度的发展引起的。

因此，水泥浆失去传递液柱压力的能力时，气侵就发生了。

其他的气侵原理如：水泥浆失水量大、桥堵、渗透性大、环空微间隙等引起的。

依据气窜的途径不同研制出了各种不同的防气窜的方法。

但是，现场固井中综合运用这些方法可以有效地控制气窜的发生。

在选择防气窜的方法时，需要综合考虑地层压力，渗透率，气体上窜速度，井底温度，井深结构，井斜，水泥柱高度、地层破裂压力。

固井施工中的很多参数和水泥浆密度一样能够引起液柱压力失稳现象。

性能较差的泥浆和水泥浆使气体很容侵入到环空中。

水泥浆过早胶凝导致不能传递液柱压力，同时水泥浆的失水量大也为气体窜入水泥浆提供了机会。

水泥浆渗透率高引起封隔质量差，防气窜能力差。

水泥石收缩率高则导致水泥环孔隙率增加及环空微间隙增加，固井失败导致气体对水泥环的破坏，水泥胶结强度差引起第一、二界面胶结质量差。

AMPS／DMAM／AA 共聚物固井降滤失剂的研究朱兵;聂育志;邱在磊;王浩任;陈红壮;马鹏【摘要】为解决固井降滤失剂普遍存在的抗温能力差、与其他外加剂配伍性欠佳以及综合性能差等问题，选用2丙烯酰胺基2甲基丙磺酸（AMPS）、N ，N 二甲基丙烯酰胺（DMAM）和丙烯酸（AA）为共聚单体，采用水溶液聚合法制得共聚物AMPS／DMAM／AA。

对共聚物AMPS／DMAM／AA的微观结构进行了分析，并对其性能进行了评价，结果表明：各单体都参与了聚合，共聚物分解温度为380℃；淡水基浆中该共聚物加量超过3％时，在温度不高于120℃时，可将滤失量控制在100 m L以内，且水泥浆初始稠度低，过渡时间短，稠化曲线线形良好，抗压强度适中，没有过度缓凝现象；饱和NaCl盐水基浆中该共聚物加量超过4％时，可将滤失量控制在80 mL以内。

这表明AM PS／DM AM／AA共聚物降滤失剂的抗温、抗盐能力强，与其他外加剂、尤其是高温缓凝剂配伍性好，以该共聚物为降滤失剂的水泥浆具有很好的综合性能。

%In order to improve the temperature‐resistance performance of some domestic fluid loss addi‐tives and to understand their poor compatibility with other additives as well as their comprehe nsive proper‐ties ,a cement fluid loss additive was synthesized using monomers acrylic acid (AA) ,2‐acrylamido‐2‐meth‐yl‐propane sulphonic acid (AMPS) and N ,N‐dimethylacrylamide(DMAM)through aqueous solution poly‐merization .The micro‐structural characterization of AMPS/DMAM/AA was analyzed and its performance was tested .The result showed that copolymerAMPS/DMAM/AA has the structure of all monomers and can resist high temperatures up to 380℃ .When the amount of AMPS/DMAM/AA wasmore than 3.0 % , the fil tration of fresh‐water cement slurry can be reduced to less than 100 mL .Moreover ,the cement slurry has excellent properties such as low initial consistency ,short transition time ,good thickening curve without far delayed solidification and appropriate compressible strength .When the amount of AM PS/DM AM/AA is more than 4.0 % ,the filtration of saturated NaCl cement slurry can be reduced to less than 80 mL .It showed that the fluid loss additive AMPS/DMAM/AA has excellent temperature‐resistance and salt‐toler‐ance and good compatibility with other additives ,especially with high temperature retarders .In addition , the cement slurry that has been prepared mainly from AMPS/DMAM/AA has excellent comprehensive properties .【期刊名称】《石油钻探技术》【年(卷),期】2014(000)006【总页数】5页(P40-44)【关键词】固井;水泥浆;降滤失剂;共聚物;水泥浆性能【作者】朱兵;聂育志;邱在磊;王浩任;陈红壮;马鹏【作者单位】中国石化石油工程技术研究院，北京 100101;中国石化石油工程技术研究院，北京 100101;中国石化石油工程技术研究院，北京 100101;中国石化石油工程技术研究院，北京 100101;中国石化石油工程技术研究院，北京 100101;中国石化石油工程技术研究院，北京 100101【正文语种】中文【中图分类】TE256+.6当前,国内固井用降滤失剂普遍存在抗温抗盐能力差、与其他外加剂配伍性差及综合性能差等问题[1-9]。

新型早强剂水泥浆体系室内性能研究摘要：现今使用的水泥浆体系不能完全满足中低温浅层油气井的固井需要，达不到防止窜槽和低温促凝以及微膨胀的目的，本文针对这些问题研发了一种具有膨胀性能的新型早强剂，设计开发出一套新型早强剂水泥浆体系。

实验结果表明：该水泥浆体系具有温度适用范围广、微膨胀、沉降稳定性好、抗压强度高、流变性能好、防气窜性能好，稠化时间可调等优良性能，为提高中低温油气井固井质量提供了技术依据。

关键词：水泥浆早强剂微膨胀水泥浆性能目前中低温浅层油气井固井存在以下几大难点：一是水泥浆在低温低压条件下，普通硅酸盐水泥水化速度缓慢，并且具有较高的水泥石强度和较短的稠化时间[1]；二是水泥浆的候凝时间比较长，油井水泥强度发展缓慢；三是油井水泥浆在低温低压下凝固时会发生体积收缩，从而导致水泥环与地层和套管间形成微间隙，使界面胶结出现问题。

现今使用的水泥浆体系不能完全满足中低温浅层油气井的固井需要，达不到防止窜槽和低温促凝以及微膨胀的目的[2]。

近年来，国内自主研制的一些无机氯盐早强剂会使水泥石中氯离子的浓度增加，从而造成氯离子与套管之间产生较大的电极电位，对套管产生了一定的腐蚀作用，影响固井质量和作业安全[3]。

这些早强剂与其它水泥外加剂都存在着一定的不配伍性，从而较大的影响了水泥浆的流变性能。

因此，亟需研发一套中低温水泥浆体系，提高水泥石的早期抗压强度，以满足中低温浅井固井需要。

一、新型早强剂水泥浆体系设计思路本文主要从以下三个方面入手，保证水泥浆具有良好的综合性能和较高的早期强度，从而满足施工的要求。

1.加入一种新型的早强剂，形成高早强、微膨胀的水泥浆体系，以提高在中低温条件下水泥浆的稳定性和水泥石的致密性，保证水泥石具有良好的力学性能，从而达到提高中低温浅气井的固井质量的目的。

2.考察该水泥浆体系的常规性能。

3.考察该体系是否能够满足施工作业的基本要求。

二、新型早强剂水泥浆体系1.晶种的制备在水灰比0.44的G级水泥浆中加入3%硫酸盐A，搅拌均匀，放在常温水浴箱中养护，7d后取出，放入烘箱，在120℃下通风干燥，粉碎后磨入球磨机粉磨至0.125mm，方孔筛筛余20cm，说明该水泥浆体系的流变性较好，摩阻较小，有利于降低泵注压力，降低施工作业可能发生的风险。

超高温超高密度防气窜水泥浆超高温超高密度防气窜水泥浆的论文摘要：本研究旨在研究超高温超高密度防气窜水泥浆，通过实验研究，发现添加含钨钨矿渣、高温膨胀剂、抗氧化剂等多种添加剂对水泥浆密度、流变性能和抗气窜性能具有较好的改良效果，进一步提高了水泥浆在高温、高压环境下的防气窜能力。

关键词：超高温、超高密度、防气窜、水泥浆、添加剂1. 研究背景随着油气勘探工作的持续进行，钻井工程也面临着更高的温度、压力、含气量等条件，给水泥固井工作带来了更高的要求。

其中防止气窜是很关键的一点，因为气窜时间长、难以控制，使水泥固井工作效果大打折扣。

因此，我们需要在水泥浆中加入添加剂，以提高水泥固井工程的成功率。

2. 实验方法2.1 实验材料我们采用的水泥是OPC42.5R水泥，添加剂包括钨钨矿渣、高温膨胀剂、抗氧化剂等。

2.2 实验步骤（1）粉末配比将水泥、添加剂进行粉末混合，按照不同比例配比。

（2）反应器实验将混合后的粉末加入水中，在反应器中进行搅拌反应，进行流变性能测试。

（3）温度升降通过控制反应器的加热、降温，模拟钻井过程中的温度变化，观察添加剂对水泥浆的影响。

（4）抗气窜性能测试通过气压控制装置对水泥浆进行气窜测试，观察添加剂对水泥浆防气窜性能的影响。

3. 结果及分析3.1 简要实验结果实验结果表明，添加含钨钨矿渣、高温膨胀剂、抗氧化剂等多种添加剂对水泥浆密度、流变性能和抗气窜性能具有较好的改良效果，能够有效提高水泥浆在高温、高压环境下的防气窜能力。

3.2 实验分析3.2.1 含钨钨矿渣含钨钨矿渣中含有较高的WO3含量，可以增加水泥浆的密度。

此外，钨钨矿渣中含有的钼、铅等元素也有助于加强水泥浆的抗压强度。

实验结果表明，当钨钨矿渣中添加量为7%时，能够有效提高水泥浆的密度和流变性能。

3.2.2 高温膨胀剂高温膨胀剂的添加可以提高水泥浆的收缩性能，改善水泥浆的流变性能，从而提高水泥浆的防气窜能力。

实验结果表明，当高温膨胀剂添加量为2%时，能够有效提高水泥浆的抗气窜性能。