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防腐水泥浆体系技术研究及应用

作　者: 张克坚
导　师: 邹德永；周仕明
学　校: 中国石油大学
专　业: 石油与天燕气工祖
关键词: 固井酸性气体腐蚀固井质量
分类号: TE256
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

水泥石在酸性环境中，容易受到腐蚀而改变水泥石的性能，失去封固能力从而导致环空气窜，甚至导致全井报废的危害，带来严重的经济损失。例如：CO₂气体对水泥石的腐蚀会导致水泥石强度降低，增加渗透率，提供了气窜通道。铁铝酸盐更易受H₂S腐蚀，经H₂S腐蚀后的铁铝酸盐和铝酸盐，体积发生膨胀，3个月后水泥石就能发生崩解现象。符合API推荐强度和渗透率的水泥，几个月内就会受到富含CO₂流体的严重侵蚀。H₂S是非常危险的有毒物质，气态溶于水，H₂S的电离常数比H2CO3的电离常数低，当H₂S腐蚀介质中有CO₂存在时，H₂S的电离常数加大，在水泥石的所有水化产物中都呈碱性，因此它能破坏水泥石几乎所有的成份。根据川东北地区储层的特点，为解决固井腐蚀问题，开展专题研究，从CO₂、H₂S腐蚀水泥石的机理出发，模拟井下H₂S和CO₂的含量、温度和压力情况，开展水泥石腐蚀前后的性能对比实验。实验内容主要包括：CO₂对水泥石的腐蚀规律研究，H₂S对水泥石的腐蚀规律研究以及两种复合气体并存条件下的腐蚀规律研究。在此基础之上优选了DC200，DC206等防腐添加剂，并进行室内水泥浆性能的综合评价，经过对比实验研究，证明该体系具备良好的抗腐蚀能力，满足川东北地区的地层特点。能够延长含酸性腐蚀气体油气井的生产周期，创造更高的经济效益。目前已经完成了3口井的现场固井试验，固井质量为优良，取得了良好的应用效果。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章前言  9-14
  1.1 研究目的及意义  9-10
  1.2 国内外水泥石防腐技术研究现状  10-11
    1.2.1 国外的研究现状  10-11
    1.2.2 国内的研究现状  11
    1.2.3 该领域研究存在的问题  11
  1.3 论文研究内容及技术路线  11-14
    1.3.1 研究内容  11-12
    1.3.2 技术路线  12-14
第二章 CO_2腐蚀水泥石的实验研究  14-26
  2.1 实验方法与参数  14-15
  2.2 水泥石 CO_2 腐蚀实验结果与分析  15-16
  2.3 水泥石腐蚀形貌与深度  16-17
  2.4 水泥石腐蚀产物与微观结构分析  17-19
  2.5 水泥石的腐蚀机理与腐蚀规律分析  19-24
  2.6 小结  24-26
第三章 H_2S气体腐蚀水泥石实验研究  26-38
  3.1 实验方法与参数  26
  3.2 水泥石 H_2S 腐蚀强度与渗透率的变化  26-29
  3.3 腐蚀产物与微观结构分析  29-34
  3.4 H_2S 腐蚀水泥石的机理分析  34-35
  3.5 H_2S 分压对水泥石对抗压强度的影响  35-37
  3.6 小结  37-38
第四章 CO_2、 H_2S混合气体对水泥石腐蚀的实验研究  38-51
  4.1 实验目的  38
  4.2 水泥石 H_2S、CO_2 复合腐蚀试验结果分析  38-41
  4.3 水泥石 H_2S、CO_2 复合腐蚀微观结构与产物分析  41-46
  4.4 H_2S 与 CO_2 复合腐蚀机理  46-47
  4.5 水泥石复合腐蚀的影响因素分析  47-50
  4.6 结论  50-51
第五章抗 CO_2、 H_2S水泥浆体系外加剂的研制  51-59
  5.1 研究思路  51
  5.2 抗腐蚀材料的优选  51-52
  5.3 水泥石抗 CO_2 腐蚀的外加剂研究与性能评价  52-54
  5.4 水泥石抗 H_2S 腐蚀外加剂的研究与性能评价  54-57
  5.5 水泥石抗 CO_2、H_2S 复合腐蚀外加剂的研究与性能评价  57-58
  5.6 推荐的水泥浆防腐添加剂  58-59
第六章成果在现场试验及推广应用  59-65
  6.1 毛坝 8 井 Φ193.7mm 尾管固井  59-61
  6.2 大湾 402-2H 井 Φ177.8mm 尾管固井  61-63
  6.3 DC200 胶乳水泥浆体系在毛坝 7 井中的应用  63-65
第七章结论  65-67
参考文献  67-70
致谢  70

防腐水泥浆体系技术研究及应用

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