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触变性水泥浆体系与应用研究

作　者: 尤军
导　师: 步玉环
学　校: 中国石油大学
专　业: 油气井工程
关键词: 固井漏失冻胶触变剂触变性水泥浆性能现场试验
分类号: TE256
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

大港油田低压易漏区块较多,固井过程中容易发生水泥浆漏失,严重影响固井质量。在各种漏失层固井技术中,触变性水泥浆技术具有防漏失效果好、防气窜性能优良、成本低等技术优势,具有较好的应用前景。本论文针对目前触变性水泥浆体系研究的不足,优选出性能较优的冻胶堵剂作为触变剂,并研究了触变剂的成胶机理;然后进行触变剂与水泥外加剂的配伍性及显著性研究;最后将触变剂引入水泥浆体系,开发出新型触变性水泥浆体系并对其性能进行评价。(1)通过实验研究的方法,以不同矿化度、不同pH下的成胶时间和成胶强度等性能参数为指标对各种冻胶进行优选研究,结果表明丙烯酰胺单体(AM)冻胶性能较优,更适合作为触变剂。(2)通过红外光谱分析表明,AM冻胶的成胶机理在于丙烯酰胺单体链节中含有高活性的共扼体系结构,其在辅剂过硫酸铵(SG)和N,N—亚甲基双丙烯酰胺(MBA)的作用下发生聚合反应,相互连接形成脂肪族长链分子,再由辅剂MBA随机地与长链上的游离功能基团反应,将高分子链连接形成三维网状结构。(3)实验研究表明,触变剂各成分及水泥外加剂等因素中,分散剂对水泥浆体系的触变性能影响程度最大(抑制AM冻胶成胶),其它AM、MBA、SG和降失水剂等因素对水泥浆体系的触变性能的影响程度相似。水泥浆分散剂对冻胶成胶的影响可以通过调整分散剂的加入方式及提高SG加量来改善。(4)结合水泥浆体系的稠化性能和触变性能,调整并确定触变性水泥浆体系的配方。对水泥浆性能评价表明,该水泥浆体系触变性能优良、失重速率快、堵漏性能优良,75℃下API失水仅为21ml,水泥浆体系的稳定性较好(游离液只有0.2%、凝固后上下部位处水泥石的密度差小);水泥石渗透率较低。水泥石的抗压强度0~3d内增长很快,3~4天后基本稳定在16MPa左右;由于触变性水泥浆体系水泥石的1d强度较低,只有2MPa左右,建议固井作业时候凝48h。(5)选择大港油田的3口井,用本论文开发的触变水泥浆体系进行现场试验,固井质量全部合格,取得了良好的效果。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪言  9-15
  1.1 研究的目的及意义  9-10
  1.2 触变性水泥浆体系研究现状  10-14
    1.2.1 无机类触变剂触变性水泥浆体系  10-12
    1.2.2 有机类触变剂触变性水泥浆体系  12-13
    1.2.3 目前的触变性水泥浆体系存在的不足  13-14
  1.3 论文的主要研究内容  14-15
第2章触变剂的优选研究  15-25
  2.1 冻胶型堵剂的种类及特点  15-16
  2.2 触变剂的优选实验  16-21
    2.2.1 实验药品及冻胶体系配方  17
    2.2.2 冻胶体系性能的评价方法  17-18
    2.2.3 实验结果及分析  18-21
  2.3 丙烯酰胺单体冻胶体系的成胶机理  21-23
    2.3.1 红外分析实验原理和方法  21
    2.3.2 实验设备  21
    2.3.3 实验结果分析  21-23
    2.3.4 丙烯酰胺单体冻胶体系成胶机理分析  23
  2.4 本章小结  23-25
第3章触变剂与水泥外加剂的配伍及显著性研究  25-34
  3.1 水泥外加剂对触变剂成胶性能的影响  25-27
    3.1.1 降失水剂对触变剂成胶性能的影响  25
    3.1.2 分散剂对触变剂成胶性能的影响  25-26
    3.1.3 降失水剂和分散剂同时加入对触变剂成胶性能的影响  26-27
  3.2 水泥外加剂加入方式及加量对触变剂成胶性能的影响  27-29
    3.2.1 降失水剂加入方式对触变剂成胶性能的影响  27
    3.2.2 分散剂的加入方式对触变剂成胶性能的影响  27-28
    3.2.3 提高引发剂加量对触变剂成胶性能的影响  28-29
  3.3 触变剂成分及外加剂对水泥浆触变性影响的显著性分析  29-33
    3.3.1 正交实验原理  29-30
    3.3.2 因素及相应水平选取  30
    3.3.3 实验结果及分析  30-33
  3.4 本章小结  33-34
第4章触变性水泥浆体系的开发及性能评价  34-59
  4.1 触变性水泥浆体系的配方研究  34-49
    4.1.1 触变性水泥浆体系的初步配方  34-35
    4.1.2 调整AM 加量时水泥浆体系的触变性能  35-37
    4.1.3 AM 加量为 3%时水泥浆体系的稠化性能  37-45
    4.1.4 AM 加量为 3%、SG 加量调整为 0.3%水泥浆体系的稠化性能  45-49
  4.2 触变性水泥浆体系的流变性能  49-51
    4.2.1 理论依据  49-50
    4.2.2 实验结果及分析  50-51
  4.3 触变性水泥浆体系的堵漏性能  51-53
    4.3.1 实验原理及装置  51-52
    4.3.2 实验结果及分析  52-53
  4.4 触变性水泥浆体系的其它性能  53-57
    4.4.1 触变性水泥浆体系的失水性能  53-54
    4.4.2 触变性水泥浆体系的稳定性能  54-55
    4.4.3 触变性水泥浆体系水泥石的强度性能  55-56
    4.4.4 触变性水泥浆体系水泥石的渗透率  56-57
  4.5 本章小结  57-59
第5章触变性水泥浆体系的现场试验  59-61
  5.1 港26-2-5 井的基本情况  59
  5.2 固井难点  59
  5.3 固井技术措施  59-60
  5.4 固井施工过程及固井质量  60
  5.5 本章小结  60-61
第6章结论  61-62
参考文献  62-65
攻读硕士学位期间取得的研究成果  65-66
致谢  66

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