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固井用高温缓凝剂的研究与应用

凌勇 于倩倩 马如然 李小林 张呈星 郑其林 林志辉

凌勇,于倩倩,马如然,等. 固井用高温缓凝剂的研究与应用[J]. 钻井液与完井液,2023,40(2):209-215 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2023.02.009
引用本文: 凌勇,于倩倩,马如然,等. 固井用高温缓凝剂的研究与应用[J]. 钻井液与完井液,2023,40(2):209-215 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2023.02.009
LING Yong, YU Qianqian, MA Ruran, et al.Study and application of a high temperature retarding agent for well cementing[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2023, 40(2):209-215 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2023.02.009
Citation: LING Yong, YU Qianqian, MA Ruran, et al.Study and application of a high temperature retarding agent for well cementing[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2023, 40(2):209-215 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2023.02.009

固井用高温缓凝剂的研究与应用

doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2023.02.009
基金项目: 渤海钻探博士创新基金项目“抗温240 ℃油井水泥降失水剂、缓凝剂分子结构设计及合成工艺研究”(2022BC72F)
详细信息
    作者简介:

    凌勇,工程师,1988年生,毕业于中国石油大学(北京)应用化学专业,现在从事固井水泥浆及外加剂的研究工作。电话 (022)25961706;E-mail:ling_yong@cnpc.com.cn

  • 中图分类号: TE256.6

Study and Application of a High Temperature Retarding Agent for Well Cementing

  • 摘要: 针对油井水泥常用的AMPS/IA共聚物类缓凝剂在130~150 ℃区间易出现稠化时间“倒挂”现象,影响固井施工安全和固井质量的问题。通过AMPS和IA单体进行自由基溶液共聚,在共聚过程中与乙二胺四乙酸二钠EDTA-2Na、十六烷基三甲基氯化铵CTAC复配,研制了一种可防止高温稠化时间倒挂的缓凝剂BH-R103L,并对其综合性能进行了评价。评价结果表明:BH-R103L具有可靠的抗温及调凝效果,加有BH-R103L的水泥浆体系在120~150 ℃范围内稠化时间可调,150 ℃下加量为2%(BWOC)时,水泥浆的稠化时间大于300 min,稠化时间与加量呈线性关系,稠化时间倒挂现象消除、初始稠度低、温度和加量敏感性小、稠化线形正常、与AMPS类高温降失水剂配伍性良好,能抑制高温浆体“包心”现象,在60 ℃下养护的水泥石抗压强度发展快,其他综合性能均满足固井施工要求。BH-R103L在四川泸州区块泸203H153平台深井页岩层进行了现场应用,声幅测井检测封固段固井质量合格。

     

  • 图  1  不同温度下BH-R103L加量与水泥浆稠化时间的关系

    图  2  BH-R103L 加量为2.0%的 水泥浆稠化曲线(140 ℃)

    图  3  BH-R103L加量为1.0%时不同温度下的水泥浆稠化曲线

    图  4  泸 203H153-xx井领浆的稠化曲线

    图  5  泸 203H153-xx井尾浆的稠化曲线

    表  1  缓凝剂中EDTA-2Na和CTAC加量对水泥浆的影响

    EDTA-2Na/%CTAC/%T/℃稠化线形t稠化/min
    0.150130鼓包170
    140鼓包、台阶153
    150鼓包141
    00.8130正常122
    140正常140
    150正常146
    0.121.0130正常189
    140正常162
    150正常143
      注:水泥浆配方:药王山G级水泥+35%硅粉+5%降失水剂BH-F201L+1%BH-R103L+水,密度为1.90 g/cm3
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    表  2  温度和加量变化对BH-R103L缓凝性能的影响

    BH-R103L/gT/℃P/MPat过渡/mint稠化/minR/%
    5.41306561729.0
    6.0130655189
    6.61306552016.4
    6.01356731747.9
    6.01256261984.5
      注:水泥浆配方:药王山G级水泥+35%硅粉+5%降失水剂BH-F201L+BH-R103L+水,密度为1.90 g/cm3
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    表  3  BH-R103L与常用降失水剂的配伍性能

    降失水剂BH-R103L/%FLAPI/mL初始稠度/Bct稠化/min
    BH-F201L038
    13611189
    24010342
    338
    HX-12L042
    13813177
    23611325
    336
    G33S028
    13413182
    23816331
    336
    DRF-1S036
    13615196
    23416348
    340
      注:水泥浆配方:药王山G级水泥+35%硅粉+降失水剂+缓凝剂+水,密度为1.90 g/cm3。其中,液体降失水剂加量为5%,固体降失水剂为3.5%,实验温度为130 ℃
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    表  4  加有BH-R103L的水泥浆流变性能

    BH-R103L/
    %
    Τ/
    φ100φ 200φ 300nK/
    Pa·sn
    流动度/
    cm
    02762801090.512.2621
    2.02754651000.561.5522
    01303549670.590.8823
    1.01303044580.600.7024
    2.01302939590.650.5324
    2.51502331480.670.3824
      注:水泥浆配方:药王山G级水泥+35%硅粉+5%降失水剂BH-F201L+x%BH-R103L+自来水,密度为1.90 g/cm3
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    表  5  BH-R103L对水泥石抗压强度的影响

    BH-R103L/
    %
    TBHCT/
    t稠化/
    min
    P养护/
    MPa
    p24 h/
    MPa
    60 ℃顶部抗压强度/MPa
    24 h48 h72 h
    1.51203132130.114.522.323.5
    2.01303422131.612.117.921.7
    2.01403112134.5
    2.51503622136.29.615.820.1
      注:水泥浆配方:药王山G级水泥+35%硅粉+5%降失水剂BH-F201L+x%BH-R103L+自来水,密度为1.90 g/cm3
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    表  6  掺有BH-R103L的水泥浆综合性能

    TBHCT/
    BH-R103L/
    %
    流动度/
    cm
    FL/
    mL
    t稠化/
    min
    t过渡/
    min
    游离液/
    %
    沉降稳定性/
    g·cm−3
    p48 h/
    MPa
    1101.02134296800.0125.2
    1201.5223228360026.9
    1302.0223630140026.1
    1402.52340330500.0125.4
    1502.72334313300.0129.3
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-11-11
  • 修回日期:  2022-12-23
  • 刊出日期:  2023-03-30

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