泥浆转化为水泥浆固井技术VIP免费

第18卷第4期1996年11月西南石油学院学报JournalofSouthwestPetroleumInstituteVol.18No.4Nov1996泥浆转化为水泥浆(MTC)朱和平(图书馆)摘要MTC技术是一项新技术。它把钻井液转化成水泥浆用来固井,可改善水泥环的层间封隔能力,提高环空内泥浆的顶替效率,降低固井成本。文中介绍了MTC技术的发展概况,泥浆转化的四种方法,MTC水泥浆的设计,MTC的技术、经济优势,以及MTC技术的应用范围。主题词钻井泥浆;水泥浆设计;固井;固化钻井泥浆中图法分类号TE256①1MTC发展概况把钻井液转变成水泥浆固井,已是石油工业50来感兴趣的课题。改善套管与井壁间的环空地层隔离,一直是追求该项技术的主要原因。自本世纪50年代后,人们开始研究用钻开地层的钻井液转化为水泥浆进行固井的方法。1970年,Wyant等提出了一种以波特兰水泥为基本组分的配方,该配方很复杂,并对温度十分敏感,分散性较差,但还是被一些油田所采用。1975年,Miller等提出了另一种配方,是利用以镁为基本组分的钻井液,它的应用限定于一种特殊的镁基钻井液。泥浆转化为水泥浆最早的实例是Novak于1985年提出的。80年代末,美国壳牌开发公司致力于研究矿渣转化技术,1991年开始在施工现场使用这一工艺,尔后又将该技术应用于具有风险性的井上,在技术和效益上都获得成功。由于性能优异的分散剂和有机促凝剂的开发,高炉矿渣泥浆转化技术的采用,现已形成了以Wilson为代表的波特兰水泥转化技术和以Cowan为代表的矿渣转化技术,使MTC技术具有真正的工业实用意义。在某些应用场合下,MTC技术可以完全代替波特兰水泥固井。2泥浆的转化方法泥浆转化为水泥浆又称为固化钻井泥浆技术,是一种在环空内可转变成可固结材料的钻井泥浆进行钻井和固井的方法。国外主要采用以下四种方法:(1)直接采用水泥或活性硅质材料配制钻井泥浆,当钻井结束进加促凝剂或激活剂,使其固结。优点是泥饼也能很好地固结,缺点是这种泥浆密度太高,影响钻速。(2)采用普通钻井泥浆,这种钻井泥浆具有适量的可水化材料,当钻至一定深度后,加入水泥分散剂和促凝剂,使勘大化,优点是不会影响钻井速度,缺点是泥饼不能固结,强度发展慢,水泥在泥浆里的分散均匀性差。(3)用可交联聚合物。如交联剂、粘土和其它必要材料配成可供钻井是循环的泥浆,固①1995—12—29收稿井时用一特殊设备对环空内的泥浆用放射源进行辐射,使钻井泥浆固结。优点是泥饼及泥浆都能形成强度很高的固结材料,缺点是成本很高。(4)使用普通的水基泥浆。先用氧化钙和活化剂处理,然后加高炉矿渣(BFS),大约每m3加入114～1427kg,形成密度为1198～2379kg/m3的BFS—泥浆混合物,可使泥浆固化。其优点是稠化时间变为可调,强度发展较快,形成强度较高的整体材料,大大改善了地层隔离。3MTC水泥浆的设计MTC的配方设计与波特兰水泥浆相仿,首先进行室内试验,任何适用于配制波特兰水泥浆的原则及评价方法同样适用于MTC的配制。这些项目包括流动度、流变性能、稠化时间和抗压强度,以及滤失和析水性能。3.1水泥浆密度浆液密度在满足现场注水泥作业和所需抗压强度的条件下,宜选用适当低一些的密度值,这样有利于控制流变性和提高泥浆的利用率。一般情况下,用作填充水泥的MTC水泥浆,BFS—混合浆液的浓度在100～175lb/bbl之间,而在油管/生产套管固井,用作注水泥尾浆时,则要求BFS或水泥的浓度达到200～350lb/bbl。3.2流变性能泥浆的流变性,是通过泥浆稀释剂(分散剂)或一般泥浆增稠剂来调节的。可分为:①化学稀释剂或反絮凝剂;②加水稀释;③化学稀释与加水稀释结合等三种方法。如果原浆中的固相含量较低,可单独使用化学稀释剂;在低温情况下或由聚合物配成的泥浆,就加水稀释;而对速凝剂含量较高的分散式灰浆,经常采用化学稀释和加水稀释相结合。据报道,目前控制流变性最好的分散剂是磺化苯乙烯和马来酸酐聚合物以及甲酰胺和其衍生物。3.3稠化时间和抗压强度泥浆转化液的稠化时间和抗压强度是由分散剂和添加的促凝剂来控制调整的。促凝剂缩短了波特兰水泥转化液的凝固时间,加快了高炉矿渣的水化,使其稠化时间可在一小时至数小时范围内调节,缩短了早期抗压强度的形成时间。通常在泥浆中加入BFS及肿凝剂会使砂浆的塑性粘度、屈服值及胶凝强度比原浆高,而常用的木...