国内外油井水泥降失水剂概述

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1、第22卷第2期钻井液与完井液Vol.22No.22005年3月DRILLINGFLUID&COMPLETIONFLUIDMar.2005文章编号:100125620(2005)0220054205国内外油井水泥降失水剂概述11222秦伟堂张宏军郑成胜王槐平孙在春(1.胜利石油管理局黄河钻井固井公司,山东东营;2.石油大学(华东)化学化工学院,山东东营)摘要综述了国内外油井水泥降失水剂的研究应用情况,包括过去和当前应用的降失水材料以及近年来最新研究开发的材料。这些材料包括颗粒材料、水溶性改性天然高分子和水溶性合成高分子材料,无机或有机颗

2、粒材料。水溶性天然高分子材料有纤维素、淀粉、木质素、褐煤、单宁、瓜尔胶、干酪素等。水溶性合成高分子材料性能优异、种类繁多,已成为研究热点。另外,对于油井水泥降失水剂的发展趋势谈了一些看法。关键词油井水泥水泥外加剂降失水剂综述中图分类号:TE256.6文献标识码:A[4,5]油井水泥降失水剂是一种能控制水泥浆中液相Burkhalter等选用一种有机粘土悬浮于纤向渗透性地层滤失,从而保持水泥浆有适当水灰比维素衍生物或丙烯酰胺类共聚物中,与一种液态烃的材料。固井时水泥浆只有保持较高的水灰比,才和一种聚酰胺类表面活性剂及分散剂共同使用。该能够

3、从套管泵送至井下,然后从环空返至恰当位体系不会引起水泥浆过度缓凝和沉淀,并且可以长[1]置。如果水泥浆大量“失水”,水泥浆的密度、稠化久储藏。[6]时间、流变性能随之改变,甚至不可泵送,就会导致Juppe等采用一种可以生物降解的医用白油固井失败;大量的水进入地层中也会对地层造成不作为载体,悬浮纤维素醚和由极性溶剂分散的高岭同程度的伤害。因此,在固井水泥浆设计中通常加土作油井水泥降失水剂。该体系无毒,可以生物降入降失水剂。解,对地层无伤害,是一种不影响环境的油田助剂。[7]Olaussen等在水泥浆中加入1%～30%的硅1颗粒材料酸胶体

4、悬浮液。硅酸胶体比硅灰具有更小的粒径(12最早用作水泥浆降失水剂的颗粒材料是膨润～10nm)和更大的比表面积(300～700m/g),在[2]土。这种粘土的颗粒尺寸极小,可以进入到水泥水泥浆中起降滤失、防气窜、稳定水泥浆浆体以及抗滤饼之间,降低滤饼的渗透性能,从而减少水泥浆的高温强度退化等作用。失水。用于水泥浆降失水的颗粒材料还有碳酸盐细2水溶性改性天然高分子聚合物粉、沥青、石英粉、火山灰、飞尘、硅藻土、硫酸钡细粉、滑石粉和热塑性树脂等。超细颗粒材料通常分天然高分子聚合物是依靠植物的光合作用生散于其它水溶性高分子溶液中,或者与其它材料

5、复成,可再生,具有价格低廉和可生物降解等特点,在[8]配使用。石油工业中应用很广泛。水溶性天然高分子聚合[3]Crinkelmeyer等将粒径为1～100μm的粘物开始是作为降滤失剂用于钻井液,后来才用于油土颗粒材料分散于水溶性羧甲基纤维素(或其它纤井水泥降失水。用于油井水泥降失水的天然水溶性维素衍生物)中,与一种多价金属阳离子共同作为水高分子聚合物有纤维素、淀粉、木质素、褐煤、单宁、泥浆或钻井液的降失水剂,在中温条件下应用效果瓜尔胶、干酪素等,这些天然产物一般以衍生物或改良好。性产物应用于油井水泥,与别的降失水材料复合应基金项目:胜

6、利石油管理局重点科技攻关项目部分成果。第一作者简介:秦伟堂,工程师,1969年生,1992年毕业于石油大学钻井专业,现在胜利石油管理局黄河钻井总公司固井公司研究所从事固井工程服务工作。地址:山东省东营市;邮政编码257064;电话(0546)8721172。第22卷第2期秦伟堂等:国内外油井水泥降失水剂概述55用的也比较多。由于天然产物诸多的优点,此类材的降失水性和分散性,有一定的耐热性和耐生物酶料的改性或复合应用成为材料研究的一大方向。解性能。在提高纤维素醚的使用温度方面,赵凤华、[10]2.1纤维素类孙国杰等利用羧甲基纤维素(CM

7、C)、水玻璃、甲醛、氯仿合成了一种新型降失水剂,具有良好的高温常用作油井水泥降失水剂的各种纤维素醚类,降失水性能和水泥浆流变性能。包括羧甲基纤维素(CMC)、羟乙基纤维素(HEC)、[11,12]在国外,Vijn等采用分子量降低后的乙氧羧甲基羟乙基纤维素(CMHEC)等。纤维素醚类材基化羟乙基纤维素作为油井水泥降失水剂,加入氧料具有良好的降失水性能,通过增加或减少其用量化镁作为温度稳定剂,使用温度可以提高到140℃总可以将水泥浆的失水量控制在一定的范围内。但[13,14]以上,该降失水剂对环境友好。Cowan介绍将是以上纤维素材料的加

8、入,会使水泥浆的稠度过大,一种表面活性剂加入到纤维素衍生物或乙烯聚合物导致搅拌和泵送十分困难。此类材料还具有一定的中作为油井水泥降失水剂,使水泥浆具有良好的流超缓凝现象,水泥浆不能在井下及时凝固,影响生变性能和降失水性能