适用于长封固段固井的新型缓凝剂.pdf

第28卷增刊
钻井液与完井液
Vol 28(Supplement)
2011年11月
DRILLING FLUID COMPLETION FLUID
Nov.2011
文章编号:1001-5620(2011)S0-0010-03
适用于长封固段固井的新型缓凝剂
赵宝辉,邹建龙,刘爱萍,徐鹏
(中国石油集团海洋工程有限公司渤星公司,天津)
摘要为解决深井及超深井在高温条件下长封固段大温差时顶部水混浆超缓凝的难题,研制了新型合成缓疑
剂BCR-260L,该缓凝剂具有很好的耐高温性能,适用温度范围广,可满足70~180℃較宽温度范围内的固井需
求。缓凝剂BCR-260L对水泥石后竤强度发展基本无影响,在大温差条件下强度发展快,可以解决高温大温差条
件下水泥浆超缓凝难题,具有很好的推广应用前景。研制的缓疑剂BCR-260L已经在LG地区62井进行了现汤应用,
固井效果良好。
关键词固井;高温;大温差;水泥浆;缓凝剂;现场应用
中图分类号:TE256.6
文献标识码:A
在许多地质条件复杂的深井和超深井钴探中经99%的硅粉;嘉华G级油井水泥;自来水;氯化钠(工
常遇到长封固段固井问题;在开发井中有时为了节业级)。
约成本,减少套管层次,也要求进行较长封固段固
美国 Chandler公司生产的瓦楞搅拌器3070,胶
井。深井长封固段固井过程中,为满足高循环温度疑强度分析仪5265U,高温高压稠化仪8040D10。
下施工时间的要求,水泥浆中加入了大量的高温缓1.2实验方法
凝剂,当顶部水泥浆返到低静止温度范围后,由于
高温缓凝剂在低温下的超缓凝作用,易导致水泥长
水泥浆制备与失水量测定按照 API SPEC.10进
期不凝,在80~120℃的大温差下水泥浆超缓凝间行,稠化时间测定按照GB10238-2005进行。
题是固井作业面临的重要难题之一,该问题不但影1.3缓凝剂BCR-260L的制备
响固井质量,还在一定程度上增加了钻井周期。因
将胺基化合物、膦酸基化合物及磺酸基化合物
此开发出了一种新型缓凝剂BCR-260L,该缓凝剂等反应物装入反应瓶中,升温到一定温度,当反应
适用温度范围广,可满足70~180℃较宽温度范同物完全溶解后,向反应体系中滴加催化剂,待催化
固井需求,且在高温大温差条件下强度发展良好,剂滴加完毕后,再升温回流2h,得红褐色液态缓
没有超缓凝现象
凝剂BCR-260L。
1实验部分
2实验结果与讨
1.1实验材料及仪器
2.1缓凝剂BCR-260L的缓凝性能
胜濰G级油井水泥;缓凝剂BCR-260L和降失
为评价缓凝剂BCR-260L的适用温度范围,在
水剂BXF-200L,自制;粒径为0.100mm、纯度为70~180℃温度范围内选取了多个温度点,在高温
基金项目:中国石油集团海洋工程有限公司技术开发项目“新型合成高温缓凝剂的研究与应用”(2010ZW-07)的部分
研究内容。
第一作者简介:赵宝辉,高級工程师,博士,1976年生,2006年毕业于南开大学高分子化学与物理专业,现在从事油
井水泥外加剂研发及技术服务工作。地址:天市塘洁区津糖公路40号;郎政编码300451;电话(022)66310216;E-mail
baohuizhao(@126.comc
第28卷增刊
赵宝辉等:适用于长封固段固井的新型缓凝剂
高压稠化仪中进行了稠化实验,测试其缓凝性能,2.2缓凝剂BCR-260L的抗盐性能
结果见表1。所用水泥浆配方如下。
为了研究缓凝剂BCR-260L在含盐水泥浆中的
胜潍G级油井水泥+35%硅粉+56BXF-200L+缓凝性能,进行了120℃下不同盐水浓度及缓凝剂
BCR-260L,水灰比为0.44
加量对稠化时间的影响实验,结果见表2。
表1BCR-260L的缓凝性能
表2緩凝剂BCR-260L的抗盐性能
配方BCR-260L/
配方BCR-260L/%水质和化/min过min
Mpa
mn
mid
0,2
215
自来水
265
0.7
350
10%盐水284
120
200
15%盐水304
1.3
15%盐水321
1.7
120
372
注:实验条件为120℃、70MPa。
由表2可见,缓凝剂BCR-260L具有很好的
2.6
150
抗盐性能,在浓度为15%时仍然具有很好的缓凝
能力,但是10%和15%盐水配制的水泥浆稠化时
3.0
180
7
间均比自来水配制的水泥浆稠化时间长;通常在
10%~18%盐水配制的水泥浆与不加盐的水泥浆稠
由表1可知,BCR-260L具有很好的耐高温性化时间相差不多的,但从表2看出,相同缓凝剂加
能,在70~180℃内均能控制水泥浆稠化时间,且量时,随盐浓度的增加,稠化时间也增加,可能是
过渡时间短。
因为水泥水化反应在高温时与在低温环境时不同,
图1为110℃时水泥浆稠化时间与BCR260L且其他愛凝剂也有在120℃时加盐水泥浆的稠化时
加量之间的关系。从图1可知,缓凝剂加量和稠化间比不加盐水泥浆稠化时间长的现象。
时间具有线性关系,稠化时间易调节。图2为水
图3为135配方水泥浆在120℃时的稠化曲线,
泥浆在150℃时的稠化曲线,从图2可以看出,在从图3可以看出,含盐水泥浆稠化曲线平稳,无异
稠化过程中没有出现闪凝、鼓包等现象,稠化曲线常现象,且过渡时间短。
基本呈直角,可以满足高温深井固井施工要求。
200
360
40
,280
20
度
40
240
200
0.6
0
BCR-260L9%
图313“配方水泥浆在120℃时的稠化曲线
图1在110℃时稠化时间与BCR-260L加量的关系
2.3缓凝剂BCR-260L对水泥石强度的影响
表3为在低于稠化测试温度下,用胶凝强度分
80
160
析仪测得的水泥石强度数据,图4为11配方水泥
60
20
40
浆在70℃下的静胶凝强度曲线。由表3和图4可
20
40
以看出,缓凝剂BCR-260L配制的水泥浆在大温差
条件下强度发展良好,没有出现超缓凝、长期不凝
t/h
的现象,对水泥石后期强度发展影响较小,可以解
图2配方水泥浆在150℃时的稠化曲线
决长封固段顶部水泥浆长期不凝的难题