超高温缓凝剂DHTR400的性能研究.pdf

第33卷第4期
石油钻采工艺
Vo. 33 No 4
2011年7月
OIL DRILLING PRODUCTION TECHNOLOGY
July 2011
文章编号:1000-7393(2011)04-0052-03
超高温缓凝剂DHTR400的性能研究
孙水才王旭光
(大庆钻探工程公司,黑龙江大庆163453)
摘要:针对大庆油田勘探开发对超高温缓凝剂的需要,研制了抗200℃超高温缓凝剂DHTR400,介绍了DHTR400的合成
工艺,对其缓凝机理进行了研究;评价了DHTR400不同加量对水泥桨稠化时间的影响,考察了DHTR400对温度的敏感性以
及对抗压强度的影响。实验表明,DHTR400具有良好的抗温性能,稠化时间可调,对温度敏感性小;在高温条件下,水泥石抗
压强度发展迅速、平稳,并且具有较高的水泥石抗压强度。
关键词:超高温;缓凝剂;油井水泥;固井
中图分类号:TE245
文献标识码:A
Performance study on ultra-temperature retardant DHTR400
JN Yongcai, WANG Xuguang
Drilling Ex
Abstract: In order to fulfill oilfields demand for developing the super-high temperature retardant, the recipe DHTR400 resisted 200
degree has been tested. This paper studies the synthetic process for DHT R400, the mechanism of delayed coagulation and then evaluates
the effect of DHTR400 with va ous addition on mud thinking time, meanwhile, the sensitiity of HTR40O the emperature and
its eftect on compressive strength have also been inspected. The results indicate that DHTR 400 is characterized by well temperature
resistance ability, flexible thicking time, and little sensitivity to temperature. Under the condition of high temperature, the compressive
strength of cement develops fast and smoothly, and features relatively high compression strength for cement rock
Key words: extraordinarily high temperature; retardant; oil well cement; cementing
为了实现大庆油用油气当量“稳产4000万吨”要,迫切需要一套超高温水泥浆体系。配套超高温
的战略目标,油田勘探开发在不断深入,探井逐渐加外加剂是体系研究的基础,尤其是超高温缓凝剂。
深,其油气层具有埋藏深、井底温度高等特点,如葡
深1井井深5500m,井底静止温度达220℃;古龙
超高温緩凝剂DHTR400的制备与緩凝机理
1井井深6300m,井底静止温度达232℃,预计在井1.1DHTR400的制备
深为7000m时,井底静止温度将达到242~258℃,
利用新型耐盐抗高温单体AMPS为主要结构
循环温度也将达到190~210℃。
单元,与其他两种乙烯系单体进行共聚反应,3种单
大庆油田在抗循环温度180℃以下各温度段,体中和到pH値为6.5~75后加入反应器,通氮
已有多种相对应的水泥浆体系,如姜宏图い等研制段时间除去氧气,同时水浴加热到70℃稳定0.5b。
的DHL抗高温胶乳水泥浆体系,适用的循环温度为加人适量的引发剂、抗氧化剂,维持温度,搅拌反应
170℃。为了进一步满足油田超高温井固井施工需6h,得到抗高温缓凝剂A。在抗高温缓凝剂A中
作者简介:孙永才,1964年生。1987年毕业于大庆石油学院钻井工程专业,现从事钻井技术与管理工作,高级工程师。电话
0459-5935898E-mail:sunyc005(@cnpc.com.cn
孙永才等:超高温缓凝剂DHTR400的性能研究
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加人一定比例的耐高温助剂即得到超高温缓凝剂现出较好的线性关系,超高温缓凝剂DHTR400的
DHTR400。
稠化时间可调性良好,能够根据不同要求,调整
1,2DHTR400缓凝机理
DHTR400加量来满足固井施工需求。
超高温缓凝剂DHTR400是由含多种极性基团
图1为表1的6#配方在200℃、120MPa试验
的聚合物与一定比例的耐高温助剂混合而成。当超条件下的稠化曲线。从图1可以看出,水泥浆初始
高温缓凝剂DHTR400加入到水泥浆中,DHTR400稠度约为20Bc,曲线走势平稳,直角稠化,有利于
中的极性基团(磺酸盐基团、耐高温助剂)具有极强防止环空油气水窜
的抑制作用,这些极性基团在CS-H、Ca(OH)2表
面形成极为致密的结构2,延长了成核结晶时间,
延缓了水泥颗粒的水化速度;此外,超高温缓凝剂
DHTR400中的两种乙烯系单体中含有羟基(OH)、
酮基(C=O)等活性基团,可以使聚合物线团吸附
鼷40
于水泥颗粒表面,起到阻止水渗入的作用。在上述共
同作用下,使得超高温缓凝剂DHTR400的缓凝特性
更加有效、稳定,比常规的缓凝剂能耐更高的温度。
时间/h
图16#配方在200℃、120MPa试验条件下的稠化曲线
2DHTR400的室内性能评价
2.3,2DHTR400对温度的敏感性考察了DHTR400
1实验仪器
在150-210℃范围内对温度的敏感性,见图2。可以
高温高压稠化仪8240、高温高压养护釜7375、看出,超高温缓凝剂DHIR400对温度敏感性小,将
静胶凝强度分析仪5265,仪器均为美国千德乐公司
HIR400加量恒定在某一数值,如1.5%,随温度变
生产
化,水泥浆稠化时间变化平稳,温度降低,稠化时间逐
2.2实验材料及实验方法
渐增加,未出现水泥浆稠化时间倒挂,稠化时间骤增
材料:实验室合成超高温缓凝剂DHTR400、大殊减的现象。同时,也说明超高温缓凝剂 DATR400
连G级油井水泥、石英砂(200目)。
有较宽的温度适用范围。在温度为150℃和210℃
方法:水泥浆制备及各性能评价方法按照GB/时,稠化时间分别为484min和279mi,由此可见,不
T19139-2003规定的方法进行。
会出现水泥浆返至低温区域(水泥面)的超缓凝问题,
2.3性能评价
也不会出现水泥浆遇异常高温区域的早凝问题,可确
2.3.1DHTR400加量对稠化时间的影响不同保固井施工顺利安全完成
DHTR400加量下的水泥浆稠化时间见表1。由表1
可知,加有超高温缓凝剂DHTR400的水泥浆稠化
600
时间随其加量的增