新型触变性水泥浆触变荆的研制.PDF

第32卷 第6期 钻 采 工 艺 V01．32 No．6 DRILLING＆PR0DUCT10NTECHN0L0GY ·103 · 新型触变性水泥浆触变荆的研制 姜林林，王瑞和，步玉环 (中国石油大学石油工程学院 ·华东) 姜林林等．新型触变性水泥浆触变剂的研制．钻采工艺，2009，32(6)：103—106 摘 要：对改善水泥浆触变性机理进行调研分析的基础上，建立了一种新型水泥浆触变剂体系。考察了矿化 度与高pH值对该新型触变剂体系成胶性能的影响，对水泥浆添加剂对新型触变剂体 系性能影响进行实验，并结合 正交实验方法得到了触变剂体系的配方。利用滞后环法 以及 固井水泥浆 API标准对强触变性水泥浆的触变性和 常规性能进行 了评价实验，认为水泥浆降失水剂对触变剂体系的成胶性能影响不大，水泥浆分散剂抑制触变剂体 系成胶，但可以通过调整新型触变剂体系引发剂的加量改善触变剂体系的成胶性能；触变剂体系加入水泥浆中，水 泥浆具有较强的触变性能，流动性较好，稠化时间比常规水泥浆延长，75℃、30rain失水量为81ml，24h抗压强度 为 19．4MPa，均满足 固井质量要求。 关键词 ：触变水泥浆；新型触变剂 ；触变性 ；水泥浆性能；水泥石性能 中图分类号 ：TE256．6 文献标识码 ：A DOI：10．3969／j．issn．1006—768X．2009．06．032 现场实践证明，触变水泥浆具有剪切作用下胶 剪切力停止，体系重新形成网络结构，若再静止又重 凝结构被破坏 以及静止后胶凝结构快速恢复的特 新凝固，从而改善水泥浆的触变性能。 性，是封堵漏层和防止气窜的有效手段 ¨¨1¨2j。触变 2．强触变性水泥浆触变剂的研究思路 性水泥浆体系主要 由水泥和触变剂组成，制备触变 通过调研发现调剖堵水中常见的聚丙烯酰胺类 水泥的关键是触变剂的选择及合理使用。国内外研 堵剂均为具有网络结构的冻胶型堵剂 卜J，结合 究过的水泥浆触变剂有硫酸铝／硫酸亚铁体系、钛螯 水泥浆触变剂作用机理分析，可以得到将冻胶型堵 合物／水溶性纤维素衍生物体系、混合金属层状氢氧 剂引入到水泥浆作为触变剂在理论上是可行的。然 化物／改性纤维素体系等 卜 。已有的触变剂在 而水泥浆均为高矿化度流体，将聚丙烯酰胺类冻胶 改善水泥浆触变性以及对水泥浆 、水泥石的性能影 应用于水泥浆中最大的障碍在于高矿化度会增大其 响方面存在不足：①触变水泥浆的触变性能较差；② 主要成分聚丙烯酰胺的空间位阻，使其不易成胶。 25cC、0．7MPa下水泥浆失水量约 300ml，75℃、7 为此，本文将采用一种以单体为主要成分的成胶体 MPa下水泥浆失水量约 1500ml；( 5℃、24h水泥 系作为水泥浆触变剂，可以避免空间位阻对其成胶 石抗压强度低于 14MPa；④高温和低密度水泥浆 的抑制作用，并且能在一定的反应条件下形成较高 中，不易获得触变性 ，不易控制胶凝强度的发展 。笔 强度的冻胶，将其作为水泥浆触变剂在理论上是可 者在对水泥浆触变剂作用机理进行分析的基础上， 行的。这里考察了该触变剂体系在高矿化度：、高pH 研制 了一种使水泥浆具有强触变性的水泥浆触变 下成胶性能，并对新型触变水泥浆配方进行了优化， 剂。 从而得到强触变性水泥浆体系。 新型触变剂体系将采用 AM单体作为主触变 一 、触变剂的研究思路及实验方法 剂，有机交联剂 (DS)与引发剂过硫酸钾 (KPS)为