偏高岭土加入钻井液对固井二界面胶结性能的影响及机理研究
本文选题:偏高岭土 + 钻井液 ; 参考:《西南石油大学》2016年硕士论文
【摘要】:固井过程中,由于固井二界面胶结性能不良导致井筒环空封隔失效,严重影响油气井生产寿命,增加井筒安全风险,后期修井、弃井成本巨大。为此,人们针对提高固井二界面胶结性能提出了多功能钻井液技术和MTC (Mud to Cement)技术。但是,多功能钻井液技术严重影响钻井液性能,成本高、浪费大;MTC技术工艺复杂,废液处理困难,对环境影响较大。针对上述问题,本研究通过实验探索了加入人造地质聚合物偏高岭土后,钻井液流变性、滤饼厚度、滤失性、沉降稳定性等工程性能,并通过SEM、EDS、XRD和FT-IR等检测手段研究和讨论了含有偏高岭土的钻井液对固井二界面胶结性能的影响及作用机理。钻井液常规工程性能测试结果表明,在较低加量下(5-25%),较相同加量重晶石,偏高岭土对钻井液流变性、滤失性、滤饼厚度、沉降稳定性及老化性的影响更加明显,但各项性能参数均在允许范围内。其中,偏高岭土加入钻井液后,有助于减小钻井液滤失量,形成更薄的滤饼,提高钻井液体系稳定性;偏高岭土对钻井液性能的影响呈现规律性,随偏高岭土粒径变化、加量变化,钻井液各项性能参数均呈现明显的规律性。固井二界面胶结强度测试结果表明,偏高岭土作为外掺料代替重晶石加入钻井液,二界面胶结强度明显提高。材料规格、加量,养护温度以及钻井液冲洗时间都是偏高岭土加入钻井液对二界面胶结强度的影响因素。其中,当养护温度和冲洗时间一定时,MK-800的加量≥20%,二界面胶结强度提高超过500%;随养护温度升高,加入偏高岭土的钻井液形成的二界面胶结强度也增大;随钻井液对二界面的冲洗时间增加,二界面胶结强度增大。机理分析表明,1)偏高岭土加入钻井液后,在钻井液与二界面循环接触的过程中参与二界面沉积,成为了钻井液滤饼的重要组成成分;2)含有偏高岭土的钻井液滤饼与水泥浆水化环境之间存在交互作用,水泥水化过程中产生的Ca(OH)2与偏高岭土的Al、Si的氧化物发生反应,生成了具有非晶特性的凝胶产物;3)由于水泥水化反应与含有偏高岭土的滤饼的活化反应,滤饼与水泥石之间通过凝胶产物相互连接,是固井二界面胶结性能得到提升的主要原因。本研究中,偏高岭土在较低加量下,对钻井液工程性能的影响满足工程要求,同时能够显著提高固井二界面胶结强度,有望克服多功能钻井液技术和MTC技术的缺陷,成为改善固井二界面胶结性能的新技术。此外,该技术成本低廉、可靠性高、对环境友好,研究价值可观。
[Abstract]:In the process of cementing, due to the bad Cementing Performance of the two interface of cementing, the failure of the wellbore sealing separation, which seriously affects the production life of the oil and gas wells, increase the risk of wellbore safety, and later repair the well, the cost of the well abandonment is huge. Therefore, the multifunction drilling fluid technology and the MTC (Mud to Cement) technology are put forward to improve the cementing performance of the cementing well. Multi-function drilling fluid technology seriously affects drilling fluid performance, high cost and great waste, MTC technology is complicated, waste liquid is difficult to treat and has great influence on the environment. In this study, this study explored the engineering properties of drilling fluid flow degeneration, filter cake thickness, filter loss and settlement stability after adding artificial geopolymer to high ridge soil. SEM, EDS, XRD and FT-IR were used to study and discuss the effect of drilling fluid containing metakaolin on Cementing Performance of cementing two interface and its mechanism. The influence of thickness, settlement stability and aging property is more obvious, but all the performance parameters are within the allowable range. Among them, the addition of the drilling fluid to the drilling fluid can help to reduce the filtration loss of drilling fluid, form a thinner filter cake and improve the stability of the drilling fluid system; the effect of the ridge on the performance of drilling fluid is regular, with the grain of kaolin The performance parameters of the drilling fluid have obvious regularity. The cementing strength test results of the two interface cementing strength show that the two interface cementation strength of the metakaolin as the outer admixture instead of the barite added to the drilling fluid is obviously improved. The material specification, the addition amount, the curing temperature and the drilling fluid washing time are all the metakaolin. The influence factors of drilling fluid on the cementation strength of the two interface, among them, when the curing temperature and time are fixed, the addition of MK-800 is more than 20%, the cementation strength of the two interface is increased by more than 500%, and the two interface cementation strength formed by the drilling fluid adding the ridge soil increases with the increase of curing temperature, and the time for the washing of the two interface increases with the drilling fluid two. Two The interfacial cementation strength increases. The mechanism analysis shows that, after the drilling fluid is added to the drilling fluid, it participates in the two interface deposition during the cyclic contact between the drilling fluid and the two interface, and has become an important component of the drilling fluid filter cake; 2) there is interaction between the drilling fluid filter cake containing the high ridge soil and the hydration environment of the cement slurry, and the cement hydration is over. The Ca (OH) 2 produced in the process reacts with the oxides of Al and Si in the metakaolin and produces the gel products with amorphous properties; 3) the interaction of the filter cake and the cement stone through the gel products is the main reason for the enhancement of the cementing performance of the two interface of the cementing area. In this study, the effect of the metakaolin on the engineering performance of the drilling fluid satisfies the engineering requirements under low addition, and it can also significantly improve the cementing strength of the two interface. It is expected to overcome the defects of the multi-functional drilling fluid technology and MTC technology, and become a new technology to improve the cementing ability of the two interface of cementing. In addition, the technology is cheap and reliable. High, friendly to the environment and considerable research value.
【学位授予单位】:西南石油大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TE254
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,本文编号:2115165
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