温敏性缓释促凝剂研究

发布时间：2020-05-13 00:46

【摘要】：随着易采油气储量持续降低,油气勘探的主要方向转变为高温、高压的深部复杂油气藏。高温、高压的深部复杂油气藏在具备优异可采储量的同时也面临着固井难度的提升,是对固井技术提出的新挑战。深部复杂油气藏固井面临的是高温、高压、高酸(部分区块)、封固段长、环空间隙小等复杂问题,其中封固段的延长对水泥浆的性能提出了更高的要求,最重要的就是对水泥浆稠化时间的要求。长封固段跨越多个地层温度区间,不同温度下的水泥浆拥有不同的凝结时间,为了水泥浆的顺利泵送,缓凝剂的加量常常以井底最高温度点为设计基准,而对于长封固段顶部温度,缓凝剂的加量则是过量的,造成了油气井长封固段顶部和底部的凝结时间相差较大的超缓凝现象,这也是长封固段固井一直未能有效解决的固井技术难题之一。本文利用微胶囊技术,以能在水泥浆中稳定存在的酸类有机物Y2或醇类有机物Y3作为微胶囊壁材,将促凝剂完全包覆起来,在水泥浆的顶替泵送过程中保护促凝剂不与之发生接触,通过温度刺激一次性全部释放内部促凝剂,或通过水泥浆的碱性溶蚀微胶囊壁材逐渐释放内部促凝剂,加速封固段顶部井段水泥的水化反应,促使其快速凝结,从而缓解或解决长封固段顶部水泥浆超缓凝的问题。本文以水泥浆初终凝时间和水泥浆性能为基准优选出合适的促凝剂组合,通过定量分析对两种温敏性缓释促凝剂的最适制备方法进行探讨,以微胶囊包覆率为检测标准,分别考察了制备方法、超声波强度、超声波时间、乳化剂种类、乳化剂加量和壳核比6种变量;通过光学显微镜、SEM、XRD、红外光谱分析、钠离子浓度计、6速旋转粘度计、高温高压失水仪和高温高压稠化仪对两种温敏性缓释促凝剂的缓释性能和促凝效果的表征,形成结论如下:(1)本文通过定量分析并结合微胶囊囊壁材料理化性质和水泥浆工程性能优选出两种促凝剂组合,Na2S04:Na2C03:Na2Si03为1:2:2的促凝剂组合和Na2CO3:Na2SiO3为1:1的促凝剂组合,分别对应微胶囊囊壁材料酸类有机物Y2和醇类有机物Y3。(2)本文以水泥浆n值、k值、API失水量、稠化时间和24h水泥石强度为基准,在烃类混合物Y1、酸类有机物Y2、醇类有机物Y3和醇类有机物Y4中优选出对水泥浆工程性能影响不明显的酸类有机物Y2和醇类有机物Y3作为微胶囊囊壁材料。(3)通过定量分析,缓释促凝剂微胶囊HS1的最适制备方法为喷雾干燥法,最适配方为25g酸类有机物Y2与500mL无水乙醇共混,水浴加热至80℃,加入3%的乳化剂R2,按3:1的壳核比加入促凝剂组合,40kHz、600W超声分散25min;通过结构分析和定性分析,缓释促凝剂微胶囊HS1颗粒均匀,适用于循环温度80℃(4000m井深)的固井工况,酸类有机物Y2成壳前后化学成份未发生变化;当缓释促凝剂加量为5%时,水泥浆稠化时间从137min缩短到84min,50℃、24h水泥石强度增加了 9.64MPa。(4)通过定量分析,缓释促凝剂微胶囊HS2的最适制备方法为挤压法,最适配方为20g醇类有机物Y3与500mL去离子水共混,水浴加热至95℃,加入4%的乳化剂R2,按3:1的壳核比加入促凝剂组合,40kHz、600W超声分散25min;通过结构分析和定性分析,缓释促凝剂微胶囊HS2颗粒较分散,适用于循环温度95℃(5000m井深)的固井工况,醇类有机物Y3成壳前后化学成份未发生变化;当缓释促凝剂加量为5%时,水泥浆稠化时间从108min缩短到91min,50℃、24h水泥石强度增加了 7.41MPa。
【图文】：

图１－１技术路线图逡逑８逡逑

图２－１单一促凝剂对水泥浆初终凝时间的影响逡逑
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE256

【参考文献】

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本文编号：2661097