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HMS-1高溫抗鹽油井水泥降失水劑

一、項(xiàng)目簡(jiǎn)介油氣井固井作業(yè)中，強(qiáng)堿性水泥漿濾液大量滲入地層不僅會(huì)影響固井質(zhì)量，也會(huì)造成產(chǎn)層污染。在油井水泥中添加降失水劑是目前最經(jīng)濟(jì)有效的一種解決方法。其主要作用在于：減少水泥漿的濾失量，提高頂替效率，減少濾液對(duì)地層的傷害；防止水泥漿脫水，提高水泥石強(qiáng)度并可防止環(huán)空橋堵，層間竄流。在油井水泥中添加降失水劑是目前最經(jīng)濟(jì)有效的一種解決方法。隨著鉆井技術(shù)的進(jìn)步，給固井作業(yè)提出了更高要求。一般來說，降失水劑的作用機(jī)理有以下幾種觀點(diǎn)：(1)提高水泥漿粘度，使之不宜脫水；(2)提高水泥漿靜切力，一旦靜止即發(fā)生膠凝，既不產(chǎn)生靜壓，又不傳遞外壓；(3)粒度大小分布不同的顆粒材料，堵塞地層空隙或微孔；(4)使水溶性聚合物吸附于水泥顆粒表面，形成吸附水化層，造成水泥顆粒橋接進(jìn)而生成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，束縛更多的自由水，堵塞水泥內(nèi)部空隙，降低水泥濾餅的滲透性。(5)通過物理或化學(xué)交聯(lián)使聚合物與無機(jī)物在一定壓力下成膜，阻止水泥漿濾液的濾失。根據(jù)這幾種原理，可作油井水泥降失水劑的只有三種：① 固體顆粒材料，對(duì)于這種材料，最初用作降失水劑的是膨潤(rùn)土，它是以極小的顆粒進(jìn)入濾餅并鑲嵌在水泥顆粒之間，而使濾餅結(jié)構(gòu)致密，滲透率降低，屬于這類材料還有瀝青、石灰石粉、熱塑性樹脂等。均可用作降失水劑，此類產(chǎn)品的主要特點(diǎn)是：降失水效果顯著、具有很好的抗溫性，如磺化的酚醛樹脂，缺點(diǎn)是配伍性差，尤其是對(duì)緩凝劑的選擇性很強(qiáng)，另外對(duì)水泥漿的稠度影響較大，產(chǎn)品性能對(duì)原料品種和質(zhì)量的依賴非常大。② 水溶性高分子聚合物，對(duì)于這種材料目前發(fā)展最快，主要原因是，合成聚合物具有高效性，用較小的劑量即可起到相同的天然化合物所起不到的作用。其次，合成聚合物具有既可以提供多種品種和規(guī)模，也可以提供具有多種性能和功能的產(chǎn)品。此外，合成聚合物在質(zhì)量和價(jià)格方面的變通性比天然的大，生產(chǎn)的穩(wěn)定性也較強(qiáng)，然而缺點(diǎn)是產(chǎn)品多為液體，粉末固體生產(chǎn)成本相對(duì)較高。③ 成膜型水溶性高分子－無機(jī)鹽交聯(lián)體系，此類產(chǎn)品具有優(yōu)良的降失水效果，對(duì)水泥漿稠化時(shí)間幾乎沒有影響，配伍性很強(qiáng)，特別適用于中、低溫淡水水泥漿，生產(chǎn)成本較低。HMS-1為水溶性聚合物型降失水劑，通過在共聚物中引入具有抗鹽、水化能力強(qiáng)、抗溫的功能基團(tuán)，并通過先進(jìn)的生產(chǎn)工藝得到不同分子量分布的共聚物，從而使產(chǎn)品具有耐溫、抗鹽、對(duì)水泥漿稠化時(shí)間影響小、對(duì)水泥漿具有分散作用的特點(diǎn)。二、市場(chǎng)前景我國(guó)于八十年代初期開始對(duì)降失水劑進(jìn)行研究和應(yīng)用，發(fā)展速度很快，1986年僅使用59噸，1992年增至857噸，并且需求量逐年增加，使用降失水劑所帶來的保證固井施工安全、保護(hù)油氣層已經(jīng)得到各油田的共識(shí)，總公司對(duì)降失水劑的使用也越加嚴(yán)格，2003年頒布的新的石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 6544-2003對(duì)不同固井施工作業(yè)中水泥漿失水性能進(jìn)行了詳細(xì)的規(guī)定，因此生產(chǎn)、開發(fā)油井水泥降失水劑具有廣闊的應(yīng)用市場(chǎng)。三、規(guī)模與投資廣泛適用于陸地、海洋深井、超深井固井作業(yè)，可適用于G級(jí)、H級(jí)油井水泥，一般加量為5%~9%(BWOC)，可使API失水小于50mL/30min。市場(chǎng)價(jià)格約為1.6~1.7萬/噸，主要原材料價(jià)格為3000~5000元/噸產(chǎn)品。四、生產(chǎn)設(shè)備投資初期需要一臺(tái)可控溫反應(yīng)釜，如有一定經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)可進(jìn)一步購(gòu)置產(chǎn)品檢測(cè)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，約6~7萬元。五、效益分析該產(chǎn)品市場(chǎng)價(jià)格約為1.6~1.7萬/噸，主要原材料價(jià)格為3000~5000元/噸產(chǎn)品，人工、電費(fèi)約200元/噸產(chǎn)品。六、合作方式可以以下兩種方式進(jìn)行：①一次性買斷；②先支付入門費(fèi)然后以賣出產(chǎn)品數(shù)量提成。七、其他該產(chǎn)品主要性能特點(diǎn)：1) 產(chǎn)品外觀為淺黃色液體，無毒、無嗅，不污染環(huán)境。2) 適用于符合API標(biāo)準(zhǔn)的H級(jí)、G級(jí)油井水泥。3) 加量為5%~9％可使API失水小于50mL/30min，由于引入了新的功能基團(tuán)，因此改變了以往市售聚合物降失水劑類產(chǎn)品過緩凝現(xiàn)象，因而可根據(jù)具體施工要求對(duì)產(chǎn)品加量進(jìn)行增減，對(duì)水泥漿性能無不利影響。4) 由于產(chǎn)品具有不同分子量分布的特點(diǎn)，因而其自身具有分散性，常規(guī)施工可不加或少加分散劑。5) 與緩凝劑配合使用，可用于井底循環(huán)度為≥120℃的油氣井。6) 具有良好的抗鹽性，可抗飽和食鹽水。

河北工業(yè)大學(xué) 2021-04-13

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