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LMS-1中低溫抗鹽型油井水泥降失水劑

一、項目簡介油氣井固井作業(yè)中，強堿性水泥漿濾液大量滲入地層不僅會影響固井質(zhì)量，也會造成產(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，減少濾液對地層的傷害；防止水泥漿脫水，提高水泥石強度并可防止環(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，降失水劑的作用機理有以下幾種觀點：(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，對于這種材料，最初用作降失水劑的是膨潤土，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，缺點是配伍性差，尤其是對緩凝劑的選擇性很強，另外對水泥漿的稠度影響較大，產(chǎn)品性能對原料品種和質(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)量和價格方面的變通性比天然的大，生產(chǎn)的穩(wěn)定性也較強，然而缺點是產(chǎn)品多為液體，粉末固體生產(chǎn)成本相對較高。③ 成膜型水溶性高分子－無機鹽交聯(lián)體系，此類產(chǎn)品具有優(yōu)良的降失水效果，對水泥漿稠化時間幾乎沒有影響，配伍性很強，特別適用于中、低溫淡水水泥漿，生產(chǎn)成本較低。LMS-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)品具有抗鹽、對水泥漿稠化時間影響小、對水泥漿具有分散作用的特點。二、市場前景我國于八十年代初期開始對降失水劑進(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，總公司對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。LMS-1型中低溫抗鹽型油井水泥降失水劑具有適應(yīng)溫度范圍廣、可適應(yīng)淡水及海水，因此可廣泛使用于陸地、海洋固井施工作業(yè)，具有廣闊的市場空間。三、規(guī)模與投資中低溫抗鹽型油井水泥降失水劑適用溫度范圍寬(30℃~120℃)，因此廣泛適用于陸地淺井、中深井固井作業(yè)，可適用于G級、A級油井水泥，產(chǎn)品形態(tài)為液體，一般加量為5.0%~9%(BWOC)，可使API失水小于50mL/30min。市場價格約為1.4~1.6萬/噸，主要原材料價格為3000~5000元/噸產(chǎn)品。四、生產(chǎn)設(shè)備投資初期需要一臺可加熱反應(yīng)釜，如有一定經(jīng)濟基礎(chǔ)可進(jìn)一步購置產(chǎn)品檢測實驗設(shè)備，約6~7萬元。五、效益分析該產(chǎn)品市場價格約為1.4~1.6萬/噸，原材料價格約為原材料價格為3000 ~ 5000元/噸產(chǎn)品，人工、電費月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先支付入門費然后以賣出產(chǎn)品數(shù)量提成。七、其他1. 該產(chǎn)品主要性能特點：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A級、G級油井水泥。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)具體施工要求對產(chǎn)品加量進(jìn)行增減，對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，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) 與促凝劑或緩凝劑配合使用，可用于井底循環(huán)度為30℃~120℃的油氣井。6) 具有良好的抗鹽性，可抗飽和食鹽水。2. 建議配方：我們將針對不同的井況推薦以下水劑漿配方。水灰比：0.44 以上為各溫度段下推薦配方，現(xiàn)場施工前還應(yīng)根據(jù)井下具體情況如水質(zhì)、不同水泥材料等因素進(jìn)行施工前的化驗工作，確保施工安全。八、圖片抗鹽性能圖1為不同含鹽量下各溫度段水泥漿的失水情況（LMS-1加量為6%），可以看出當(dāng)濃度高達(dá)36％時LMS-1仍能夠?qū)⑺酀{失水控制在100mL左右。圖1 鹽水濃度對LMS-1失水性能的影響

河北工業(yè)大學(xué) 2021-04-13

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