低温MTC固井工艺技术研究

2014-03-02

中国新技术新产品 2014年13期

（新疆贝肯能源工程股份有限公司化工项目部，新疆克拉玛依市 834000）

低温MTC固井工艺技术研究

马智

（新疆贝肯能源工程股份有限公司化工项目部，新疆克拉玛依市 834000）

MTC固井技术是利用钻井施工中，要废弃的完井泥浆的降失水性和悬浮性，通过加入廉价的高炉水淬矿渣，激活剂，激活助剂，必要时再加入少量的分散剂、缓凝剂、降失水剂，使完井泥浆转化为性能完全可以和油井水泥浆相当或更好的一种新型固井技术，该转化的泥浆固化液流动性能好，稠化时间易控，具有低失水、微触变性能，稳定性好等特点，其固化体具有良好的抗腐蚀及抗高温老化性，由于该泥浆固化液是由废弃泥浆转化而来，所以和泥浆具有较好的相容性，从而可以达到顶替效率100%的效果，提高固井质量。

MTC；矿渣；矿渣激活剂

MTC固井技术，也称钻井液（泥浆）转化为水泥浆固井技术，该技术只需通过加入廉价的高炉水淬矿渣、激活剂、激活助剂及少量添加剂即可保证良好的固井液性能，直接成本要明显低于同等性能的油井水泥浆；它既可用常规的注水泥工艺进行施工，也可用井场的钻井设备直接进行固井作业；由于矿渣的密度较水泥轻，配浆量大，特别适合于灰量较大的低密度水泥。

1 实验

1.1 实验药品

钻井液、矿渣、分散剂、激活剂、助剂、消泡剂

1.2 实验步骤

在MTC技术中矿渣泥浆固化液主要由泥浆、水、矿渣、激活剂及分散剂组成。其中泥浆用来悬浮矿渣和控制失水，矿渣是胶凝材料[5]，分散剂和水可调节流动性能，激活剂及分散剂用来调节凝结时间。

泥浆固化液的配方设计相当于波特兰水泥浆，都首先在室内进行。主要技术指标为稠化时间、抗压强度、流变性。（满足现场施工的条件）

1.3 基本性能测试

1.3.1 抗压强度测试方法

试验条件：NYL-300型压力试验机、TG-1280B型强度养护箱。试模：50.8mm×50.8mm×50.8mm立方体。温度可调、养护时间可调。在试验压力之前30-40分钟拆除试模，将模块冷却至室温（在水中冷却时必须与空气隔绝，以防模块被氧化），试验压力。

1.3.2 稠化时间测试方法

试验条件：TYPE型增压稠化仪。

温度梯度：2.7℃/100 m井深。

初始温度：2.7 ℃。

初始压力：3.8 MPa。

升温时间：4 min。

循环温度：60 ℃。

最终压力：33.8 MPa。

升温速率：0.8 ℃/min。

1.3.3 流变性测试方法

试验仪器：六速旋转黏度计。测量水泥浆流变性能时，必须重复3次，误差为1格。

流变参数计算：

n——流性指数：无因次；

K——稠度系数：Pa· sn

θ300——转速为300 r/min的的读数：格；

θ100——转速为100 r/min的的读数：格；

2 结果与讨论

2.1 抗压强度

泥浆转化液的抗压强度主要取决于矿渣的品质，激活剂及激活助剂的浓度，温度的高低，矿渣的含量等。

实验验证温度为70 °C时固化体的抗压强度随激活剂的加量呈线性升高趋势。而在同样激活剂加量下固化体的抗压强度随固化液密度的升高亦呈线性升高趋势。

2.2 稠化时间

泥浆转化液的稠化时间主要是由分散剂、缓凝剂及激活剂加量决定的，如果稠化时间偏长，则通过增加激活剂和减少分散剂、缓凝剂的掺量进行调节；如果稠化时间偏短，则通过减少激活剂和增加分散剂、缓凝剂的掺量进行调节。经实验验证，同一温度下稠化时间随激活剂量的增加呈线性减小趋势，而在不同温度情况下，体系稠化时间都随激活剂加量的变化呈线性变化。

2.3 流变性

数据显示，随着激活剂及矿渣等固相含量加量的变化会导致泥浆固化液的流变性能变化，经实验验证，即使在1.20 g/cm3的超低密度条件下，体系也具备良好的流变性，且在一定的时间范围内其流变性不随时间的推延而显著变化，仍具备较好的流动性能，那么，良好的流变性能改变了泵车施工的单一方式。