中高温固井外加剂改写“外购”历史

  中原石油工程钻井工程技术研究院自主研制的中高温降失水剂ZYJ-1、
  缓凝剂ZYH-1，现场应用近30井次，综合成本降低40%
  [中国石化新闻网2019-10-16]前不久，由中原石油工程公司钻井工程技术研究院自主研制的中高温降失水剂ZYJ-1，分别在焦页41-5HF井139.7毫米生产套管和枫1井273.1毫米技术尾管固井施工中成功应用，固井质量优良。
  “井底温度随着井深增加而升高，这导致常规水泥浆外加剂失效，给固井作业带来许多问题。”中原钻井工程技术研究院博士后李晓岚介绍说。
  经有关部门批准，该院于2016年对中高温降失水剂和缓凝剂项目进行研究攻关。经过几年努力，目前他们已打破国外技术垄断，成功申请国家发明专利4项。
  固井水泥浆核心外加剂存在技术瓶颈，自主研发成当务之急
  固井作业时，水泥浆失水易引起水泥浆稠度增加、密度加大。为了保证固井质量，需要在水泥浆中加入降失水剂，以改善水泥浆的流变性、降低水泥浆的失水量。
  中高温降失水剂是目前固井施工中用量最大的一种水泥外加剂。
  固井工程所用的降失水剂通常为天然高分子衍生物类和合成共聚物类，在高温下易失去降失水的效果，造成泵送困难，存在憋泵、“灌香肠”的潜在风险。
  在深井固井作业中必不可少的另一类外加剂是缓凝剂。在固井作业中，随着水泥浆中水化反应的进行，当内聚力达到一定程度时，水泥浆就会失去流动，导致固井施工无法继续进行。
  为了更准确地控制水泥浆稠化时间，扩大水泥浆的使用范围，必须在水泥浆中加入缓凝剂以延缓水泥和水之间的反应速率。
  由于中原石油工程公司固井所用的中高温降失水剂和缓凝剂全部为外购，给生产带来了制约。“鉴于厂家生产的不同批次产品存在差异，且价格偏高，研究中高温降失水剂和缓凝剂成当务之急。”李晓岚说。
  创新研制出中高温降失水剂ZYJ-1和缓凝剂ZYH-1
  根据外加剂的作用机理，研究人员优选了降失水剂和缓凝剂的合成原料，研究了合成方法和合成工艺，最终实现了中高温降失水剂ZYJ-1和缓凝剂ZYH-1规模化生产。
  试验表明，ZYJ-1降失水剂效果良好，且对水泥浆综合性能无不良影响；缓凝剂ZYH-1随温度和加量的改变，稠化时间呈线性可调，有利于现场施工。
  这两种外加剂产品性能稳定，能满足135摄氏度以下中高温固井施工要求，在四川、东北、内蒙古、中原等现场应用近30井次，表现出加量低、性价比高，对不同水泥浆适应性强，对水泥石强度无不良影响等技术优势。
  同时，在价格不高于市场产品的情况下，ZYH-1用量仅为市场产品用量的30%~50%，ZYJ-1用量仅为市场产品用量的50%~80%，综合成本降低40%左右。
  研制高温无机—有机聚合物水泥降失水剂ZFA-1和缓凝剂ZRT-1
  研究人员通过合成探索、工艺优化、逐步放大试验及中试生产，形成了高温水泥降失水剂ZFA-1和缓凝剂ZRT-1的室内合成及中试生产工艺，找到了以这两种外加剂为主剂的高温水泥浆配方。
  该水泥浆在200~230摄氏度时，稠化时间在300~400分钟之间，综合性能良好。
  焦页82-4HF井和东页深1井现场试验结果表明，加有这两种外加剂的水泥浆综合性能良好，稠化时间和失水量完全能满足现场施工要求，且固井质量优质。
  缓凝剂ZRT-1在高温油水井的优异表现还获得了沙特阿美公司的认可。一次，在固井水泥外加剂准入环节中，阿美公司要求高温缓凝剂分别在114摄氏度和143摄氏度的温度下均能满足稠化时间180~360分钟，且缓凝剂加量与稠化时间呈线性关系。中原固井公司按阿美公司提出的要求做相关试验，完全满足要求。