logo
专注油气领域
与独立思考者同行

新型消泡剂减少空气混入水泥浆

新型消泡剂减少空气混入水泥浆

X-Air™P水泥粉末消泡剂是一种干粉,旨在控制水泥体系中起泡并消泡,从而更好地控制搅拌后水泥浆的密度。

来自 | Hexion
编译 | 影子

固井时,在混合过程中产生的泡沫会引起泵气蚀,降低水泥密度,从而影响水泥强度。Hexion的X-Air™P水泥粉末消泡剂是一种干粉,旨在控制水泥体系中起泡并消泡,从而更好地控制搅拌后水泥浆的密度。该体系利用了独特的化学成分,在各种含有萘磺酸盐、氯化钠和降滤失剂等添加剂的水泥配方中都非常有效。

主要特点及典型优点

(1)阻止水泥浆中的泡沫形成;

(2)适用于各种含萘磺酸盐、氯化钠和降滤失剂等添加剂的水泥配方;

(3)适用于各类水泥;

(4)与其他竞争产品相比,松散粉料结块减少;

(5)在较广的温度和湿度范围内储存稳定。 

在各种添加剂体系中高度有效

新型消泡剂减少空气混入水泥浆

图1 在质量浓度0.1%加量下,X-Air P液态消泡剂的作用效果是竞争产品的五倍以上,即使在一半的浓度下,X-Air P水泥消泡剂效果仍然是竞争产品的两倍半。

典型物理性质

新型消泡剂减少空气混入水泥浆

新型消泡剂在减少水泥浆夹带空气方面能力显著

新型消泡剂减少空气混入水泥浆

图2-第一个杯子是对照样(8.55磅/加仑),第二个杯子是替代配方(9.6磅/加仑),第三个杯子是X-Air P水泥消泡剂(11.5 磅/加仑)。

层位封隔是井筒施工的关键部分。为了实现层间隔离,在泵送井下之前必须适当混合水泥。混合过程中产生夹带空气会导致水泥密度读数出错。使用粉末消泡剂可以使水泥浆基质中夹带的空气量降低,但是通常需要液体消泡剂来减少表面部分夹带的空气。

由Hexion公司开发的X-Air P水泥粉末消泡剂旨在防止在水泥系统中夹带空气。减少夹带空气从而更好的控制密度,使混合后的水泥浆密度更加精准。该添加剂使用的是一种独特的化学物质,这种化学物质在市场上已被证明比另一种广泛使用的商业配方的效率高至少50%,从而获得更稳定的水泥浆。

Hexion水泥消泡剂(CAA)适用于各种水泥配方,包括含有分散剂、促进剂、缓凝剂和降滤失剂的配方。CAA是一种流动性较好的粉末,在较大温度和湿度范围内稳定,抗结块。其性能也可以免去现场对液体除泡剂的需要。

在确定需要更高效的粉末消泡剂之后,由内部领域专家、服务公司专家和其他第三方实验室进行了大量的室内实验。最初的内部性能测试是将0.1%的CAA按水泥的重量混入普通泥中(加量均为占水泥重),将其与水和普通水泥添加剂混合,并测量水泥浆的密度。对普通水泥A、C、G和H级都进行了测试。

新型消泡剂减少空气混入水泥浆

图3在添加羟乙基纤维素(HEC)、聚磺化萘(HEC+PNS)和氯化钠(HEC+ NaCl)后,夹带的空气量与另一种商业产品相比,X-Air P水泥添加剂夹带较少空气。

使用了各种各样的降滤失剂、分散剂和促进剂,对备选的商业配方进行相同的测试程序。 图3中的结果表明,CAA比备选的混合剂夹带空气量明显较低,与添加各种水泥添加剂相比得到一致的性能结果。第三方测试表明,CAA对流变性、游离水、稠化时间、压缩强度和液体滤失的影响可以忽略不计。

附加的性能测试是在第三方实验室进行的。根据API标准 RP 10B-4进行水泥浆稳定性测试以测试水泥消泡剂减少夹带空气的能力。测试中,使用0.1加仑/克[袋]的可发泡表面活性剂。

在0.1%的质量浓度下独立地评价CAA和替代配方,并评价不含消泡剂的对照水泥浆。在搅拌杯中记录泥浆高度并倒入250毫升圆筒中。在1小时和2小时后记录体积减小量。2小时后,具有CAA的水泥浆的密度比替代配方高出近20%,结果显示夹带的空气明显减少。

在现场试验之前,一位客户在其实验室中使用自己的泥浆进行测试,该水泥浆为了能最大限度地发泡。将该水泥浆的三个样品以11.9磅/加仑的目标密度混合,一个作为没有消泡剂的对照物,一个具有替代的消泡剂,另一个具有CAA。根据API 标准RP 10B-4第9.2节进行的密度测试的结果显示在上面的图2中。

与替代配方相比,CAA显示夹带空气减少,使得客户的泥浆密度接近11.9磅/加仑的目标密度。CAA配制的泥浆密度在目标密度的3%以内,而替代浆料配方和对照水泥浆密度分别超出目标密度的19%和28%。

现场试验

与北美最大的水泥服务供应商之一进行了现场试验。目的是证明CAA在含有火山灰和膨润土凝胶的轻质水泥浆中的效果。选中一组10口井进行了试验。

对于前五口井,CAA以与替代粉末消泡剂相同的浓度混入水泥中。对于其余的井,CAA混合物浓度是替代消泡剂的一半。该试验是通过将先导水泥分散在一个散装货车中,并将一半的体积与CAA混合在其中一个半舱中,另一半用另一种配方混合。

使用常压和加压泥浆比重计来确定每口试验井的水泥浆密度结果。为了限制可能影响结果的各种变量,在现场试验的所有阶段使用相同的工作人员和水泥泵设备。

现场试验方法

使用分析检测方法来确定在井场混合水泥浆并泵送到井底时的空气夹带量。在混合的同时,从浆料桶中取出样品并置于测量密度的常压泥浆比重计中。

同时,取样并放入加压泥浆比重计中以测定水泥浆的真实密度。加压泥浆比重计通过挤压泥浆杯中尽可能多的水泥并排出任何气泡来除去夹带的空气,从而更好地表示真实的井下水泥浆密度。两种密度之间的差值表明了水泥浆中的空气夹带量。

最初的试验井使用含有6%膨润土比例为65/35 C类掺合物,其目标密度为12.4磅/加仑,对于每种消泡剂配方使用了0.4%的质量浓度。通过使用常压和加压的泥浆比重计来称重每种泥浆两次。结果显示与替代的粉状消泡剂相比,CAA的空气夹带量少50%。

根据服务公司的现场主管,使用CAA时不需要液体消泡剂,而使用替代配方时需要大约4加仑的消泡剂。

随着CAA在初次试验井的成功,服务公司选择在第二次试验井时将其浓度降低一半。对于那口井,使用6%膨润土65/35比例混合,目标密度为12.7磅/加仑。CAA的质量浓度为0.25%,替代消泡剂的质量浓度为0.5%。

对于这次试验,每种泥浆用常压和加压泥浆磅各称重三次。结果显示与替代配方相比,CAA的空气夹带减少了24%。

基于前两口井的成功,该服务公司选择跟进一个额外的试验井以确认先进添加剂性能。对于第三口井,使用6%的膨润土65/35比例混合,目标密度为12.7磅/加仑。CAA和替代消泡剂的质量浓度仍然分别为0.25%和0.5%。

用常压和加压的泥浆比重计称重每个泥浆两次。结果显示与替代配方相比,CAA的空气夹带减少了56%。

两个比重计读数之间的比较表明,CAA浆液中夹带的空气较少。水泥浆工作人员评价说,含有CAA的散装水泥与含有替代粉末消泡剂的水泥相比,样品结块较少。

服务公司泵车操作员表示,CAA浆料容易混合,并且容易保持恒定的密度。

结论

X-Air P水泥粉末消泡剂在实验室测试和现场试验中均被证实是非常有效的。 即使只有替代配方的商业产品的一半浓度,现场试验中的先进水泥粉末消泡剂在多个井场中均减少了空气夹带量。

您也有让人挠头的难题需要解决,或是优质技术想要找应用市场吗?如果有的话,欢迎联系小编微信或邮箱,也许能找到一剂良药。

二丫:131-3255-0596;zhanglingyu@fonchan.com
大安:131-3203-1392;lishian@fonchan.com

For English, Please click here (展开/收缩)

未经允许,不得转载本站任何文章:

评论 抢沙发