火烧油层工况下加砂油井水泥石失效演化研究

硅酸盐通报 , 2016, 35(8): 2335-2340.

火烧油层工况下加砂油井水泥石失效演化研究

程小伟 ^1, , 张明亮 ^2, , 李早元 ^3, , 张兴国 ^4, , 郭小阳 ^5,

1.西南石油大学材料科学与工程学院,成都,610500

2.西南石油大学材料科学与工程学院,成都,610500

3.西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室,成都,610500

4.西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室,成都,610500

5.西南石油大学材料科学与工程学院,成都610500;西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室,成都610500

基金项目: 复杂环境下能源与道路工程用水泥基关键材料与技术(2016YFB0303600) 四川省应用基础研究计划项目(2013JY0097) 高等学校博士学科点专项科研基金(20115121120006)

关键词：火烧油层 , 稠油 , 高温 , CO2环境 , 强度衰退 , 失效演化

Failure Evolution of Oil-well Cement Mixed with Sand under In-situ Combustion

Keywords： in-situ combustion , heavy oil , high temperature , CO2 environment , the recession of strength , failure evolution

采取火烧油层方式开采稠油过程中,高温和CO2环境时常引发固井水泥石强度衰退,渗透率增大,层间封隔失效,极大缩短稠油井生产寿命.本文针对该问题,通过测试分析加砂油井水泥石强度、渗透率等性能衰退规律,结合物相分析、微观形貌观察等,研究了稠油火烧油层工况下加砂油井水泥石性能失效演化规律及机理.结果表明:高温和碳化环境导致加砂油井水泥石中C-S-H凝胶和Ca(OH)2等水化产物持续被消耗,微观结构劣化失效越发严重,水泥石完整性不断破坏,强度衰退率增大.碳化条件下低温50℃时,加砂油井水泥石微观结构致密,渗透率、孔隙度较低,受碳化作用影响较小,故强度发展稳定;300℃时,加砂水泥石物相、微观形貌处于即将劣化失效的临界点,水泥石强度衰退率16.07％,渗透率急剧增大;400℃时,水化产物C-S-H和Ca(OH)2含量递减,碳化产物CaCO3含量递增,微观结构劣化演变加剧,水泥石试样开裂膨胀,表面出现大量纵横交错的裂纹,完整性遭到严重破坏,导致强度大幅度衰退,已不能满足固井施工要求.

参考文献

[1]	王大为;周耐强;牟凯.稠油热采技术现状及发展趋势[J].西部探矿工程,2008(12):129-131.
[2]	王元基;何江川;廖广志;王正茂.国内火驱技术发展历程与应用前景[J].石油学报,2012(5):909-914.
[3]	张景富;徐明;闫占辉;高莉莉.高温条件下G级油井水泥原浆及加砂水泥的水化和硬化[J].硅酸盐学报,2008(7):939-945.
[4]	杨智光;崔海清;肖志兴.深井高温条件下油井水泥强度变化规律研究[J].石油学报,2008(3):435-437.
[5]	Angel Sanjuan, Miguel;Argiz, Cristina;Galvez, Jaime C.;Moragues, Amparo.Effect of silica fume fineness on the improvement of Portland cement strength performance[J].Construction and Building Materials,2015Oct.15(Oct.15):55-64.
[6]	张景富;徐明;朱健军;王广雷;马淑梅.二氧化碳对油井水泥石的腐蚀[J].硅酸盐学报,2007(12):1651-1656.
[7]	周仕明;王立志;杨广国;杨红岐.高温环境下CO2腐蚀水泥石规律的实验研究[J].石油钻探技术,2008(6):9-13.
[8]	Jo, H.;Jang, Y.-N.;Young Jo, H..Influence of NaCl on mineral carbonation of CO _2 using cement material in aqueous solutions[J].Chemical Engineering Science,2012:232-241.
[9]	尹虎;刘辉;李黔;钟守明;黄建智.新疆油田火烧油层井水泥石抗CO2腐蚀试验研究[J].石油天然气学报,2012(8):120-122,156.
[10]	冯竟竟;傅宇方;陈忠辉;张蓉.高温对水泥基材料微观结构的影响[J].建筑材料学报,2009(3):318-322.
[11]	M. Lesti;C. Tiemeyer;J. Plank.CO_2 stability of Portland cement based well cementing systems for use on carbon capture & storage (CCS) wells[J].Cement and Concrete Research,2013:45-54.
[12]	张亮;姚晓;罗霄;毛敬勋;王顺利;张嵇南.提高油井水泥石抗CO2腐蚀外掺料的性能[J].石油钻探技术,2010(4):15-18.
[13]	S. K. Handoo;S. Agarwal;S. K. Agarwal.Physicochemical, mineralogical, and morphological characteristics of concrete exposed to elevated temperatures[J].Cement and Concrete Research,20027(7):1009-1018.
[14]	任呈强;刘丽;郭小阳.酸性介质侵蚀下固井水泥的完整性探讨[J].材料导报,2013(3):74-76,85.
[15]	金祖权;孙伟;侯保荣;蒋金洋.混凝土的高温变形与微结构演化[J].东南大学学报（自然科学版）,2010(3):619-623.

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