纳米材料DNF在油井水泥中的应用研究

论文摘要

随着油气井勘探开发力度的加大,地质情况也发生了显著的变化,目前所使用的油井水泥在固井施工的局限性也日益突出。固井质量的优劣直接关系到油井寿命及油气采收率的高低,高固井质量是油田开发增产增效的有效途径。因此,使用纳米材料对油井水泥进行改性,提高水泥石的宏观性能并改善水泥石的微观形貌来提高油气井固井质量是十分必要。水泥硬化浆体70%为纳米尺度的水化硅酸钙凝胶（C-S-H）,存在着纳米级别的胶凝孔隙,依据颗粒级配理论得知纳米材料对油井水泥的改性存在客观上的可能性。通过室内试验研究,对纳米水泥浆体及纳米水泥石的各项性能指标进行检测,分析纳米材料对油井水泥的性能影响。纳米材料经过表面预处理,克服了混配性差,分散不均的缺点,在水泥中的最佳加量达到10%,此时,纳米材料水泥浆体系具有良好的流动性能、较低的失水量;纳米材料水泥石具有较高的抗压强度、较低的渗透率、良好的抗腐蚀性能,因此,纳米材料水泥浆体系具有良好的宏观性能。通过XRD、XRF、SEM实验发现纳米材料水泥石结构致密,孔隙率低,具有良好的微观形貌。纳米材料对油井水泥的改性克服了传统水泥的缺点,提高水泥物化性能,解决固井难题。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 研究意义
• 1.2 油井水泥的定义
• 1.3 油井水泥的发展
• 1.4 油井水泥的水化
• 第二章 纳米技术与纳米材料
• 2.1 纳米技术
• 2.2 纳米材料
• 2.2.1 纳米材料的基本效应
• 2.2.2 纳米材料的物理效应
• 2.2.3 纳米材料的化学效应
• 2.3 纳米材料在水泥基材料中的应用
• 2 在水泥基材料中的应用'>2.3.1 纳米SiO₂在水泥基材料中的应用
• 2.3.2 硅灰在水泥基材料中的应用
• 2 在水泥基材料中的应用'>2.3.3 纳米Z1O₂在水泥基材料中的应用
• 2 在水泥基材料中的应用'>2.3.4 纳米TiO₂在水泥基材料中的应用
• 2.3.5 纳米高岭土在水泥基材料中的应用
• 2.3.6 聚合物/无机纳米复合材料在水泥基材料中的应用
• 2.3.7 纳米金属及纳米金属氧化物在水泥基材料中的应用
• 3 在水泥基材料中的应用'>2.3.8 纳米CaCO₃在水泥基材料中的应用
• 第三章 实验方法
• 3.1 实验仪器
• 3.2 实验原料
• 3.2.1 纳米材料的制备方法
• 3.2.2 纳米材料的表面改性
• 3.2.3 纳米材料优选
• 3.3 紧密堆积及颗粒级配
• 第四章 纳米材料改性油井水泥的室内试验
• 4.1 纳米材料DNF 改善油井水泥浆性能的研究
• 4.1.1 纳米材料DNF 水泥浆体系的流变性能
• 4.1.2 纳米材料DNF 对水泥浆失水量的影响
• 4.1.3 纳米材料DNF 对水泥浆游离液的影响
• 4.1.4 纳米材料DNF 水泥浆体系的凝结时间
• 4.1.5 纳米材料DNF 对水泥浆体系稠化时间的影响
• 4.2 纳米材料改善油井水泥石性能的研究
• 4.2.1 纳米材料DNF 水泥石的渗透率
• 4.2.2 纳米材料DNF 对水泥石抗压强度的影响
• 4.2.3 纳米材料DNF 对水泥石界面胶结强度的影响
• 4.2.4 纳米材料DNF 对水泥石抗腐蚀性能的影响
• 4.3 纳米材料水泥石微观结构测试与分析
• 4.3.1 X 射线衍射分析
• 4.3.2 X 射线荧光光谱分析
• 4.3.3 扫描电镜分析
• 第五章 现场试验
• 5.1 基本数据
• 5.2 声幅测井结果
• 5.3 经济效益
• 结论
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要