中温地热井可降解水泥的实验研究

来源 :中国地质大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:szocean
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地热能的勘探及开发利用越来越受到世界各国的普遍重视。通常,地热资源分为浅层地热资源、水热型地热资源和干热岩型地热资源(EGS)。EGS资源的开发主要是流体通过地层深部的干热岩采热进行发电,一方面EGS钻井过程中会遇到裂缝,引起钻井液漏失,如果漏失层是热储,要求堵漏作业不能降低储层的渗透性阻碍流体的流动;另一方面,EGS开发的关键技术之一是压裂,而多层压裂可大大降低EGS开发成本,多层压裂也需要暂堵技术完成:即利用暂堵材料封堵第一层裂缝,然后进行第二条甚至是第三条裂缝的压裂。对于常规的水热型地热资源,地层漏失更为频繁、严重,使用暂堵材料封堵漏失储层同样重要。国外Suguma等人针对EGS热储开展可降解水泥的实验研究,EGS热储的温度超过200℃,利用高温条件下聚合物降解产生气体形成孔隙,破坏水泥体的致密结构和强度。通过文献调研,多孔材料的制备工艺中大量使用的化学发泡剂是在一定的温度条件下发生分解并释放气体,且不同的化学发泡剂分解温度和发气量各不相同,如偶氮二异丁腈(AIBN)、碳酸氢钠(NaHCO3)、4,4-氧代双苯磺酰肼(OBSH)的分解温度分别为90110℃、100150℃、140160℃。本文针对中温地热井(90℃150℃)开展可降解水泥的实验研究,利用AIBN等三种化学发泡剂设计90℃、120℃、150℃的可降解水泥配方。实验首先分析了AIBN等三种化学发泡剂在空气中的热分解特性,得出其起点分解温度和急速分解温度;然后研究了单一组份发泡剂和发泡剂复配时在水泥中的热分解特性,设计了多组水泥配方,通过测试各组水泥体的抗压强度和渗透系数评价水泥的降解效果,并初步确定了90℃、120℃、150℃三种可降解水泥配方,即90℃:P.O.42.5水泥+6%AIBN,120℃:API G级水泥+0.5%NaHCO3+0.5%OBSH,150℃:API G级水泥+0.4%AIBN+0.4%NaHCO3+0.4%OBSH;最后,将降解后水泥体的渗透系数与北京、天津地区广泛开发的热储层渗透系数(渗透率)做了定量比较,并对可降解水泥的综合性能做了评价,实验证明,三种配方可降解水泥的流动性、凝结时间、沉降稳定性、抗压强度及渗透性能良好,能够满足中温地热井的暂堵要求。
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