高强低密度水泥浆体系的研究

高强低密度水泥浆体系综合性能优于普通低密度水泥浆体系,具有广阔的应用前景。基于紧密堆积理论利用超细粉煤灰、超细矿渣和纤维状含镁硅酸盐矿物开发了一种质优价廉的活性增强材料UB-1,再利用G级水泥、漂珠、UB-1根据新的水泥浆设计方法配制出密度为1.20g/cm3-1.40g/cm3的水泥浆,并进行性能评价,实验结果表明,该水泥浆体系具有流动性能良好,失水量低,抗压强度高,沉降稳定性好等特点,能满足低压易漏地层、长封固段等复杂固井施工作业的要求。     

煤层气低温早强低密度水泥浆体系研究

利用水泥干混物堆积体积百分比最大化原理,选用以人工漂珠颗粒、G级水泥颗粒、粉煤灰颗粒以及矿渣颗粒构成4级颗粒填充结构体系,开发了一种适用于煤气层固井密度为1.40 g/cm3的低温早强低密度膨胀水泥浆体系,对材料的来源进行了优选,对外加剂的作用机理进行了分析.室内实验结果表明,该体系有良好的沉降稳定性,自由液为0,且流变性能良好,滤失量小于50 mL,稠化时间根据实际需要在120～ 300 min内可调,基本成直角稠化,中低温条件下水泥石24h早期抗压强度高于14 MPa,在90℃时的24h强度高达22.7 MPa,各项性能均满足作业要求.     

超细"G"级油井水泥低温低密度水泥浆研究

针对海洋深水低温、破裂压力低等特点,通常要采用低密度水泥浆来封固深水表层;低温环境下普通"G"级油井水泥水化速度缓慢或几乎不进行水化反应,水泥石早期抗压强度低且发展缓慢。为有效降低现场候凝时间,节约深水作业成本,开发了一套适用于深水表层固井用超细"G"级水泥用低温低密度水泥浆。对水泥浆体系的设计原理与水泥浆组分进行了论述,并对该水泥浆体系在深水环境下的性能进行了评价,和中海油服现场在用的普通"G"级油井硅酸盐水泥浆体系进行了对比。结果表明,超细"G"级水泥低温低密度水泥浆体系在低温环境下具有较高早期强度、低失水量以及良好的流变性和稠化性能,其中密度为1.40g/cm~3及1.44g/cm~3的水泥浆在10～13℃温度下的稠化时间≥8hr,API失水70m L,1.40g/cm~3水泥石在10℃及13℃温度下养护24h后的抗压强度可达到3.9MPa及5.4MPa;1.44g/cm~3水泥石在10℃及13℃温度下养护24h后的抗压强度可达到5.8MPa及8.3MPa。同等水泥石密度及温度下,超细"G"级水泥石24h强度较中海油服在用的普通"G"级油井硅酸盐水泥石强度提高40%以上。     

早强超低密度水泥浆在致密油井云探1井的应用

针对云探1井Φ244.5mm套管低压、易漏失地层的固井难题,通过优选高强空心玻璃微珠减轻材料,与超细水泥、微硅粉进行颗粒级配,研究出一套早强超低密度水泥浆配方。水泥浆密度1.20~1.25g·cm-3之间可调,失水量小于50mL,游离液量为零,沉降稳定性密度差小于0.02g·cm-3,稠化时间可调,49℃下48h水泥石...     

粉煤灰/漂珠复合减轻剂研究与应用

随着油气田开发的进行,钻遇低压易漏层的几率越来越大。为设计经济高效的低密度水泥浆体系,研制了粉煤灰/漂珠复合减轻剂,对其形成的低密度水泥浆体系性能进行评价。结果表明,研制的粉煤灰/漂珠复合减轻剂中粉煤灰与漂珠比例为8∶2。复合减轻剂水泥浆稳定性好,减轻剂可以有效降低水泥浆的密度。当减轻剂掺量增多后,对水泥浆流变性有一定的影响。复合减轻剂会在一定程度上降低水泥浆的抗压强度,并延长了水泥浆稠化时间,少量降低了水泥浆的失水量。现场应用表明了研制的减轻剂复合设计的低密度水泥浆体系适用于易漏断层固井,且降低了固井成本,具有推广应用价值。     

高水灰比高掺量粉煤灰环保型低成本固井水泥浆的研制

通过优选油井水泥早强剂,开发一种呈碱性含钙镁硫酸根及水溶性阳离子的新型粉煤灰早期水化激发剂YP-5,克服了水灰比2.0以上、密度1.40 g/cm3以下粉煤灰水泥浆强度低、无法定期稠化的局限性,研发了两种高水灰比、高掺量粉煤灰低成本水泥浆,并且进行了红外机理分析和成本对比.结果 表明,YP-5对高水灰比水泥-粉煤灰复合体系的24h、72 h早期强度提升分别达131％、89％以上,可将1.30 g/cm3、1.35 g/cm3两种固井水泥浆的粉煤灰替代水泥量大幅度提高至50％和80％.两种“双高”低密水泥浆同样具有失水低、游离液少、流变性及沉降稳定性佳、稠化时间可调的固井特性;与相同密度漂珠体系相比该水泥浆成本降低70％以上.较低的成本和三废粉煤灰的大量利用,使得该水泥浆在环境保护及固井充填方面具有良好的应用前景.     

非金属微粉低密度水泥浆的制备

低密度水泥浆可解决低压易漏井固井时水泥浆漏失的难题,但由于其水泥石抗压强度低、体积收缩大,严重影响了固井质量和油井寿命.用外掺法在水泥颗粒空隙中添加非金属微粉,降低水泥石的孔隙率和收缩率,并提高其抗压强度.研究结果表明,与相同密度(1.4 g/cm3)掺有漂珠的低密度水泥浆相比,掺有非金属微粉的低密度水泥石的抗压强度显著提高,水化1 d后有害孔率降低了72.4%,7 d体积收缩率降低了58.9%,水泥浆的工程性能基本满足固井施工的技术要求.     

漂珠-微泡沫低密度油井水泥的试验研究

为弥补低密度油井水泥抗压强度低、沉降稳定性差、失水量大和体积收缩大的缺点，在漂殊低密度油井水泥体系中，加入发泡组分，通过机械搅拌力作用，在浆体中形成高强细密的微泡沫，漂殊与微泡沫复合作用，能有效降低浆体密度，同时保证浆体较高的抗压强度和较小的体积收缩。通过制备高强低密度油井水泥浆的试验，发现漂珠-微泡沫低密度水泥浆具有较高的抗压强度，密度1．25g／cm^3的水泥浆48h强度超过8MPa，沉降稳定性好，水泥柱上下密度差不超过0．03g／cm^3，防气窜性能良好，失水量也均低于200ml。室内试验证实了漂珠-微泡沫低密度水泥浆的可行性，及其高强、低渗、沉降稳定性好和生产成本低的优点。     

漂珠低密度固井水泥石的力学性能研究

以漂珠为减轻材料的低密度水泥浆体系在低压易漏地层的固井工程中得到了广泛的应用。为全面探索漂珠低密度水泥石的力学性能,本文对低密度水泥石在不同温度下的抗压强度、抗拉强度进行测试,模拟井下环境对水泥石进行应力-应变测试,并对其微观形貌和孔径分布进行分析。结果表明：漂珠与水泥具有良好的相容性;漂珠具有抗压强度和刚性不阻裂等性质,致使漂珠低密度水泥石具有较高的抗压强度和较低的抗拉强度;高温养护水泥石的孔径分布较低温养护增大,高温水泥石致密性较低。     

基于分形级配理论的低密度水泥浆体系设计方法

现场对漂珠、微硅和水泥的三元复配低密度水泥浆各组分优化配比缺乏定量的计算方法,难以满足紧密堆积的技术要求。借助分形级配模型,结合漂珠、水泥和微硅粒径分布情况,通过筛选合理的分形维数,确定了实现三者紧密堆积的最佳质量配比,有效提高了水泥石的强度特征。在基本配方的基础上,开发出密度为1.33g/cm~3的低密度水泥浆体系,其综合性能满足鄂尔多斯地区固井作业需要。