高强度超低密度水泥浆体系实验研究

国内外利用颗粒级配和紧密堆积理论研究开发了1.20～1.65 kg/L的低密度水泥浆体系,解决了固井中的许多技术难题.但是,对于密度为1.15～1.30 kg/L的超低密度水泥浆体系还缺乏系统的研究.以最紧密堆积和颗粒级配理论为依据,建立了最佳模型,精选出了以G级水泥、微细水泥、空心微珠和玻璃微珠为主体的四级颗粒级配系统,配合适量的激活剂研究出了密度为1.15～1.30 kg/L的超低密度水泥浆体系,并率先在实验室模拟出了超低密度水泥浆返至地面的室温候凝施工过程.解决了低密度水泥浆体系的稳定性和高早期强度等难题,具有良好的性能和现场推广应用价值.     

低密度高强度水泥浆体系研究与应用

以颗粒级配原理和紧密堆积理论为依据,采用漂珠或玻璃微珠等作减轻剂,与水泥、超细材料和悬浮稳定材料进行粒度级配,经过实验复配出3种适用于不同密度段的减轻增强材料,同时研究出了低密度早强剂和适用于密度低于1.30 g/cm3体系的抗温耐盐成饼AMPS类降失水剂.在此基础上,研究出密度为0.98～1.30 g/cm3的超低密度水泥浆和密度为1.30～1.60 g/cm3的低密度高强度水泥浆.该体系适用于45～120℃的井况,稠化时间可调,具有较高的早期强度(24 h强度大于10MPa),API失水量小于60 mL,无游离液,流动性好,具有优异的稳定性,能有效地封隔油气水层,缩短候凝周期.超低密度高强度水泥浆及低密度高强度水泥浆已在储气库井中得到广泛应用,取得了良好的效果,解决了现场的技术难题.介绍了该水泥浆在双6-H3323井的固井应用情况.     

一种超低密度高强度水泥浆配方的优选

利用PVF最大化原理,选用漂珠、水泥、玻璃微珠以及微细水泥构成4级颗粒填充体系,设计出了一种密度为1.15 g/cm.的超低密度高性能水泥浆.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.该超低密度水泥浆稳定性好,析水量为0,失水量小于50 mL;稠化时间在220～320 min之间可调,基本成直角稠化;具有较高的早期强度,在中低温条件下的24 h水泥石强度大于11.0 MPa,在90℃时的24 h强度达到12.0 MPa;解决了长期困扰超低密度水泥浆存在的浆体稳定性差、候凝时间长、早期强度低等问题,具有良好的施工性能.     

中空玻璃微球超低密度水泥浆体系评价与应用

根据颗粒级配理论,优选中空玻璃微球（HGS）为减轻剂,开发研制出超低密度水泥浆体系,解决了常规超低密度水泥浆体系存在的如水泥石强度发展缓慢、水泥浆稳定性差、失水难以控制等问题,填补了国内1.00 g/cm3以下超低密度水泥浆体系的空白。室内实验和现场应用证明:该体系的沉降稳定性好、抗压强度高、失水小、流变性能好,能有效防止气窜,稠化时间可调且过渡时间短,一二界面固井质量良好。     

超低密度水泥浆体系设计和研究

欠平衡钻井的发展和某些低破裂压力地层要求固井水泥浆密度低于1.20 g/cm^3,有些甚至要求水泥浆密度低于1.00 g/cm^3。为此,引入了超低密度水泥浆的概念;分析了所使用的减轻材料选择依据,提出超低密度水泥浆设计原理,超低密度水泥浆密度可达0.96 g/cm^3;讨论了超低密度水泥浆稳定性、失水、强度等性能,并对超低密度水泥浆的综合性能进行了试验,结果表明其综合性能优良,可以满足各种固井工程的应用要求。     

高强超低密度水泥浆体系研究

国内外利用颗粒级配和紧密堆积理论研究开发了1．20～1．65g／cm^3的低密度水泥浆体系,解决了固井中的技术难题,取得了比较满意的效果。随着勘探开发复杂古潜山油藏、海相碳酸岩盐裂缝油藏,保护油层、保护套管的需要,对水泥浆提出了更高的要求。特别是超深井、高温度、长封固、平衡压力固井施工,要求水泥浆超低密度、高强度、体积不收缩。目前,国内外还没有水泥浆密度低于1．10g／cm^3的超低密度体系的应用报道 。通过采用美国3M公司的高强低密度人造空心微珠,进行了超低密度水泥浆体系的试验,在水泥浆密度达到1．04～1.10g／cm^3时,依然具有较高的强度和较好的水泥浆性能,可以应用到超深井、超长封固的固井施工中.     

低成本超低密度水泥浆体系研究与应用

针对低压易漏失、长封固段地层的固井难题,同时适应当前油气勘探低成本战略,开发出一种复合增强材料BCE-650S。该材料具有稳定性好、高活性、高蓄水等特点,且来源广泛、价格低廉。对其辅以适当外加剂,形成了密度在1.20～1.30 g/cm3的超低密度水泥浆体系。该体系在扩大水灰比、降低密度的同时,还具有优良的性能,使低密度水泥浆的成本大幅降低,水泥浆在60℃养护24 h后的抗压强度大于8 MPa,72 h抗压强度在10 MPa以上;浆体稳定性、耐压性能良好;失水量可控,稠化时间可调,满足施工要求。该体系已经应用于吉林油田,现场固井效果良好,具有推广应用前景。      

超低密度水泥浆的粒度级配模型及应用研究

针对超低密度水泥浆设计中强度较低、发展缓慢、稳定性较差等问题,结合实际工程情况,利用颗粒级配原理建立两种颗粒级配模型,并结合该两种颗粒级配模型通过实验室研究优选减轻材料和添加剂。实现了以石英砂,粗、细两种粉煤灰,空心微珠和微硅充填的四级颗粒级配减轻材料。进行了密度为1.10 g/cm3和1.30 g/cm3的低密度水泥浆的实验优化,并进行了温度120℃~150℃下的稠化实验。实验室研究结果表明,该浆体的综合性能较好,稠化时间可调,这说明采用该两种颗粒级配模型结合配制低密度水泥浆体系实验设计的可靠性与实用性。     

0.9 g/cm3超低密度水泥浆体系室内研究

通过分析固井施工对超低密度水泥浆的要求,针对现阶段超低密度水泥浆面临的挑战,优选使用C级水泥和降失水剂C-FL712L,以及高性能增强材料C-BT5得到了一种超低密度水泥浆,并对该水泥浆的综合性能进行评价。评价结果表明,构建的0.9～1.1 g/cm3超低密度水泥浆综合性能良好,浆体稳定性高、上下密度差可控制在0.05 g/cm3以内,稠化时间可调,60℃抗压强度达到7 MPa以上,静胶凝强度发展较快,有较好的防气窜功能,适用的压力范围大,满足固井工程应用要求,可以在低压易漏油藏及超长封固段井的固井施工中推广应用。      

关于非泡沫超低密度水泥浆体系应用的建议

由于中国存在大量的低压、易漏油气井,目前超低密度水泥浆体系在固井中的应用日益增多。由于减轻材料的密度小、抗破碎性能有差异以及超低密度水泥浆体系固液相的密度比低等原因,运用常规水泥浆体系的设计标准、实验方法、混浆操作会产生错误和问题,影响水泥浆性能的稳定,因此需要根据减轻材料的物性以及水泥浆设计密度对超低密度水泥浆体系现场试验及混浆方案做出针对性改善。从减轻材料、液固比、井下环境、抗压强度实验、水泥浆质量、混灰和转运过程以及现场混浆等方面,对超低密度水泥浆体系应用中出现的问题进行了探究,并分别提出了微珠的选择标准、液固比的最优窗口、井下环境的校正、强度实验方法的选择、水泥浆性能的控制、干灰质量保障措施以及LVF动态混浆系统等相关建议,对提高超低密度水泥浆体系固井作业的成功率有指导意义。      

高密度抗盐水泥浆体系研究

针对高温、高压盐层中固井出现的各种问题,研制出两种高密度抗盐水泥浆体系。对两种高密度抗盐水泥浆体系配方各组分进行筛选实验,结果表明,分别以重晶石、铁矿粉为加重剂,另加SZ1—2降失水剂、SXY分散剂、KQ—D防气窜剂、SN-2A和CST-2缓凝剂及DGN多功能外加剂可配制密度分别为2．2和2．4g／cm^3抗盐水泥浆体系。两种高密度抗盐水泥浆体系均具有在淡水和18％盐水中流变性好、触变性强、失水量小、抗压强度高和稳定性好等特点,能克服常规水泥浆盐层固井中出现的问题。     

高强度低密度水泥体系性能研究

根据微细水泥的特点,开发出了适合微细水泥一漂珠低密度水泥体系的复合早强剂和密度1.20～1．50g/cm^3的低密度水泥体系,在50℃条件下测试了密度1．20～1．35g／cm^3四个密度水泥浆的各项性能。实验表明,该水泥体系具有早期强度高,稳定性良好,稠化时间可调,并具有一定的防漏和防气窜功能。     

一种低温早强低密度水泥浆

低温下,常规低密度水泥浆体系早期强度发展缓慢,水泥石胶结能力差,影响了水泥环封固质量,浅层易漏井固井质量问题日益突出,为此,进行低温早强低密度水泥浆体系研究。根据紧密堆积理论及综合室内实验研究,研制了密度为1.30~1.50 g/cm3的低温早强低密度水泥浆体系,主要优选了超细胶凝材料和锂盐复合早强剂,增加了低密度水泥石的致密性,提高了低密度水泥石的早期强度,25℃凝结时间为13 h,24 h抗压强度为10.2 MPa。该体系具有低温早期强度高,凝结时间短,稳定性好等优点。在大庆油田现场成功应用2口井,固井质量合格率100%,取得良好的应用效果。      

低密度水泥浆体系的制备和室内性能评价

为改善固井质量,解决低压易漏井固井水泥浆漏失和对油气层的伤害,研制出一种漂珠微硅复合低密度水泥浆体系。确定了此水泥浆体系的最佳配方:漂珠加量90 g,微硅加量30 g,降失水剂加量1.7%,分散剂加量1.3%,早强剂CSA-1加量1.4%,消泡剂Fry加量0.2%。室内研究结果表明,当电压为7 V时,该水泥浆体系的稠度为27 BC,稠化时间为170 min(稠化时间较短);流动指数n为0.553,API失水量为90.0 mL,游离液含量仅为0.1 mL,24 h抗压强度为15.08 MPa,可满足低压易漏及欠平衡钻井的固井要求。     

铁矿粉对高密度水泥浆流变性的影响

以粒度级配和紧密堆积原理为理论依据,以嘉华G级高抗硫油井水泥和铁矿粉等为基本原料,采用NN—D6型六速旋转粘度计,研究了密度为2．6g/cm^3的高密度水泥浆体系中铁矿粉的形状、粒度及粒度级配对其流变性能的影响。结果表明：采用颗粒圆形度较好、粒度较大、粒度级配范围较宽的铁矿粉作为加重剂,可以改善高密度水泥浆体的流变性。     

防砂用高渗透水泥浆体系的研究

对防砂用水泥浆进行了研究,得出最佳实验配方：ZSJ-10加量为7.5%,水灰比为0.6,石英砂为水泥质量15%,促凝剂0.5%,降失水剂3.1%,试验温度为50℃,候凝时间72h。在此配方下形成的水泥石其抗压强度达到6MPa～8MPa,经一定处理后渗透率达到0.6μm2～0.8μm2。在模拟地层环境下耐碱、油、盐水的侵蚀能力较强。由扫描电镜照片可以看出,该水泥浆体系所形成的水泥石具有良好的渗透率和防砂能力。     

高温复合低密度水泥浆的研究与应用

解决在高温高压下减轻材料的性能稳定以及形成水泥石的体积收缩和强度快速形成与发展难题,是低密度水泥浆在深井固井中推广应用的前提.以满足高温高压固井对水泥浆的性能要求为目标,通过对耐高温高压水泥减轻材料和其他外加剂的优选,经多次的室内实验,配套使用了10种水泥外加剂和外添料,形成了流动性和稠化时间满足施工要求,密度为1.35～1.40 g/cm3、具有耐高温、防漏增塑、微膨胀、低渗高强复合性能的低密度水泥浆,并且在183℃、70MPa的易漏失井--桩古斜472井中得到了成功应用.     

粉煤灰水泥浆体系研究与应用

从粉煤灰固有特性出发 ,对大掺量粉煤灰水泥浆体系的应用性能做了较为全面系统的分析 ,室内实验结果表明 ,在 10 0 %质量比粉煤灰掺量下 ,水泥浆体系的技术指标均接近或达到 G级油井水泥国家标准 ,通过合理选用外加剂进行调节和改性 ,粉煤灰水泥浆体系在低温、中温和高温情况下 ,都表现出良好的应用性能。