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.     

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。     

超低密度高强度水泥浆体系的研究

以颗粒级配原理和紧密堆积理论为理论依据,以嘉华G级高抗硫油井水泥、漂珠和微硅等为基本原料,通过复配水泥、漂珠、微硅等不同粒径的微细颗粒,配制出密度为1．10-1．50g／cm^3的超低密度水泥浆体系,使该水泥浆体系具有密度可调范围广、稳定性高、流动性好、水泥石体积无收缩、抗压强度高、抗高温性能稳定、渗透率低等优点,为低压易漏失井、煤层气井以及浅层油气井等的成功固井施工提供了保障,并具有良好的经济效益和环保效益。     

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。     

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。      

1.15 g/cm3超低密度水泥浆的研究与应用

针对鄂北工区低压、易漏失地层的固井难题,中原固井公司通过研发轻质水泥,优选高强空心玻璃微珠减轻材料,与超细微硅进行级配,建立三级级配模型,确立了超低密度设计构架。选用AMPS类降失水剂、低密度增强剂、早强剂、缓凝剂等外加剂优化浆体性能,研究出一套高强度超低密度水泥浆配方,该水泥浆适用温度为60~120℃,密度为1.15 g/cm3,失水量为40~42 mL,游离液量不大于1.0%,稳定性密度差为0,300 min内稠化时间可调,呈直角稠化;常压40℃下72 h水泥石抗压强度为12.1 MPa,满足现场施工需求。开展混拌工艺研究,建立了分级混拌工艺,混拌大样与小样水泥浆性能符合率达到了98%,保证了水泥浆性能的稳定。通过在鄂北大牛地区块D12-P42、D17-2及DK13-FP1井等3口井的应用,固井过程中没有发生漏失,固井质量合格率为100%,实现了井筒的完整性,为低压易漏地层固井提供了技术支撑。      

超低密度水泥浆新技术

介绍一种超低密度水泥浆,可以明显降低井的注入费和维修费。 1低密度水泥浆 目前,有3种方法可以制造低密度水泥浆。通过加入过多的水来制造低密度水泥浆的方法不能用来制造超低密度水泥浆。因为,如果只单纯地用水来降低泥浆密度，会导致水泥浆被大大稀释，以至于在一段时问内不能凝固。因此，改用添加微球体颗粒或起泡这两种方法来制造新型的超低密度水泥浆。     

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.     

空心玻璃微珠低密度水泥浆的初步研究

近年来,由于漂珠的产量越来越少,质量也越来越差,因此急需寻找一种代替漂珠的新型减轻材料,以满足配制低密度水泥浆的需求.因此优选了一种新型的密度减轻材料——高性能空心玻璃微珠,根据颗粒级配紧密堆积理论,对高性能空心玻璃微珠、水泥以及其他各种外加剂进行合理配比,设计出了一种新型的低密度水泥浆.室内评价结果表明,该低密度水泥浆具有良好的稳定性、流动性,且失水量小,空心玻璃微珠能够替代常规漂珠来配制低密度水泥浆;空心玻璃微珠抗压能力比较高,用其配制的低密度水泥浆具有不可压缩性,解决了漂珠低密度水泥浆高压下漂珠破碎或进水导致水泥浆密度升高的问题;同一密度下,空心玻璃微珠低密度水泥浆的成本比漂珠低密度水泥浆的成本稍高,为降低成本,可考虑加入其他低密度外掺料.     

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。     

低密度高炉矿渣水泥浆体系的研究应用

长庆油田以高炉矿渣代替水化材料,再加激活剂和少量水泥、膨润土和漂珠,配制成1.48~1.63g/cm3的低密度矿渣水泥浆,经室内试验,流动度大于20cm,45℃、25MPa条件下的稠化时间大于180min,45℃、24h的抗压强度达到5.4~10.8MPa,与高密度的纯水泥浆配伍性好,能满足现场施工要求。经4口井试验,油层以上用低密度矿渣水泥浆封固,油层仍用纯水泥封固,施工顺利,固井质量优良,成本比用低密度粉煤灰水泥浆固井还要低。文中还探讨了高炉矿渣和激活剂的物理性质、化学性质和水化机理。     

高强度低密度水泥浆固油层技术

常规低密度水泥浆固井中存在水泥石抗压强度低、水泥浆游离液含量大、浆体稳定性差等突出问题,满足不了油层固井需要。为保护油气层、提高固井质量,通过深入研究,从筛选和优化水泥、外掺料及配伍外加剂入手,开发了高强度低密度水泥浆体系;并通过采取新工艺、强化技术措施,有效解决了油层固井中遇到的一系列问题,在中国科探1井、4000 m以上深井、煤层气井以及浅层稠油井等40余口井进行了油层固井作业,固井一次成功率100%,质量优良率90.5%,达到了满意的效果。     

超高密度水泥浆固井技术

新疆准噶尔盆地南缘地质情况复杂,钻井过程中事故频繁、钻井速度慢、钻井周期长、井眼质量差,给固井作业造成了系列技术难题。为此,我院从1996年即开始对超高密度水泥浆固井技术进行了深入、系统的研究,包括超高密度水泥浆设计及混配技术、高压井套管的强度设计及安全下入技术、窄安全压力窗口平衡注水泥技术、超高密度水泥浆顶替超高密度泥浆提高顶替效率技术和超高压地层流体压稳候凝技术,并通过单项技术的有机合成,形成了配套的超高密度水泥浆固井技术。该技术在安4井φ177.8mm技套固井首次应用并取得成功以后,又先后在安4井、霍10等多口井的油层套管固井中获得成功,取得了良好的应用效果。     

大牛地气田固井防窜水泥浆体系研究与应用

大牛地气田具有低压、低渗、个别井段易漏和固井后易气窜的明显特点,因此,对于储层的保护显得相当重要,气田对固井工程来说,在保证固井质量的同时尽量减少进入地层的水泥浆滤液和水泥浆颗粒,最大限度地保 护气层。在2004年之前大牛地气田固井质量极不稳定,通过分析研究,发现水泥浆的性能严重影响固井质量。针对水泥浆性能影响固井质量的原因分析,通过水泥浆体系和水泥石的室内试验与评价,优选出适合本工区的 水泥浆体系,固井质量取得了比较理想的效果。     

用三种工业废料配制低密度水泥浆

利用工业废料高炉矿渣为水化材料，粉煤灰和空心漂珠为减轻材料，配制１３０～１６０ｇ／ｃｍ３密度范围的低密度系列水泥浆。以性能优良的碱性活化剂ＢＥＳ—１，活化高炉矿渣、粉煤灰和漂珠的潜在活性，使其形成满足固井质量要求的胶凝体。该系列具有“水泥”石抗压强度高，密度低，体系稳定，初终凝时间短，成本低廉等特点，开发了固井的新材料。     

低密度高强度水泥浆体系在苏丹1/2/4区块的应用

苏丹1/2/4区块中的4区面积较1区和2区大，是地层较复杂的区块，此区块的Zarap、Betinue和Baraka等层位地层压力系数低，固井施工中易发生水泥浆漏失，造成低返；地层成岩性差，易发生井塌，糖葫芦现象严重，固井施工中顶替效率低。并且这一区块的井普遍较深，封固段较长。苏丹1/2/4区块位于北纬5°～10°之间，天气炎热，年平均气温高，地温梯度高，给固井施工带来很大的困难。文章从地层资料、井身结构、固井工艺等环节进行分析、研究，经过大量的室内试验和现场应用，确定出性能优良的低密度高强度水泥浆体系，解决了该地区固井技术难题。     

保护油气层水泥浆的研究与实践

针对吐哈油田的储层特征和固井特点,研究了水泥浆对储层的损害机理,并结合各种井优质固井对水泥浆性能的要求,优选出了保护油气层的水泥外加剂,分别是以高分子材料为主复配而成的降失水剂、以磺化醛酮缩聚物为主的分散剂、以铝粉为主复配而成的防气窜剂,另外还有液体缓凝剂等,并确定了适应各种井的水泥浆配方。实践证明,这些配方性能优良,失水量低,防窜效果好,固井质量高,能减少对油气层的损害。     

井下泡沫水泥密度变化规律研究

本文介绍了为研究井下泡沫水泥密度变化规律而专门设计的实验装置和实验结果。室内研究结果表明,泡沫水泥受井下温度和压力的影响,实际密度与地面密度相差较大,尤其是当温度大于50℃和压力小于3MPa时,其影响最为明显。     

复杂井固井低密度水泥浆体系性能研究

针对低压易漏地层固井中易漏失、流体窜槽和高浓度盐水对水泥环柱的腐蚀问题，提出以保持低密度水泥浆密度的稳定性为基础，突出水泥浆的触变性和使水泥石体积有一定微膨胀性能为依据的观点。通过改善水泥石的自身防腐蚀性能，研究出一种独特的密度为1.30~1.45 g/cm³的粉煤灰复合低密度水泥浆体系，以此来满足复杂井低密度固井的需要。室内评价了该粉煤灰复合低密度水泥浆体系的密度稳定性、触变性、界面胶结强度、防腐蚀性能。结果表明，该水泥浆体系不仅具有非常好的密度稳定性和良好的触变性，而且水泥石的体积有一定量的膨胀能提高界面胶结强度和水泥石较强的耐一定浓度盐水的腐蚀的性能，从而可将腐蚀介质对套管的腐蚀转化为对水泥石的腐蚀，延长套管和油气井的使用寿命。     

用多功能钻井液设计超低密度矿渣水泥浆

本文针对陕甘宁盆地中部低渗透天然气田低压易漏地层二级固井中存在的问题，利用高炉矿渣、漂珠的潜在活性及比重较小的特点，结合多功能钻井液固井技术的优点，用多功能钻井液设计超低密度（１２０ｇ／ｃｍ３～１４０ｇ／ｃｍ３）矿渣水泥浆。用该水泥浆为领浆和纯Ｇ级水泥浆为尾浆对天然气井进行一次性注水泥固井，替代分级固井技术。室内研究结果表明：超低密度矿渣钻井液固化液中激活剂可以扩散到滤饼和残留的多功能钻井液中，使套管、水泥石和地层三者之间达到完整的胶结，使地层封隔效果良好，水泥石抗压强度高，水泥浆流变性好，体系稳定，稠化时间满足现场施工要求，并解决了分级固井技术中存在的固井质量问题。