微硅漂珠复合低密度水泥体系的探讨

低密度水泥是解决低压易漏井固井水泥浆漏失的主要途径。研究了微硅漂珠复合低密度水泥体系,分析了该水泥体系的作用机理,并对微硅漂珠复合低密度水泥体系的水灰比与密度的关系、水泥浆配方、流变性、沉降稳定性等性能进行了评价。结果表明,微硅漂珠复合低密度水泥浆体系强度高、滤失量低、自由水含量低及稳定性能好,水泥浆密度为1.30—1.33 g/cm~3。微硅漂珠复合低密度水泥体系克服了漂珠低密度水泥和微硅低密度水泥的缺点,满足了定向井和水平井施工作业对水泥浆的要求。     

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根据漂珠的组分及漂珠低密度水泥浆的性能特点，提出了漂珠水泥浆密度设计要求，减轻剂加量计算，适合漂珠低密度的水泥浆配方以及固井施工注意事项。在低压漏失层固井中还应加强以下工作：①确定合理的水泥浆密度，建立一套漂珠的不同加量、不同水灰比下的漂珠低密度水泥浆在不同液柱压力下的密度变化曲线，为确定低密度水泥浆密度提供可靠依据，特别是对密度很敏感的漏失层固井。②制定低密度水泥固井质量标准，低密度水泥的强度一般低于纯水泥、结构不如纯水泥致密、强度发挥不如纯水泥快。对低密度水泥固井应以保证水泥石的最低封隔质量为依据确定合理的低密度水泥固井质量标准。     

低温微细低密度水泥的实验研究

实验研究了低温条件下微细水泥在低密度水泥浆中的应用。结果表明，在低温条件下，与常规水泥相比，采用微细水泥可以大大提高低密度水泥的早期强度。微细水泥用于低密度水泥体系中,因为水泥越细,水泥的表面积就较大,水能很快地渗入水泥内部,其表面积增大也提高水化反应的速度,从而解决常规低密度水泥早期强度偏低的问题。低密度体系中的稳定性、渗透性也得到了较好的改善。微细低密度体系的静切力较高、触变性较好。另外，与常规水泥相比，微细水泥的初、终凝时间也有缩短，这对提高低密度水泥体系的防窜能力也是有利的。微细水泥在低温、低密度体系中对水泥浆的其它性能无不良影响，只要适当调节其稠化时间，即可满足固井施工的需要。     

漂珠低密度防气窜水泥应用研究

重点讨论了防气窜剂(KQ)在漂珠低密度水泥中的加量,认为应以漂珠低密度水泥最终体积收缩率的10～20%来设计.室内试验及现场应用表明,漂珠低密度防气窜水泥与常用油井水泥外加剂相容性良好,水泥(浆)性能足以满足固井施工要求.     

微硅低密度水泥在塔北深井固井中的应用

介绍了微硅低密度水泥浆外加剂的优选、配方及其性能特点,探讨了微硅低密度水泥现场混配方法和施工工艺。经在5口深井固井中应用,有效地防止了注水泥漏失及地层损害。该水泥与多种外加剂具有良好的配伍性,性能易于调节,施工简单。     

漂珠低密度水泥应用与研究

漂珠作为一种新型油井水泥减轻剂一经问世,便得到国内外固井工作者的关注。与其它减轻剂相比,用漂珠配制的低密度水泥具有超低密度、高强度、低渗透等优点。同时,漂珠是一种视密度较小的含硅质空心球体,易破碎,因此,对漂珠低密度水泥的设计和应用需特殊对待,否则会影响其使用效果。本文以室内研究及实践为基础,就漂珠低密度水泥在试验室制备、密度设计、防气窜剂加量设计及体系稳定性等方面的问题略作浅说,以供固井工作者参考。     

漂珠低密度水泥应用研究与效果评价

漂珠低密度水泥是80年代初开发出来的新品种,它具有超低密度、高强度和低渗透性等优点。本文介绍了川东对漂珠低密度水泥的研究和现场使用情况,结果表明,使用漂珠低密度水泥能防止或减少固井漏失,降低对产层的污染程度。     

超低密度水泥浆防漏技术提高了水泥返高

应用低密度水泥浆固井可防止因压破松软地层而导致的井漏,并能提高水泥返高,从而提高单级注水泥固井的成功率,减少或避免补注水泥作业.随着钻井工程日益进入挑战性环境,低密度水泥技术的作用日益突出.介绍了3种低密度水泥浆,其中微球体含量水泥浆在19口井中得到了应用.     

养护环境对漂珠微硅类低密度水泥石抗压强度的影响

应用漂珠微硅类低密度水泥体系固井是解决低压易漏层段和长封固段固井作业难题的主要手段,但是对其高温高压强度发展规律尚缺乏系统的理论分析和实验评价。在分析颗粒级配原理、利用激光粒度测试仪及配伍性实验方法优化低密度水泥体系配方的基础上,利用抗压强度实验方法研究了不同养护环境对漂珠微硅类低密度水泥石试件强度的影响规律,并与嘉华G级水泥基浆水泥石高温强度进行了对比。最后从化学成分、颗粒级配及搅拌方法等角度对实验结果进行了原因探析。结果表明:养护环境对低密度体系抗压强度的影响规律明显不同于基浆,漂珠微硅类水泥体系具有一定的抗高温强度衰退特性,良好的紧密堆积效应使养护压力对体系强度影响程度较小。     

DFC非漂珠低密度水泥浆体系实验研究

常规漂珠的批量生产受到限制，且漂珠低密度水泥存在高压体积收缩等问题，为此，进行了非漂珠低密度水泥浆体系研究。以颗粒的合理级配及紧密堆积为理论基础，通过水泥石抗压强度、水泥浆沉降稳定性及超声波实验优选了FC-1、FC-2、FC-3及FC-4低密度水泥外掺料，并通过合理的外掺料配比及优选低密度水泥浆配套外加剂进行失水、水泥浆稠化及地面模拟等试验，研制出密度为1.40～1.50 g/cm3的DFC非漂珠低密度水泥浆体系，该体系具有高强度、抗高温衰退等特点，能够替代普通漂珠低密度水泥浆在油井固井中应用，其整体性能满足油田固井及后期开发的需要。地面模拟试验表明，常规的干混设备能够满足该体系的均匀混拌需求，该体系具有良好的施工可行性。     

低密度固井质量声波测井评价方法研究

数值模拟了低密度水泥套管井中短源距声波测井全波波形,分析了水泥固井第1界面和第2界面情形的全波波形与流体环隙宽度的关系,建立了低密度水泥固井的套管波幅度校正关系式。认为在低密度水泥套管井中．若采用常规水泥固井的解释标准,用套管波评价第1界面水泥胶结时．需要进行校正．而评价第2界面水泥胶结时,可以不用校正。根据理论结果结合实际测井记录的波形特点．研究了波形信息提取方法,得到了第1、第2界面胶结指数等参数．用以评价固井质量。这种方法在西北油田低密度固井质量评价中获得了较好的结果。     

低密度水泥固井质量评价方法研究

通过建立模型、合理选择参数模拟出了不同密度水泥固井时第一界面完全胶结和存在缝隙时的理论波形，并对各种胶结情况下的理论波形、幅度的特征进行了对比分析，发现相同胶结状况下低密度水泥固井套管波幅度要比高密度水泥固井套管波幅度明显高，而且两者之间的幅度值具有相关性。为此，利用模拟出的低、高密度水泥固井套管波幅度之间的关系，经曲线拟合、多元回归得到校正公式，将低密度水泥固井套管波幅度校正到高密度水泥固井套管波幅度，再对低密度固井质量采用常规密度水泥固井评价标准进行评价。现场几十口井的应用表明，校正公式法评价低密度水泥固井质量比降低常规固井评价标准的做法效果好。     

微珠低密度水泥固井

本文通过室内研究及现场试验,提出在油井水泥中加入一定配比的空心微珠的低密度水泥,可以满足低压地层固井作业的需要、同时提出这种水泥在应用中的注意事项。     

空心微珠低密度水泥环完整性试验研究

为了提高空心微珠低密度水泥环的长期封固能力,开展了循环载荷及高内压工况作用下的水泥环完整性试验研究。利用三轴岩石力学测试系统,采用轴向循环加卸载的方法,分析了循环加卸载过程中水泥石的损伤形变规律;在试验基础上,结合厚壁圆筒理论,分析了高内压工况下水泥环的封固完整性。试验结果表明:循环加卸载与高内压工况均能使空心微珠低密度水泥环丧失力学封固完整性。为此,优选了可分散性纤维FK对空心微珠低密度水泥浆进行增韧改性,改性后的水泥浆性能良好,可满足固井施工要求;增韧水泥石的抗拉强度、协调形变能力和承压能力均有所提高,弹性模量下降。研究结果表明,可分散性纤维FK增韧效果较好,为进一步提高低密度水泥环完整性提供了理论依据和优化手段。      

低密度水泥的应用

本文根据我国近年来低密度和超低密度水泥使用情况,详细分析了减轻剂的类型、特点以及使用中存在的问题。为了更好地推广应用低密度水泥固井技术,笔者提出了自己的建议。     

低密度水泥固井对套管波幅度的影响及其校正方法

在采用声波全波列测井评价固井质量时,由于低密度水泥比高密度水泥的声耦合差,会对评价结果造成很大的误差。通过数值模拟和波形对比,分析了低密度水泥固井对套管波幅度的影响,进而提出了在固井质量评价中的套管波幅度校正方法,把低密度水泥固井的套管波幅度校正到高密度水泥固井时套管波幅度,这样可用常规水泥固井评价标准来进行评价。实际资料处理证明了该方法的有效性。     

SBT测井技术在塔河油田低密度固井质量评价中的应用

介绍了塔河油田采用低密度水泥固井的地质背景,指出了低密度水泥固井质量评价的难点.阐述了SBT定量评价低密度水泥固井质量的理论基础和方法原理.最后通过现场SBT测井资料的处理效果表明,该测井方法解释结论真实可靠,突破了常规声波变密度测井的局限性,具有良好的应用效果.     

低密度水泥套管井中声波全波波形分析

根据柱状多层几何模型,得到标势函数和矢势函数表达式,应用井中声压公式,选择适当的参数作数学计算,并绘制了低密度水泥套管井中的声波全波理论波形。通过时域和频谱分析,研究了在套管井中常见的4种水泥胶结情况下,声波全波列中各组分波的传播时间、频率及能量特征,并与高密度水泥套管井中声波全波列的各组分波作了比较。分析结果表明,用声波全波测井不仅可解决低密度水泥固井质量评价问题,而且在水泥完全胶结好的情况下可提供地层声波信息。图8表4参6。     

低密度胶乳水泥石抗CO2腐蚀性能研究

针对低压易漏地层固井遇到的水泥环抗CO2腐蚀性能差的问题,呆用静态CO2酸性腐蚀的方法,对加入丁苯胶乳的低密度水泥石进行了腐蚀实验,得到的样品经体视显微镜、XRD、压力试验机测试后,讨论了腐蚀前后丁苯胶乳低密度水泥石的内部形貌、表面形貌、府蚀深度、质量变化以及抗压强度的变化。结果发现,当低于120℃时,丁苯胶乳均匀地分散在水泥水化产物的周围,形成膜包覆结构,提高了低密度胶乳水泥石的抗CO2腐蚀能力,表明在低密度水泥中掺入丁苯胶乳,可以改善低温水泥早期抗压强度低、抗酸性差的缺点;而在高于120℃时,丁苯胶乳薄膜在高温下的稳定性变差,CO2通过薄膜空隙进入水泥石内部,并与水化产物Ca（OH）2和CSH反应生成可溶性的Ca（HCO3）2,从而对低密度水泥石的结构造成破坏。     

低密度水泥固井质量评价方法的改进

为了防止低压易漏地层发生固井液漏失并有效保护油气层,固井过程中经常采用低密度水泥浆体系。由于低密度水泥浆体系中密度减轻剂的使用,其水泥环的声阻抗值较之常规密度水泥环的声阻抗存在差异,若采用常规密度水泥的固井质量评价标准来评价低密度水泥浆体系的固井质量,则其真实可靠性存在问题。为此,进行了3种常用低密度水泥浆体系的水泥石抗压强度与声阻抗实验,分别测定了水泥石养护时间24 h和48 h的抗压强度和声阻抗值。结果表明,不同类型不同密度的低密度水泥石24 h和48 h条件下的抗压强度与声阻抗具有良好的线性关系,由此得出了考虑第一界面胶结良好时,基于抗压强度的低密度水泥浆体系套管波声幅值计算公式,进而提出了基于低密度水泥石抗压强度的低密度固井质量评价的改进方法,为全面改进低密度水泥浆体系固井质量评价标准奠定了基础。