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漂珠在低密度油井水泥中的利用

2018-02-06

   随着石油工业的迅猛发展,油、气井固井工程用的油井水泥需求量也在不断上升。尤其是由于井深加深,地质条件差,低密度油井水泥的需求更显得迫切。因此,许多国家都瞄准和探索合适的水泥减轻剂——粉煤灰漂珠,并为配制低密度油井水泥这项新技术的研制和开发作出不懈的努力。我国同样也做出许多新贡献,先后在许多油、气井工程中实际应用上取得了一些经验。当然,有些方面还有待改进。
    固井工程与低密度油井水泥 
  在油气田的勘探与开发中,为了防止表土坍塌,建立了钻井液循环系统,以克服钻井中遇到的井塌、漏失、气窜等复杂情况。封隔已钻穿的油、气、水层段,达到分层试采油气的目的,需先后下入多层钢管(套管)。按其作用可划分为表层套管、技术套管、油层套管等。在每层套管与井眼的环形空间内均需按要求注入不同性质的水泥浆,使套管与井壁紧密连接起来,为油、气的开采建立钢铁的井筒。这种将套管下至预定深度,用水泥车在环形空间注以水泥浆并安装井口以及相辅助的工序统称为固井。 
  由于纯水泥浆是由水泥车泵送入套管至井底后,再从环形空间上返到预定深度,水泥浆柱随着套管的深度承受着愈来愈高的温度和压力,因此,这就要求油井水泥具有颗粒微细、浆体初始稠度(从配浆开始15~30min内水泥浆的粘滞力)低、稠化时间(水泥浆处于可以泵送的状态的时间)、水泥石早期(8~24h)强度高等基本的特殊性能。 
  同时由于在固井工作中,将纯水泥采用常规水灰比配制成的浆体,其体积密度一般都大于1.85g/cm3,当这种浆体注入井下时,具有裂缝、孔洞的岩层、地层压力系数很低,或由于封固段超长达1500m以上,不少脆弱地层的地耐力及对于承受该水泥浆体的液柱压力等因素,造成水泥浆体发生井漏,引起浆面低返,达不到预期填充高度,必需进行二次封固,这不仅延缓交井周期,而且即使采取补救措施,也由于水泥浆体的流失,已造成油气层污染,影响油气产量。为此,在发展石油工业的同时,如何研制、应用低密度油井水泥(即配制的水泥浆体密度低于1.85g/cm3),已成为固井工程的一个突出问题,其技术要求大致归纳如下:①克服地层压力系数低,水泥浆柱高,压力增大产生井漏,导致水泥面低返,封固长度不符合采油等现象;②平衡地层压力、延缓水泥浆“失重”时间,防止油气“窜出”;③降低主要储层的水泥浆失水量,保护油气层、防止污染;④作领浆使用,冲刷井壁,提高主要油气层段的水泥封固质量;⑤抵抗地层水的腐蚀,保护套管,延长油井寿命;⑥填充非主要环形空间,节约水泥,降低成本。 
由于井深、地温梯度、油气压力和地质条件的不同,我国油井水泥标准于1988年参照美国石油学会APISPEC10-86《油井水泥材料和试验》标准,修订成九个级别(A、B、C、D、E、F、G、H和J级),不同级别的水泥又分为普通型、中抗硫酸盐型及高抗硫酸盐型三种类别,但仍不足以解决固井工程中的不同要求。因此,在固井时除需要选择适当级别和类型的油井水泥外,还需要掺加不同的油井水泥外加剂,以提高固井质量。如稠化时间调节剂(促凝剂和缓凝剂)、改变水泥浆流动性的外加剂(分散剂或称减阻剂)、控制水泥浆失水性的外加剂(降失水剂)、水泥浆密度的调节剂(减轻剂和加重剂)、提高水泥石热稳定性的外加剂等。

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