快硬早强油井水泥在浅层高含水调整井中的应用

硅灰在超高强混凝土中的应用 张江泳 (河南省鄢陵县公路管理局,鄢陵461200) 摘　要:　研究了硅灰及其掺量对超高强混凝土物理性能、力学性能、耐久性方面的影响。结果表明:硅灰是一种高 效的活性掺合料,在混凝土中掺入一定量的硅灰,能够显著提高混凝土的强度、抗渗性,抗冻性和耐久性,是配制超高 强混凝土不可缺少的组分。 关键词:　硅粉;　超高强混凝土;　强度;　耐久性 applicationofsilicafumeinsuper2highstrengthconcrete zhangjiang2yong (henanprovinceyanlinghighwayadministeroffice,yanling461200,china) abstract:　thesilicafumewithdiffe

针对北方地区冬季固井地层温度低,水泥石强度发展缓慢的问题,研制一种低温早强剂qz—1,该早强剂可在低温环境大大加快水泥的水化速度,使水泥石形成较高的早期强度。20℃时,早强剂加量2%,12h抗压强度即可达到3.6mpa,达到二次开钻对水泥石强度(3.5mpa)的要求,大大缩短候凝时间,提高钻井速度,节约钻井成本。

油井水泥低温早强剂x-1由活性硅,固体醇胺和阴离子型聚合物复配而成。水灰比为0.42-0.52时,加入10.0%的x-1可使水泥浆15℃稠化时间比净水泥浆缩短40%-50%。在15℃下养护12h,24h的抗压强度分别大于3.5mpa和6.5mpa。水泥浆体系的综合性能满足低温井固井施工的基本要求。

word格式-专业学习资料-可编辑 学习资料分享 油井水泥外加剂及应用 第一节概述 随着石油工业的发展，油气勘探和开发领域日益扩大，钻井技术逐渐提高。深井、超深井和特殊井频频问世，给油井技术提出更高的要求。 特别是在地质构造复杂、井下条件恶劣的情况下注水泥，采用纯水泥已经远远不能满足工艺技术的要求，必须依靠外加剂来调节其使用性能。例如: 填充剂可以增加产浆量，节约水泥，降低成本;促凝剂或缓凝剂可以调节稠化时间，既能保证施工安全，又能在规定的时间内达到继续作业的强度要 求;降失水剂可以减少渗透性地层对水泥浆的滤失作用，保护油气层，提高采收率;分散剂可以改善水泥浆流变性能，增加顶替效率，提高固井质量， 延长油井寿命。因此，外加剂的研究、重产和应用在国内外都得到迅速地发展。 外加剂可以使水泥在不改变基本成分的情况下，改变其水泥浆性能。它与水泥的关系是相辅相成的。一般地说

针对水泥石低温情况下强度发展缓慢,影响钻井周期的具体情况,研制开发了早强剂dz-z。dz-z由多种无机化合物和有机化合物按一定的比例复合而成,具有双重早强作用,它能明显地提高低温下水泥石的早期强度,并能改善水泥石结构,使之致密、渗透率降低。早强剂dz-z加量为0.5%~2.0%,适用温度为0~50℃,8h水泥石抗压强度大于3.5mpa,随着加量的增加,水泥石强度也迅速增长。同时,早强剂dz-z基本不影响浆体的流变性能,还可以根据现场施工所需时间的长短,用缓凝剂调节水泥浆稠化时间,但仍能使8h抗压强度大于3.5mpa。现场应用表明,低温早强剂dz-z在低温条件下明显缩短了固井候凝时间,节约了钻井作业成本。

水泥环可以认为是一个先天带有一定缺陷和微裂缝的脆性材料,这些微裂缝及缺陷使水泥环易受后续施工、射孔等影响,发生脆裂,或与套管、井壁剥离,影响油气井后期开采,缩短油气井的寿命。塑性水泥可以很好地解决水泥环的脆裂问题,它通过掺入高强度纤维,不仅可增加水泥石的强度,而且可改变水泥石的弹性。室内采用具有不同长度分布和合适长径比的混合短纤维(纤维长度均小于4mm)、粒径为0.180～0.280mm(60～80目)的橡胶粉、活性微粒和与之相匹配的激活剂制得了早强增韧剂zsj。实验发现,zsj抗盐性能优良,与其它外加剂有良好的配伍性,增韧剂zsj的加入对水泥浆的施工性能基本无影响,但能大大改善水泥石的力学性能,水泥石抗压强度、抗折强度和抗冲击韧性均有不同程度的增长。实弹射孔实验证明zsj水泥石能够抵抗射孔等后续施工的冲击,可有效提高水泥环封固质量,防止地层流体窜层,延长油井寿命。

1 油井水泥组成、级别和类型 水泥是水硬性胶结材料，分为普通水泥和油井水泥。普通水泥也称建筑水泥，列入astm 标准，而油井水泥列入api标准。油井水泥与普通水泥的根本区别在于:油井水泥具有严格的化 学成分和矿物组成，而且在生产时除允许加入3%-6%的二水石膏以外不得加其它材料。本节主 要介绍油井水泥的化学组成、级别和类型以及生产和应用中的一些基本知识。 一、化学组成 水泥的质量主要取决于化学成分，而先进的分析方法已为获得水泥的化学成分铺平了道 路。表1.2.1列出g级hsr水泥的主要化学成分。由表中数据可以看出，波特兰水泥包括4种 主要成分:铝酸三钙c3a(3cao·a12o3)；铁铝酸四钙c4af(4cao·a12o3·fe2o3)；硅酸三钙 c3s（3cao·sio2)；硅酸二钙c2s(2cao·sio2)。通过各相显微镜检查，熟料颗粒含有

1 油井水泥组成、级别和类型 水泥是水硬性胶结材料，分为普通水泥和油井水泥。普通水泥也称建筑水泥，列入astm 标准，而油井水泥列入api标准。油井水泥与普通水泥的根本区别在于:油井水泥具有严格的化 学成分和矿物组成，而且在生产时除允许加入3%-6%的二水石膏以外不得加其它材料。本节主 要介绍油井水泥的化学组成、级别和类型以及生产和应用中的一些基本知识。 一、化学组成 水泥的质量主要取决于化学成分，而先进的分析方法已为获得水泥的化学成分铺平了道 路。表1.2.1列出g级hsr水泥的主要化学成分。由表中数据可以看出，波特兰水泥包括4种 主要成分:铝酸三钙c3a(3cao·a12o3)；铁铝酸四钙c4af(4cao·a12o3·fe2o3)；硅酸三钙 c3s（3cao·sio2)；硅酸二钙c2s(2cao·sio2)。通过各相显微镜检查，熟料颗粒含有

第1页 企业标准g级油井水泥 1、主题内容与适用范围 本标准规定了g级油井水泥的定义、要求、试验方法、检验规则、 交货与验收标志、包装、运输和贮存。 2、引用标准 gb10238-1998油井水泥标准及其引用标准。 3、定义 3.1g级油井水泥：由水硬性硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥经熟 料，加入适量的石膏，磨细制成的产品。在粉磨与混合g级水 泥过程中，不允许掺加任何其他外加剂。 4、级别和类型 4.1g级油井水泥：该产品是一种基本油井水泥，有中抗硫酸盐型 （msr）和高抗硫酸盐型（hsr）两种类型。 5、要求 5.1化学要求 序 号 品种 名称 mgoso3(%)loss(%)不溶物（%）c3s(%)c3a(%)r2oc4af+2c3a(%) 第2页 5.2物理性能要求 6.试验方法 序 号 品种名称 拌合水 （%） 游离水 （m

油井水泥组成、级别和类型 水泥是水硬性胶结材料，分为普通水泥和油井水泥。普通水泥也称建筑水泥，列入astm标准，而油井水泥列入api标准。油井水泥与 普通水泥的根本区别在于:油井水泥具有严格的化学成分和矿物组成，而且在生产时除允许加入3%-6%的二水石膏以外不得加其它材料。本节主要 介绍油井水泥的化学组成、级别和类型以及生产和应用中的一些基本知识。 一、化学组成 水泥的质量主要取决于化学成分，而先进的分析方法已为获得水泥的化学成分铺平了道路。表1.2.1列出g级hsr水泥的主要化学成分。 由表中数据可以看出，波特兰水泥包括4种主要成分:铝酸三钙c3a(3cao·a12o3)；铁铝酸四钙c4af(4cao·a12o3·fe2o3)；硅酸三钙c3s （3cao·sio2)；硅酸二钙c2s(2cao·sio2)。通过各相显微镜检查，熟料颗粒含有4种矿物成分(熟

0前言油井水泥是一种波特兰水泥,属于氧化钙型的硅酸盐水泥,是一种水硬性胶凝材料。它能够与水按一定的比例混合成水泥浆,并在井下硬化成具有一定抗压强度和渗透率的水泥石。d级油井水泥一般适于1830～3050m井深的注水泥作业,包括中抗硫酸盐型和高抗硫酸盐型,由于在该条件下,水泥浆要有良好的可泵性,就要烧制低c_3a含量和高c_3s含量的熟料,给生产带来困难。不仅要有满足施工要求的流变学性质和凝结时间,还要有对地层和套管良好的胶结强度,才能保证注水泥施工

近日,由大连市技术监督局标准化处组成的评审组到二水厂,对大连水泥集团公司生产的a、g级油井水泥采用国际标准进行了现场验收,结论为合格,从而证实了公司生产的特种水泥产品品质达到了国际先进水平。公司刘文盛副总经理、生产部、工厂主要领导参加了验收过程。经过公司申请、大连市技术监督局批准,该公

近日，由大连市技术监督局标准化处组成的评审组到二水厂，对大连水泥集团公司生产的a、g级油井水泥采用国际标准进行了现场验收，结论为合格，从而证实了公司生产的特种水泥产品品质达到了国际先进水平。公司刘文盛副总经理、生产部、工厂主要领导参加了验收过程。

　第30卷第2期硅酸盐学报vol.30,no.2 　2002年4月journalofthechineseceramicsocietyapril,2002 g级油井水泥的水化及硬化 张景富1,俞庆森1,徐　明2,高莉莉2,肖海东2 (1.浙江大学化学系,杭州　310027;2.大庆钻井技术研究所,大庆　151400) 摘　要:研究了g级油井水泥在不同温度条件下的水化硬化特点及强度性能.分析了不同条件下硬化浆体水化产物的组成、形态及显微结构 的变化特点,揭示了不同温度及外加剂条件下水泥石强度发展及变化规律,阐明了温度对水泥石强度性能产生影响的内在本质.确立了强度 衰退的临界温度及抑制强度衰退的合理加砂量. 关键词:g级油井水泥;水化硬化;水化产物;显微结构;

为缩短深水低温固井候凝时间,开展了锂盐早强剂对油井水泥低温水化能力和性能影响的研究。结果表明,锂盐早强剂通过加快水化保护膜破裂使水化诱导期缩短的方式提高油井水泥中c3s、c2s低温水化能力,从而明显缩短油井水泥的低温稠化时间,提高低温抗压强度,并且对水泥浆初始稠度无影响,表现出优异的低温早强功效。锂盐早强剂对油井水泥的水化产物类型无影响,水化产物主要为硅酸钙凝胶、ca(oh)2晶体和少量钙钒石aft晶体,与单纯油井水泥水化产物一致,但水化产物的微观结构较常规水泥石致密。

在油气井固井作业中需要使用油井水泥外加剂来控制、改善水泥浆的流变性能和水泥的水化、凝结性能,提高水泥石的综合性能,保证固井质量。大量的实践表明,保证固井质量的关键之一是固井水泥浆的良好性能。而固井水泥浆的良好性能取决于水泥浆和水泥浆外加剂的性能。主要研究自制复合型油井水泥早强剂ll与实验室自制油井水泥缓凝剂mam,分散剂fasa,降失水剂as的配伍性规律。按照中国石油天然气行业标准sy/t5504.4-2008,sy/t5504.1-2005,sy/t5504.3-2008和sy/t5504.2-2005,测试水泥浆性能,最后进行早强水泥浆体系性能测试,通过配方1抚顺g级油井水泥+2.5%早强剂ll和配方2抚顺g级水泥+2.5%早强剂ll+1.0%缓凝剂mam+0.5%分散剂fasa+1.0%降失水剂as的水泥浆性能比较,结果表明,早强剂ll分别加入缓凝剂mam,分散剂fasa,降失水剂as后水泥浆性能均能达到相关行业标准,配伍性良好,并且早强水泥浆体系性能稳定,测得的稠化时间略有加长,初始稠度较低,抗压强度降低,能够满足固井的各项指标的要求。

由于在低温条件下,水泥浆因水化速度慢,候凝时间长,极易造成油、气、水浸,导致水泥环不致密、固井质量差等问题。本文研制了油井水泥中低温早强剂bzc-1s,它是由无机盐、有机盐和有机酸复合而成。低温早强促凝剂可在低温30℃的情况下,常压养护8h抗压强度超过4.5mpa,24h抗压强度超过15mpa;在低温60℃的情况下常压养护8h抗压强度超过17mpa,24h抗压强度超过25mpa;而且不影响体系综合性能,具有显著的早期促强效果,可应用于多种水泥浆体系。

系统研究了不同配比的矿渣石膏体系对改善g级油井水泥膨胀性能和力学性能的影响。通过汞压入法(methodofmercuryintrusionporemeasurement,mip)和扫描电镜(sem)等现代测试方法对矿渣油井水泥的水化硬化特性和机理进行了研究。试验结果表明:掺加矿渣石膏后能显著改善油井水泥石的早期强度;并且该体系在50℃养护温度下,通过石膏的不同掺量,可以获得比较好的早期膨胀数据;通过微观结构的分析,验证了石膏对矿渣油井水泥体系的激发作用。

油井水泥浆的流变性是注水泥施工的一个重要工艺参数,是水泥浆配方设计的核心以及安全施工的前提。分别从油井水泥浆组成成分(石膏加量、比表面积、分散剂)、工作环境(温度、压力)、施工参数(搅拌速度、搅拌时间)和水泥浆的水灰比等方面通过试验来研究影响水泥浆流变性的因素。研究结果表明:随石膏掺量的增多,水泥颗粒的比表面积增加,水泥浆的流动性能随之变差,而比表面积为320~350m2/kg时,水泥浆流变性能变化不大;提高搅拌速度和增长搅拌时间能提高水泥浆流变性能;随温度的升高水泥浆的流变性表现为先提高后变差的变化趋势,该试验条件下当温度高于70℃时水泥浆的流变性能明显变差,但压力对于水泥浆流变性影响不大。

油井水泥浆的流变性是水泥浆配方设计的核心及安全施工的前提。本文分析了影响油井水泥浆流变性的主要因素：水泥的矿物组成（主要讨论中间相）即ｃ４ａｆ和ｃ３ａ对水泥浆的流变性影响很大，而易与硫酸盐反应生成钙矾石（ａｆｔ），不利于水泥石的长期稳定性；碱含量即ｎａ２ｏ、ｋ２ｏ总含量，熟料中碱对水泥浆的影响超过ｃ３ａ；当水泥的粒度（比表面）颗粒粒径大于７５ｕｍ时，分散剂几乎不起作用；温度主要是通过加速或延缓水泥的水化速度而影响水泥浆的流变性；压力的增加会加速水泥的水化；化学外加剂也能改善水泥浆的流变性。并提出了水泥浆配方流变学设计的试验流程。

以2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(amps)、丙烯酰胺(am)和丙烯酸(aa)为共聚单体,以过硫酸铵为引发剂,通过自由基聚合合成了一种新型的三元共聚物油井水泥降失水剂(sz1-1)。用红外光谱、热重分析对聚合物结构和抗温性能进行表征。结果表明,该降失水剂具有良好的失水控制能力和抗温性,在120℃以下,sz1-1加量为4.0%时失水可控制在50ml以内；在180℃时,sz1-1加量为6.0%时失水可控制在50ml以内；降失水剂与常用的减阻剂、缓凝剂、膨胀剂、早强增塑剂有良好的配伍性,水泥浆体系抗压强度大于14mpa,稠化时间可调,综合性能优良。成功将该降失水剂用于川东北某井的高温固井作业中,综合性能满足工程要求,固井质量良好。

长庆油田陇东地区是鄂尔多斯盆地致密砂岩油藏开发的主战场。先注后采、水平井规模开发和多级分段体积压裂是该地区增储上产的主要技术措施。同时也为配套固井技术提出了新的挑战。大型分段压裂会对常规水泥环造成很大的破坏作用,进一步加剧了油、水窜现象,直接影响油井后续的投产效果,因此防止环空窜流,不仅要考虑到水泥浆的防窜性能,还要考虑到改善水泥石力学性能的问题。针对上述难题,开发了增韧防窜水泥浆体系,该体系可有效改善水泥石力学性能,提高水泥浆的防窜能力,优化了固井工艺,形成了适用于该地区致密砂岩油藏的配套固井技术,取得了很好的应用效果。