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漂珠在油井水泥方面的应用

发布时间:2014/11/13 14:36:21  分享到:

    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。
    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。
    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。

    1973年,美国又开始研制利用粉煤灰中空心微珠作减轻剂,来减轻油井水泥浆体的密度,至1980年获得成功。Halliburton公司曾提出以粉煤灰中“高强微珠”(Hishstrength microspheres)作水泥减轻剂,其配制的水泥浆体的密度低达0.9~1.10g/cm3,几乎只有纯水泥浆体密度值的一半,堪称超低密度,次年获得“空心微珠低密度油井水泥”专利。
    漂珠。为解决克拉玛依油田克拉玛依——乌鲁木齐大断裂以南的井眼漏失问题,1983年新疆石油管理局钻井工艺研究所用漂珠作减轻剂,配制低密度油井水泥,使水泥浆密度降至1.15~1.50 g/cm3,推广后较好地解决了该地区的水泥浆的漏失问题。
    1984年,辽河油田将漂珠添加在锦西水泥厂75℃油井水泥中,使水泥浆密度降至1.25~1.55g/cm3,较好地防止了古潜山油矿的井眼漏失。1984~1991年共应用623井次,使用漂珠达4000余吨。至1988年末,全国又有大庆、华北、四川、胜利、青海等油田或多或少地采用了漂珠低密度油井水泥。
 1988~1990年,石油部工程技术研究所针对中原油田抗盐防漏问题,辽河油田稠油热采井防漏问题,与中原油田协作,以漂珠作减轻料,辐以T50等外加剂,研制出密度为1.20~1.40g/cm3的抗硫酸盐和耐高温的低密度水泥浆,并获得成功。
    采用漂珠配制的低密度水泥的特点:
    (1)水泥浆性能波动小,与原浆相比,流动度较接近,一般均大于20 cm,稠化时间略长,约 20~30min。   

    (2)水泥石强度高,与其他类型低密度水泥相比,抗压强度减幅小,早期强度较高,48~72h即可达到最高值。
    (3)与外加剂具有较好的相容性,为改善其性能,与减阻剂相容,可使水泥浆流动性进一步得到改善;与速凝剂相容,稠化时间缩短;与防气窜剂相容,延缓水泥浆“失重”时间;与降失水剂相容,失水量符合规定要求;与早强剂相容,能提高水泥石的强度等。
    (4)改性后的低密度水泥石导热系数为普通水泥的一半左右;抗腐蚀效果比普通水泥石更佳,具有保温性与抗腐蚀性。

 

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