淺談水泥漿性能調(diào)整方法-張雪、郝志武

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1、.淺談水泥漿性能調(diào)整方法張雪郝志武（華北石油局井下作業(yè)公司HB1401固井隊）摘要：固井是油氣井在建井過程中的一個重要環(huán)節(jié)，固井質(zhì)量的好壞，直接影響到該油氣井能否繼續(xù)鉆進、能否順利地生產(chǎn)、油井的壽命以及油氣藏的采收率。水泥漿性能及測定與固井作業(yè)有著密切的關(guān)系，是進行固井設(shè)計和安全施工，保證固井質(zhì)量的關(guān)鍵因素。為了固井施工的順利進行，不斷提高固井質(zhì)量，必須要求水泥漿具有良好的性能并進行準(zhǔn)確的測量。關(guān)鍵詞：大牛地氣田水泥漿性能配方調(diào)整分析引言水泥漿是由油井水泥、配漿水、外加劑及外摻料按一定的比例配制而成。在一定

2、的溫度和壓力下，不同的材料相互之間經(jīng)過化學(xué)作用和物理作用，影響并形成了具有特殊性能的水泥漿。由于井身結(jié)構(gòu)的不同，所以需要不同性能的水泥漿，因此給我們配方調(diào)整帶來了很大的困難。1、水泥漿的組成成份及各組分對性能的影響1.1、油井水泥的礦物組分油井水泥的主要礦物組份（C2S，C3S，C3A和C4AF），C3S是水泥熟料的主要成份，也是影響水泥石強度的主要因素。C2S也是主要成份，其水化速度較慢，早期強度低，但長期強度仍有較大的增加，其含量高的水泥主要用于深井和超深井的固井。C3A水化反應(yīng)快，對水泥漿稠化時間影響

3、很大，早期強度較高，3d后強度幾乎不增長，體積收縮大，抗硫酸鹽性能差，所以中抗和高抗水泥對其含量作了嚴(yán)格的限制。C4AF的水化速度劇中，早期強度增長快，后期仍有增加，含量多時會使水泥石的強度減弱。1.2、水灰比對水泥漿性能的影響水灰比是指水泥漿中水對水泥的質(zhì)量比，對水泥漿和水泥石性能都有一定的影響。首先直接影響的是水泥漿的密度，水灰比增加，水泥漿密度減小。隨著水灰比的增加，水泥漿的游離液增加，塑性粘度和動切力減小，水灰比超過一定的量時，水泥石的強度顯著下降。1.3、外摻料對水泥漿性能的影響外摻料是為了改善水

4、泥漿的某些性能而加入水泥的材料。包括減輕劑、加重劑以及提高熱穩(wěn)定性的材料等。減輕劑主要用于降低水泥漿的密度，提高水泥漿的造漿率。加重劑，在鉆遇高壓層或調(diào)整井固井時，為防止井噴、氣竄等情況的發(fā)生，在水泥中摻入加重劑，以提高水泥漿密度。1.4、溫度、壓力對水泥漿性能的影響大量的試驗數(shù)據(jù)表明，在常壓至20.7Mpa的范圍內(nèi)，壓力對水泥漿的稠化時間和水泥石的抗壓強度有較大的影響，一般隨著壓力的增加，稠化時間有所縮短，抗壓強度有所提高；當(dāng)壓力繼續(xù)提高時，其影響較小。溫度是影響水泥漿性能最重要的一種因素。對注水泥作業(yè)來

5、說，溫度對稠化時間的影響是及其重要的。一般來說，相同的水泥漿配方，隨著溫度的升高，稠化時間縮短。為了保持一定的稠化時間，相應(yīng)的就要增加緩凝劑的用量，緩凝劑都有其最佳的適應(yīng)溫度范圍。溫度對水泥漿的其他性能也有較大的影響。1.5、配漿水的影響...在化驗室進行標(biāo)準(zhǔn)檢驗和試驗時，采用的配漿水是蒸餾水或去離子水。而現(xiàn)場固井的配漿水大部分是采用井場水。不同的現(xiàn)場水礦化度差別很大，所含離子種類和濃度也各不相同，對水泥漿性能的影響也不盡相同。因此固井前水泥漿性能試驗都應(yīng)使用現(xiàn)場配漿水進行，以保證水泥漿性能試驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性

6、和可靠性，避免固井事故的發(fā)生。2、水泥漿性能的要求一般來說具有良好性能的水泥漿要不沉降，不起泡；有良好的流動性、適宜的初始稠度，較小的流動摩擦阻力，容易混合泵送；流變性能可通過外加劑調(diào)整，以獲得較高的頂替效率；滿足要求條件下的稠化時間，保證施工的安全；已頂替至環(huán)空的水泥漿在固化過程中不受油氣水的侵入；頂替及候凝過程具有較低的濾失量，固化后不滲透；注水泥結(jié)束后，應(yīng)有足夠的早期強度，且強度增長迅速，長期強度穩(wěn)定，有效封隔地層；形成的水泥環(huán)能夠足夠支撐套管；具有抗地層流體侵蝕的能力。2.1、水泥漿性能主要包括以下

7、一些方面：2.1.1水泥漿的密度：水泥漿的密度是一個重要參數(shù)，也是影響水泥漿性能的基本因素。水泥漿密度主要由水、水泥、外加劑和外摻料的比例來控制。一般情況下，水泥漿含水量越小，密度越大。2.1.2水泥漿的流變性：水泥漿的流變性是注水泥流變學(xué)設(shè)計的基本參數(shù)，只有正確地測出水泥漿的流變參數(shù)，才能正確地計算出摩擦阻力和循環(huán)泵壓，提高頂替效率，同時又不至于壓漏地層。2.1.3水泥漿的失水性能：用來測試水泥漿在固井施工過程中和施工完成后的脫水量。水泥漿失水是30min內(nèi)一定的溫度和壓差下，通過一定面積孔隙所能濾失的自

8、由水量。一般純水泥漿在常溫、0.7-6.9Mpa壓差下得濾失量大約為1000-2000ml/min。降低水泥漿的失水能夠防止?jié)B透地層因濾失作用而引起的施工事故和對油氣層的損害。2.1.4水泥漿的稠化時間：用以確定水泥漿在模擬井眼溫度和壓力的條件下保持可泵流體狀態(tài)的時間。在注水泥施工中，水泥漿首先必須具有良好的可泵性，隨著水泥水化反應(yīng)的不斷進行，逐漸形成結(jié)構(gòu)致密的水泥石，這一過程可大致分為稠化、凝結(jié)和硬化三個階段。