《低密度固井技術(shù)》PPT課件

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1、低密度固井技術(shù)2002.10目錄1、前言2、減輕劑的種類3、低密度水泥漿的設(shè)計方法4、常用的低密度水泥漿體系與應(yīng)用低密度水泥漿固井主要解決以下問題：(1)防止易漏地層發(fā)生注水泥漏失；(2)能形成較長的封固段，減少自由段，保護套管；(3)減少液柱壓差，保護油氣層。使用正常的水灰比配制出的純水泥漿的密度一般大于1.80g/cm3。但是，在易發(fā)生漏失地層和低壓裂梯度的地層中，就不能承受如此高密度水泥漿的長液柱壓力，為此，使用減輕劑來降低水泥漿的密度，所以，在很多特殊地層的固井作業(yè)中，我們采取低密度水泥漿體系固井。1、前言常用的減輕劑有

2、：漂珠、膨脹珍珠巖粉、硅酸鈉、硬瀝青、粉煤灰、硅藻土、沸石、微硅，膨潤土等。2.1漂珠漂珠——漂珠是應(yīng)用最普遍的的水泥減輕材料。2、減輕劑的種類漂珠的主要成分是SiO2，珠內(nèi)被封閉的氣體為N2和CO2。漂珠外殼是由含硅鋁的玻璃體組成，故具有一定的活性，能與水泥水化析出的Ca(OH)2或CaSO4作用，生成具有膠凝性質(zhì)的化合物，提高其強度。其主要的性能參數(shù)為：2.2硅藻土硅藻土——是沉積形成的一種多孔、質(zhì)輕、極易研成粉末的礦產(chǎn)。它結(jié)構(gòu)細微，由許多硅藻的硅質(zhì)空殼組成，因此孔隙率高，且具有較強的吸附性和化學惰性。由于硅藻土密度低（2.

3、10～2.20g/cm3），比表面積大，吸水量大，因此可有效地降低水泥漿密度。硅藻土中的SiO2含量較大（85～90%），SiO2能與水泥水化產(chǎn)物Ca(OH)2反應(yīng)，生成水化硅酸鈣凝膠，從而促進水泥水化和水泥石強度的發(fā)展。2.3微硅微硅——是生產(chǎn)鐵硅合金的副產(chǎn)品，密度為2.1～2.6g/cm3，是一種較好的減輕材料，具有極小的顆粒細度，需要有大量的水潤濕其表面，相對地降低水泥漿密度。由于微硅顆粒細小，它在水泥顆粒之間起填塞作用，從而改善了水泥石的微觀結(jié)構(gòu)，增加了水泥石的致密性，降低了水泥石的滲透率，減少了水泥漿的析水和失水量，并

4、有防腐和穩(wěn)定水泥漿漿體以及抗高溫強度退化的作用。但如果加量過大，將影響水泥漿的流變性能，影響固井質(zhì)量。由于微硅的SiO2含量高，所以它能提高水泥漿體系的SiO2摩爾含量，防止高溫條件下水泥石強度的衰退。微硅絕大部分顆粒粒徑在0.02～0.5μm之間。2.4膨潤土膨潤土——膨潤土密度為2.60～2.70g/cm3，是最常用的粘土類水泥漿減輕劑，主要成分是蒙脫石（NaAl2，AlSi3O10.(OH)2），蒙脫石具有極強的吸水性能，在水中體積可以膨脹幾倍。其造漿率很高，使水泥含水量增大，并由此使水泥漿密度降低。2.5硅酸鈉硅酸鈉——

5、可使水泥漿的密度降到1.70～1.37g/cm3，且析水量小。該體系水泥石的后期強度較低，并且滲透率偏高。其適宜的溫度為50～70℃，在高溫下漿體穩(wěn)定性變差。2.6硬瀝青硬瀝青——常用的天然瀝青或用瀝青氧化法而制得的高軟化點瀝青，其密度為0.9～1.1g/cm3。硬瀝青常與高保水材料（氧化瀝青）復合使用。加量2.5%～50%（質(zhì)量分數(shù)）可使水泥漿密度降到1.70～1.37g/cm3。當加量較高時，拌灰困難，故常與膨潤土等復合使用。適用溫度為150℃以下。2.7粉煤灰粉煤灰——粉煤灰又稱飛灰，密度在2.1g/cm3左右。粉煤灰是火

6、電站煤粉燃過的灰燼，主要由含二氧化硅的玻璃體組成。用粉煤灰配制水泥漿可使水泥漿的密度降到1.70～1.60g/cm3。粉煤灰低密度水泥體系具有很高的抗腐蝕能力，其水泥石抗壓強度也明顯高于粘土體系。2.8氮氣將氮氣充入水泥漿中，通過加以氣泡劑和穩(wěn)泡劑等表面活性劑，使氮氣形成均勻細小的氣泡，即所謂的泡沫水泥漿。泡沫水泥漿的最低密度可達0.84g/cm3，具有較高的抗壓強度和較低的滲透率。然而，密度低于0.85g/cm3泡沫水泥滲透性增加，其應(yīng)用范圍受到限制。泡沫水泥出現(xiàn)于1979年，它通過向水泥中注入氣體（通常是氮氣）的方法制成低密

7、度水泥，同時加入表面活性劑和穩(wěn)定劑，以獲得均勻穩(wěn)定的氣泡分布。由于泡沫水泥含水量比其他類型的低密度水泥要少，所以顯示出良好的抗壓強度。表4泡沫水泥強度頂替模擬試驗顯示泡沫水泥極好的泥漿頂替特性，這可能是利用它固有的可壓縮性，浮力作用或它的賦能作用，由于含有壓縮氣體，他在環(huán)空中膨脹，頂替掉它前邊的流體。3.1基本設(shè)計方法根據(jù)實際地層壓力等情況確定水泥漿密度及實驗溫度，根據(jù)地層特性決定使用何種減輕劑，然后展開室內(nèi)實驗，下面分別以一種減輕劑和復合減輕劑為例來說明低密度水泥漿的設(shè)計方法。性能良好的低密度水泥體系要求水泥漿具有以下特征：①

8、良好的穩(wěn)定性，不漂浮、不沉淀；②良好的強度發(fā)展；③較好的流動性能；④較低的滲透率；3、低密度水泥漿的設(shè)計方法⑤失水和自由水控制良好。低密度水泥的設(shè)計關(guān)鍵要控制好水灰比，不同的低密度材料都有一個經(jīng)驗的需水量，而且還要知道材料的絕對密度即比重，要掌握的原則是在保證水