渤海海域低密度早强水泥浆的室内研究
低密度水泥浆体系的制备和室内性能评价
低密度水泥浆体系的制备和室内性能评价I. 绪论简述低密度水泥浆体系的研究背景和意义，阐述本文的研究目的和意义。
II. 低密度水泥浆体系的制备方法介绍低密度水泥浆体系的主要组成和成分配比，详细描述低密度水泥浆体系的制备步骤，包括原材料的配制、混合和搅拌等过程。
III. 室内性能评价方法介绍低密度水泥浆体系室内性能评价的依据，详细列举低密度水泥浆体系应力应变性能、抗压强度、低温性能、渗透系数、吸水量等多个方面的测试方法。
IV. 实验结果与讨论给出低密度水泥浆体系制备后的实验结果，对比测试不同成分比例的低密度水泥浆的物理性能和力学性能，分析各项性能参数之间的关系，探讨低密度水泥浆体系的组成和制备工艺对其性能的影响。
V. 结论与展望总结低密度水泥浆体系的制备和室内性能评价研究，强调其在建筑和油田工程领域的应用前景，展望未来低密度水泥浆体系研究的发展方向和重点。
第一章：绪论低密度水泥浆体系是一种新型的建筑材料，其研究和应用具有重要的科学意义和实际价值。
本章旨在阐述低密度水泥浆体系的研究背景和意义，以及本文的研究目的和意义。
1.1 研究背景和意义传统水泥材料因其高密度和高强度而广泛应用于建筑领域，但其制备和使用过程中会对环境造成一定的污染，同时也存在原材料成本高、施工周期长等问题。
针对这些问题，人们开始研究低密度水泥浆体系。
低密度水泥浆体系具有良好的物理和力学性能，重量轻、使用周期短、环保等优点，逐渐开始应用于建筑和油田工程领域。
在石油开采过程中，液态低密度水泥浆作为控制井壁稳定性的主流材料，有效地减少了井壁漏失等问题。
在建筑领域中，低密度水泥浆可以用作填充材料、隔热材料、抗震材料等，提高了建筑结构的安全性和舒适度。
因此，低密度水泥浆体系的研究和应用具有重要的现实意义和科学意义，对于推动建筑材料科学的发展、改善人们的生活质量和保护环境都具有极其重要的价值和意义。
1.2 研究目的和意义本文旨在探究低密度水泥浆体系的制备方法和室内性能评价方法，并深入研究各项性能参数之间的关系。
低密度高强度水泥浆体系研究与应用
低密度高强度水泥浆体系研究与应用首先，低密度高强度水泥浆体系的研究是多学科交叉的工作。
在研究过程中，需要从水泥化学、流变学、材料学等多个学科角度进行分析。
通过深入研究各种水泥材料的化学反应、流变性质以及形成高强度水泥浆的机理，可以找到制备低密度高强度水泥浆的有效方法。
其次，在低密度高强度水泥浆体系的应用方面，主要包括石油钻井和水泥固井。
在石油钻井中，低密度高强度水泥浆可以用于井口衬套、井眼质量改进等方面，提高整体钻井效率。
在水泥固井中，低密度高强度水泥浆可以用于井下充填、固井补偿等方面，增强固井效果，减少固井质量问题的发生。
另外，低密度高强度水泥浆体系还可以应用于其他领域，如建筑工程中的轻质混凝土制备。
通过将低密度高强度水泥浆与适当的骨料混合，可以制备出轻质混凝土，具有重量轻、强度高、耐久性好的优点，在建筑物的结构设计和施工中具有重要的作用。
在低密度高强度水泥浆体系的研究和应用中，还存在一些问题需要解决。
首先，需要深入研究低密度高强度水泥浆的制备工艺和配方设计，以提高低密度高强度水泥浆的性能和适应性。
其次，需要研究低密度高强度水泥浆在特殊环境下的稳定性和流变性能，以保证其在实际应用中的可靠性和稳定性。
最后，还需要进一步探索低密度高强度水泥浆的应用领域，拓宽其在其他领域的应用前景。
总的来说，低密度高强度水泥浆体系是一种具有重要研究和应用价值的新型水泥浆体系。
通过深入研究其制备工艺和配方设计，并探索其在不同领域的应用前景，可以进一步提高其性能和适应性，为相关行业提供更
好的解决方案。
同时，还需要加强学术研究和工程实践的结合，推动低密度高强度水泥浆体系的研究和应用工作的发展。
低密度高早强水泥浆体系在大港油田滩海地区应用研究的开题报告
低密度高早强水泥浆体系在大港油田滩海地区应用研究的开题报告一、研究背景随着油田勘探开发进入深水阶段，滩海地区的油藏逐渐成为开发热点。
这些油藏特点是膏体性强，渗透性低，常规钻井技术难以达到预期的生产效果。
为了解决这一问题，需要采用一些新的钻井技术和钻井液隔离体系。
高强、高密度钻井液作为现代油气钻井主流液体，在降低地层渗透性方面取得了显著的成效。
但是，在滩海地区的钻井过程中，高密度钻井液也会带来多种问题，如难以干燥、处理成本高、环境污染等。
因此，发展低密度、高早强水泥浆体系成为了破解这一难题的关键。
二、研究目的本研究旨在探讨在大港油田滩海地区采用低密度高早强水泥浆体系的可行性和优越性，并研究其配方、性能指标、环境友好性等关键技术，对滩海地区钻井技术和钻井液体系的发展具有重要意义。
三、研究内容1. 滩海地区油藏特点和高密度钻井液的问题分析；2. 低密度高早强水泥浆体系的配方设计和工艺优化；3. 提出低密度高早强水泥浆体系的性能指标，包括浆体渗透性、稳定性、早强度等；4. 分析低密度高早强水泥浆体系的环境友好性和处理成本；5. 采用实验室试验和现场应用试验相结合的方法，验证低密度高早强水泥浆体系的性能和优越性。
四、研究方法1. 现场调查和文献研究：通过对大港油田滩海地区的现场调查，了解地质和油藏特征等相关信息；同时，对国内外相关文献进行研究，掌握低密度高早强水泥浆体系的发展概况、原理和研究现状。
2. 实验室试验：根据低密度高早强水泥浆体系的配方设计，进行浆体性能指标、环境友好性等实验研究。
3. 现场应用试验：在大港油田滩海地区开展低密度高早强水泥浆体系的现场应用试验，验证其性能和优越性。
五、研究意义本研究可以为大港油田滩海地区的钻井工程提供新的解决方案，对提高油气勘探开发的成效具有积极意义。
同时，本研究还可以为低密度高早强水泥浆体系的研究和开发提供实践经验和参考。
HLC低密度高强度水泥浆体系的研究与应用
HLC低密度高强度水泥浆体系的研究与应用HLC低密度高强度水泥浆体系是一种新型的水泥浆体系，它具有低密度、高强度、耐久性好、施工方便等优点，因此在各种建筑结构中有着广泛的应用。
一、HLC低密度高强度水泥浆体系的组成HLC低密度高强度水泥浆体系的组成主要包括水泥、轻质骨料、细砂、缓凝剂、抗裂剂和增强剂等。
其中，轻质骨料和细砂的使用可以有效地减少水泥的用量，同时还能增加水泥浆体系的抗裂性。
二、HLC低密度高强度水泥浆体系的性能特点1、低密度：由于使用了轻质骨料，使得HLC低密度高强度水泥浆体系的密度很低，一般在160-185kg/m3之间，能够有效地减轻建筑物的重量，从而减小结构的负荷。
2、高强度：HLC低密度高强度水泥浆体系的强度高于普通水泥浆体系，其抗压强度可达到10MPa以上，抗拉强度可达到1-2.5MPa，从而使得建筑物更加牢固。
3、施工方便：由于HLC低密度高强度水泥浆体系具有较低的密度，在施工过程中能够更加容易地挤出，有利于施工效率的提升，同时还能减小施工难度。
三、HLC低密度高强度水泥浆体系的应用1、轻型墙板：由于HLC低密度高强度水泥浆体系具有低密度和高强度的特性，因此在轻型墙板的制作中有着广泛的应用，能够有效地提高墙板的抗裂性和承载能力。
2、建筑楼板：在建筑楼板的施工中，HLC低密度高强度水泥浆体系可以作为楼板的填充材料，能够有效地减小楼板的自重，从而减小建筑物的负荷。
3、岩土工程：在岩土工程中，HLC低密度高强度水泥浆体系可以用于注浆固结、砂浆加固和填充等方面，能够更加有效地提高工程的耐久性和稳定性。
综上所述，HLC低密度高强度水泥浆体系具有较好的性能特点和应用前景，对于提高建筑物的性能和耐久性具有重要意义，值得进一步研究和应用。
四、研究进展随着人们对建筑结构性质与性能的要求越来越高，HLC低密度高强度水泥浆体系的研究也逐渐深入，尤其在轻质混凝土领域备受关注。
目前，研究者们主要关注以下几个方面：1、材料成分的调整。
低密度高强度水泥浆体系研究与应用
低密度高强度水泥浆体系研究与应用低密度高强度水泥浆体系研究与应用引言随着油气勘探工作的不断深入，深水海域以及复杂地质条件下的井眼建设已经成为了油气行业发展的重要方向。
为了确保其安全稳定地运营，涌现了一种适用于井口封堵、水泥固井等作业的低密度高强度水泥浆体系。
本文将对该水泥浆体系的相关研究和应用进行深入探讨。
一、低密度高强度水泥浆体系的分类目前，低密度高强度水泥浆体系可以按其密度以及强度等级进行分类。
在密度上，一般可以分为三类：轻质、超轻质、超超轻质；在强度等级上，则可以分为几个级别：A级、B级、C 级等，其中A级是强度最高的等级，通常用于需要高强度固化的井段封堵。
二、低密度高强度水泥浆体系的特点1、低密度：由于水泥浆中一般混有多种加筋材料，使其密度相对较低，可以在较浅的水层中使用，而不会对井口防塌造成影响。
2、高强度：在混合水泥浆时，将混凝土所需要的水最大化利用，使得混合水泥浆比传统水泥浆更为坚固，强度相对较高。
3、好成型性：由于混合材料的配方合理，使得水泥浆具有较好的可塑性并易于成型，操作人员可以根据需要随着泥浆固化而成型。
4、阻隔能力强：由于水泥浆中掺了一定的液相阻隔材料，使得水泥浆可以有效地阻隔地下水（或者其他液体）的渗透。
三、低密度高强度水泥浆体系的应用1、井星型水气井：井母管上部分很少，必须选择低密度的水泥浆用于井口防塌和固井。
2、多级传导水龙头井：由于井筒长，密度要求特别低，使用低密度的水泥浆可以有效地保护水龙头下方区域，防止水气渗漏。
3、井口封堵：水泥浆可以有效地防止井口的泥浆从井口倒灌进入露天设备，保护设备与工人的安全。
结论低密度高强度水泥浆体系是一种适用于多种井口作业的重要材料，其不仅具有保护设备与工人的安全性，同时还可以有效地防止水气的渗漏，达到更高的经济效益。
我们应该在以后的工作中重视这种材料的应用，提高其使用频率。
四、低密度高强度水泥浆体系的配方低密度高强度水泥浆体系的配方需要考虑到多方面的因素，如导水管比例、增稠剂种类、防塌剂种类、增强剂种类等。
低密高强水泥浆体系的研究与运用
45
206
72
8.5
173
80
8.9
3.2 低密 高强 水泥浆 设计原 理
①水泥石具有较高的强度；②稠化时间满足施工要 求；③稳定性好。
վᇶ儈ᕪ≤վ⌕ᇶ⍶儈ѫᕪ㾱≤ᱟ⌕ሶ⍶нѫ਼㾱㓗ᱟ࡛ሶⲴнᗞ਼㋂㓗࡛᤹➗Ⲵ㍗ᗞᇶ㋂ึ᤹〟➗⨶㍗䇪ᇶ઼ึ仇〟㋂⨶㓗表䇪䝽઼2 仇低⨶㋂䘋密㓗㹼䝽高ึ强〟⨶水ˈ䘋泥ѫ㹼㾱浆ึᱟ综〟ᨀ合ˈѫ性㾱能ᱟᨀ
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Ԣᆚ催ᔎ∈Ԣ⊹ᆚ⌚催ԧᔎ/%㋏∈Ӭ⊹࣪⌚ԧ/㋏%Ӭ࣪ /%
低密高强水泥浆主要是将不同级别的微粒按照紧密堆
积理论和颗粒级配原理进行堆积，主要是提高水泥石的强 度。不同微粒进行堆积时，微粒之间存在一定的空隙，而 空隙大小由微粒半径决定，假设微粒按半径大小分为三级 （半径分别为R1、R2、和R3），且每级的颗粒数相等。
3 低密高强水泥浆体系优化 3.1 低密高强水泥浆性能要求
22
0.75 1.2
0.5
0.02
45
231
65
8.5
205
70
7.6
3
60ห้องสมุดไป่ตู้
10 㺘 վ15ᇶ㺘儈ᕪ≤վ⌕ᇶ15⍶儈㔬ᕪਸ≤ᙗ⌕㜭⍶㔬0ਸ.7ᙗ㜭 1.2
低密度水泥浆体系的制备和室内性能评价
从表 １可看 出 ， 水泥 浆 密 度 随分 散 剂 Ｕ Ｚ加 Ｓ
量增加 变化不大 。随着分散剂 Ｕ Ｚ加量 增加 ， Ｓ ｎ减
物 ， 业品。 工 ２ 低 密 度水泥 浆体 系最佳 配方 的确 定
从表 ３可看 出 ， 随着 降失水 剂加 量增加 ， 泥 水
浆体 ３ ｉ ０ｍ ｎ和 Ａ Ｉ 水量先减少再 趋于稳 定。 Ｐ失 降失水剂加量 以 １７％为宜。 ．
根据 上述 试验 ， 到了水 泥浆最 佳 配方 ， 得 其水 泥浆密 度为 １４０ｇｃ ．３ ／ ｍ 。
３ 水 泥浆体 系的性能评 价 ３ １ 增 压稠化 性 能 ．
水泥浆 体 系进行增 压稠 化试 验 ， 果见 图 １ 结 。
Ｕ
表 ２ 早 强剂 Ｃ Ａ一１加量对 水 泥浆抗 压 Ｓ
∞ ＼
强度 的影 响
暖
时间 ／ ｉ ｍｎ
图 １ 水 泥浆增 压稠化 曲线
从 图 １可 看 出 ， 始 电 压 为 １４ 初 始 稠 初 ．８Ｖ，
度 ６Ｂ ； Ｃ 当电压为 ７ Ｖ时， 水泥浆的稠度为２ Ｂ ， ７ Ｃ
见表 ６ 。
（ ） 固 比的设 定 直接 影 响水 泥浆 性 能 ， １水 根 据综合 考虑 ， 固 比设 为 ０６ １ 水 ．： 。 （） ２ 确定 了低 密度 水 泥浆 体 系最 佳 配 方 ， 当 电压 为 ７Ｖ时 ， 水泥浆 体 系 的稠度 为 ２ Ｃ， 该 ７Ｂ 稠 化时 间 为 １０ｍｉ（ 化 时 间较 短 ） 流 动 指 数 ｎ ７ ｎ 稠 ，
０． ４ ０
低密度水泥浆体系的研究与应用
85℃ 0.1MP a 24h
17.3 17.1 16.8 16.2
一、室 内 研 究
从表中数据可以看出，通过早强剂B和缓凝剂C加量的调节 可以获得范围较大的稠化时间和较高的强度，符合设计指标， 能够满足固井施工要求。 综合以上性能，优选出一组最佳方案： G级＋10％漂珠＋1.8%A+1.5%B+0.1-0.2%C
一、室 内 研 究
表4
序 号
1 2 3 4 5 6
降失水低密度水泥浆稠化时间、抗压强度数据表
外加剂加量％
漂珠 加量 ％
10 10 10 10 10 12
A
1. 8 1. 8 1. 8 1. 8 1. 8 1. 8
B
1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
C
0 0.1 0.15 0.18 0.2 0.18
2、乾安地区
乾安地区的地层更为复杂，因此是低密度体系的研究重点，根 据乾安地区的地层特点以及现场固井施工要求设计了以下的性能指 标： 密 度：1.50－1.65g/cm3 流动度：220－240mm 稠化时间：90－150min（70－75℃，30min，35MPa） 失水量:<100ml(45℃,30min,7MPa) 抗压强度：＞14MPa（24h、0.1MPa、85℃） 以设计的水泥浆性能指标为依据，进行了各项性能的优选试验。
水灰 比
0.55 0.55 0.55 0.540 240 240
密度 g/cm
3
稠化时间min
抗压强度MPa
条件
用时
88 92
条件
强度
17 16.9
1.62 1.92 1.61 1.62 1.62 1.62 75℃ 30min 7MPa
海水水泥浆体系的室内研究
浆 体系 。
在 １ ０℃ 、． ａ ３ ６ ９ＭＰ 下按 照 ＡＰ 标准测 定使 用 Ｉ 不 同降 失水剂 的几 种 海水 水 泥浆 的失 水量 ， 结果 见 表 １ 由表 １ 以看 出 ： 。 可 降失 水 剂 Ｆ 一 Ｌ １和 Ｆ － Ｌ２的 效 果 比较好 ， Ｆ 一 作 为 降失 水 剂 的浆 体较 稠 ， 但 Ｌ１ 因
主 要 从 事 固井 液和 钻 井液 的研 究工 作 。地 址 ： 北 省 荆 州 市 月 堤 路 ３ 湖 ９号 ； 邮政 编 码 ４ ４ ０ ； － ｉ ｌ ｇ ｎ ８ ５ ＠ １ ３ Ｃ ｒ 。 ３ ０ ０ Ｅ ｍａｌ ｕ ａ ｇ ６ ８ ６ ． Ｏ ：ｏ ｎ
文章 编 号 ：０ １５ ２ （ ０ ８ ０ ０ ４０ １ ０ —６ ０ ２ ０ ） ５ ０ ４ — ３
海水 水 泥 浆体 系的室 内研 究
罗刚 舒福 昌 向兴金 邢 耀 辉 王荐
（． １ 湖北 省 荆 州 市 汉 科 新 技 术研 究 所 ， 北 荆 州 ；２ 长 江 大学 石 油 工 程 学 院 ， 北 荆 州 ） 湖 ． 湖
Ｏ ＷＣ ９ ６ 一３ ０恒 速 瓦 楞 搅 拌 机 ， 压 稠 化 仪 增 Ｏ ＷＣ ９ ８ ， 压 稠化 仪 ＯＷＣ ９ ５ Ａ， 压养 护 釜 一３ ０ 常 一３ ０ 增 Ｏ ＷＣ ９ ９ Ｂ， 阳航 空 工业 学 院 ； 压 式 压 力 实验 一３ ０ 沈 液
１
Ｊ ＨＧ 水 泥 ＋４ 水 ＋０ ５ 分 散 剂 Ｆ － ４／ ９ ６ ． Ｓ２
作业 要求 。如果 能够 利 用海 水 配 制水 泥 浆 ， 将会 给
１ ３ 实 验方 法 ．
①按 ＧＢ １ ２ ８ １ ９ ０ ３ － ９ ８要求 配 浆 。外 加 剂采 用 外 掺法 ， 加量 为 占水 泥 干灰 的百 分 数 。② 水 泥浆 密 度 、 变性 、 化时 间 、 流 稠 失水 量 、 离液 和抗压强 度等 游
低密度水泥浆的长期评价：室内研究和油田应用
１引言
低密 度 固井水 泥浆 被 用来 降低 松 软地 层 的流体 静压 力和 封 固 易漏层 。具有 代表 性 的低密 度水 泥
浆是加 水稀 释 的水 泥浆 、泡 沫 水泥 浆和 空 心微珠 水泥 浆 。加水 稀 释 的水 泥浆 降低 密 度是 有 限的 ，密
度 能接近 １． １５磅／ 加仑 。水 泥浆 回落现 象经 常发 生 ，并且 水泥 石 顶端 在地 面 以下 数 百英尺 处 ，这 是 因为即 使保持 全 循环 到井 口和 发现 返 出水 泥浆 ，地 层 也不 能承 受 由加 水稀 释 水泥浆 引起 的静液柱压
力 。这 时水 中的硫 化物 就会 腐 蚀未 胶 结 的套 管 。
尽 管 多级注 水 泥 的成 功是 有 限 的，加水 稀释 的水 泥浆 却 能被 用来 进 行 多级 固井 施工 。分级 工具
下入失败会导致修补作业 ，例如射孔和挤水泥作业 。另外 ，分级工具考虑漏失点，不适宜用来进行
长期 封 固。
的组 成 。
当前研 究 的 目的是 完 成室 内实 验 ，评价 低 密度 水泥浆 在 沙特 阿 拉伯 油 田的应 用 潜 力 ，将 低密度 水泥 浆运 用 到油 田，并 且根 据油 田数 据 评价 施工 方法讯
能源科 学进展
Ｅ
…
ｋ
ｆ
Ａ
其中：
Ｅ ＝搅 拌 能量 （ 焦 ） 千 Ｍ ＝水 泥浆 质 量 （ 克 ） 千
ｋ ． ×ｌ 米 秒 （ 验 常数 ） ＝６ １ Ｏ ／ 经 ６ ＝角速度 （ ０ 弧度 ／ ） 秒
ｔ ＝搅 拌时 间 （ ） 秒
Ｖ ＝水泥 浆 体积 （ 。 米 ‘ ） 搅 拌后将 水 泥浆 放 入 一个压 力为 ２ ０ ｐ ｉ的稠度 仪 中 。水 泥 浆放 置 在 高压环 境 下 的 目的是为 了 ５０ ｓ
渤海SZ36—1油田固井作业中低密度高强水泥浆体系的应用研究
渤海SZ36—1油田固井作业中低密度高强水泥浆体系的应用研究作者：刘汉杰来源：《中国科技博览》2017年第36期[摘要]渤海SZ36-1油田经过长时间的开发，油藏地层压力系数呈降低趋势，加之油气储层的高孔高渗特性，导致该油田的钻井面临着容易发生漏失，存在返高不够的风险，而井下漏失问题一直是钻井和固井过程中面临的最大难题。
因此，为彻底解决低压易漏井固井的难题，经多次室内研究和试验，确定采用低密度高强度水泥浆体系固井。
经现场应用表明，该水泥浆密度很低，固化后水泥石强度高，防窜性能好，满足封固油气层的要求，同时也降低了施工作业时环空中的静液柱压力，从而有效降低压漏地层的风险。
通过使用低密度高强度水泥浆体系在SZ36-1油田固井，效果良好，固井合格率达到100%。
[关键词]渤海SZ36-1油田；井漏；低密高强水泥浆；固井质量中图分类号：TE256.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）36-0026-011.油田概况渤海SZ36-1油田地理位置位于渤海辽东湾海域，构造位置位于辽东湾下辽河坳陷、辽西低凸起中段，构造形态为北东走向的断裂背斜，西侧以辽西1号断层为界与辽西凹陷相邻，东侧以斜坡形式逐渐向辽中凹陷过渡，含油气面积42.5km3，油气地质储量约2.98x108m3。
SZ36-1油田钻遇地层自上而下为：平原组（Qp）、明化镇组（Nm）、馆陶组（Ng）、东营组（Ed），主力含油层段为东营组下段，储层为湖相三角洲沉积，埋深1175m-1605m，分为零、Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ油组四个油组，Ⅰ、Ⅱ油组是油田的主力油组，在全区分布比较稳定，横向对比性较好；零油组和Ⅲ油组油气层仅分布在油田构造较高的部位，零油组为含气砂层，Ⅲ油组由分布范围不大的砂体组成，油藏类型为受岩性影响的在纵向上、横向上存在多个油气水系统的构造层状油气藏。
根据DST、RFT等测试资料分析，SZ36-1油田地温梯度约为3.22℃/100m，属于正常温度系统；原始地层压力系数接近1.0，属于正常压力系统。
一种低温早强低密度水泥浆
一种低温早强低密度水泥浆一种低温早强低密度水泥浆的研究摘要：本文介绍了一种低温早强低密度水泥浆的制备方法和性能测试结果。
实验结果表明，该水泥浆具有低密度、低温早强和硬化速率快等特点，可用于轻质隔热材料、井下固井、裂缝修补等领域。
关键词：低温早强、低密度、水泥浆、性能引言：随着工业和建筑业的发展，对低密度和耐高温材料的需求越来越大。
低密度水泥浆是一种常用的轻质隔热材料，被广泛应用于航空、航天、火车、建筑等领域。
制备低密度水泥浆的主要方法是使用发泡剂，但是加入过多的发泡剂会影响水泥浆的性能。
因此，研究开发一种低温早强低密度水泥浆具有重要意义。
实验方法：本文采用硬难熔渣和羟基磷灰石作为水泥浆的主要成分。
在这些成分中添加了少量的发泡剂和催化剂。
然后用水混合，使其形成低密度水泥浆。
接着，实验将低密度水泥浆放入低温环境。
通过测试低温下水泥浆的硬化时间和耐高温性能等指标，分析低温下水泥浆的性能。
结果：实验结果表明，制备的低温早强低密度水泥浆具有优异的性能。
首先，该水泥浆在低温下仍能早期强化，适用于低外温环境下的工程应用。
其次，该水泥浆具有低密度，能够形成轻质隔热材料，应用于建筑、航空、航天等领域。
此外，该水泥浆的固化速率快，能够快速进行固井和裂缝修补等作业。
结论：本文通过研究开发了一种低温早强低密度水泥浆，并测试了其性能。
实验结果表明，该水泥浆具有低密度、低温早强和硬化速率快等特点，可用于轻质隔热材料、井下固井、裂缝修补等领域。
未来，我们将进一步深入研究水泥浆的性能，不断优化其制备方法。
进一步研究可包括以下方面：1. 优化水泥浆的配方：本文采用硬难熔渣和羟基磷灰石作为水泥浆的主要成分，但是这只是一种可行的成分组合。
将来我们可以尝试使用其他成分来制备水泥浆，如氢氧化铝、轻质填料等。
还可以调整不同成分的比例以优化水泥浆的性能。
此外，添加新的催化剂和发泡剂也可能会有更好的效果。
2. 测试水泥浆的耐久性：低密度水泥浆在实际场景中需要长期耐用。
渤海浅层气防窜水泥浆体系的研究与应用
渤海浅层气防窜水泥浆体系的研究与应用渤海浅层气防窜水泥浆体系的研究与应用摘要：本研究通过实验室试验和现场应用，探究了一种渤海浅层气防窜水泥浆体系的配制方法及其性能，该体系以高效窜水抑制剂、流变剂、减水剂、胶凝剂、填充剂为主要成分，设计出最佳的配方比例，在现场应用中具有优异的工程效果，可有效防止渤海浅层气井窜水现象的发生。
关键词：渤海浅层气；防窜水；水泥浆体系；配制方法一、引言渤海浅层气属于非常特殊的天然气类型，其气藏深度较浅，压力低，因此开采难度大，且易出现钻井防窜水问题，严重影响渤海浅层气的开采效率。
因此，如何防止渤海浅层气井的窜水现象是钻井作业中需要重点关注的问题。
钻井防窜水主要采用水泥封堵的方法，而选择合适的水泥浆体系配方，对于防止渤海浅层气的窜水现象至关重要。
本研究探究了一种以高效窜水抑制剂、流变剂、减水剂、胶凝剂、填充剂为主要成分的防窜水水泥浆体系，以期提高渤海浅层气的开采效率。
二、实验材料与方法1. 实验材料高效窜水抑制剂、流变剂、减水剂、胶凝剂、填充剂、水泥、硅灰石、膨润土等材料。
2. 实验方法通过实验室小样试验，按照正交试验进行不同组合配比，优选出最佳组合比例，进行现场试验。
现场试验中，采用该水泥浆体系浆注完成钻井防窜水封堵处理。
对比测试同类井区先前采用的水泥浆体系，采取加注高效窜水抑制剂等方式改进后的浆体系统的防窜水效果。
三、实验结果和分析经过正交试验，确定出最佳的水泥浆体系配比比例为：减水剂0.3L/袋水泥，胶凝剂 0.1L/袋水泥，高效窜水抑制剂 0.05L/袋水泥，流变剂 2g/袋水泥，硅灰石 10%。
该水泥浆体系具有优异的抗窜水性能、流动性好、胶凝度快等特点。
现场试验表明，改进后的水泥浆体系防窜水效果显著，与对照组相比，水泥浆体系的窜水深度减少了22%。
经分析，该水泥浆体系中加入的高效窜水抑制剂的含量可以很好地改善水泥浆体系的窜水问题，使钻孔轨迹得到更好的保持。
四、结论本研究探究了一种以高效窜水抑制剂、流变剂、减水剂、胶凝剂、填充剂为主要成分的防窜水水泥浆体系，在渤海浅层气井的现场应用中具有优异的工程效果，能够有效防止渤海浅层气井窜水现象的发生，有望提高渤海浅层气的开采效率。
烟台渤海海域工程地质勘察钻探泥浆体系研究及应用
烟台渤海海域工程地质勘察钻探泥浆体系研究及应用王延宁1,2,郭曜欣1,2,宋世杰1,2,李晓东3(1.山东省第三地质矿产勘查院,山东烟台 264004;2.山东省地矿局钻探工程技术研究中心,山东烟台 264004;3.北京探矿工程研究所,北京 100083)摘 要:烟台渤海海域海底地层主要为第四系松散土层和风化基岩,其中第四系松散土层多为淤泥质黏性土㊁粉土㊁粉细砂以及黏性土等㊂在该类地层进行地质勘察钻探施工时,由于黏性土层多为流塑㊁软塑状态,粉细砂多为松散和稍密状态,钻进时易出现多种孔内事故,造成成孔困难㊁施工成本增加和施工工期延长等问题,较大地制约了海域工程地质勘察工作的顺利开展㊂本文针对烟台地区渤海海域工程地质钻探第四系地层,通过室内试验调试和比对,选用不同比例添加剂的海水泥浆配方,综合确定最优方案㊂并通过多项工程地质勘察钻探现场应用,均取得良好的效果,有效保证了烟台地区渤海海域工程地质勘察钻探工作顺利进行㊂关键词:渤海海域;工程地质钻探;第四系地层;海水泥浆中图分类号:P 634 文献标识码:B 文章编号:1009282X (2022)02003806R e s e a r c h a n d A p p l i c a t i o n o f D r i l l i n g M u d S y s t e m f o r E n g i n e e r i n g G e o l o g i c a l S u r v e yi n Y a n t a i B o h a i S e a A r e a W A N G Y a n n i n g 1,2,G U O Y a o x i n 1,2,S O N G S h i j i e 1,2,L I X i a o d o n g31.T h e t h i r d G e o l o g i c a l &M i n e r a l E x p l o r a t i o n I n s t i t u t e o f S h a n d o n g P r o v i n c e ,Y a n t a i ,S h a n d o n g 264004,C h i n a ;2.D r i l l i n g E n g i n e e r i n g T e c h n o l o g y R e s e a r c h C e n t e r o f S h a n d o n g B u r e a u o f G e o l o g y &M i n e r a l R e s o u r c e s ,Y a n t a i ,S h a n d o n g264004,C h i n a;3.B e i j i n g I n s t i t u t e o f E x p l o r a t i o n E n g i n e e r i n g ,B e i j i n g 100083,C h i n a A b s t r a c t :T h e s e a b e d s t r a t a i n Y a n t a i B o h a i S e a a r e a a r e m a i n l y Q u a t e r n a r y l o o s e s o i l l a y e r a n d w e a t h e r e d b e d r o c k ,o f w h i c h t h e Q u a t e r n a r y l o o s e s o i l l a y e r i s m o s t l y m u c k y c o h e s i v e s o i l ,s i l t ,s i l t y f i n e s a n d a n d c o h e s i v e s o i l .D u r i n g g e o l o g i c a l s u r v e ya n d d r i l l i n g i n s u c h s t r a t u m ,b ec a u s e t h e c o h e s i v e s o i l l a y e r i s m o s t l y i n f l o w p l a s t i c a nd s o f t p l a s t i c s t a te ,a n d t h e s i l t y fi n e s a n d i s m o s t l y i n l o o s e a n d s l i g h t l y d e n s e s t a t e ,a v a r i e t y o f i n -h o l e a c c i d e n t s a r e e a s y t o o c c u r d u r i n g d r i l l i n g ,r e s u l t i n g i n d i f f i -c u l t i e s i n h o l e f o r m a t i o n ,i n c r e a s e d c o n s t r u c t i o n c o s t a n d p r o l o n g e d c o n s t r u c t i o n p e r i o d ,w h i c h g r e a t l yr e s t r i c t s t h e s m o o t h d e -v e l o p m e n t o f m a r i n e e n g i n e e r i n g g e o l o g i c a l s u r v e y .A i m i n g a t t h e Q u a t e r n a r y s t r a t u m o f e n g i n e e r i n g g e o l o g i c a l d r i l l i n gi n Y a n -t a i B o h a i s e a a r e a ,t h r o u g h i n d o o r t e s t ,d e b u g g i n g a n d c o m p a r i s o n ,t h i s p a p e r s e l e c t s s e a w a t e r m u d f o r m u l a w i t h d i f f e r e n t p r o -p o r t i o n o f a d d i t i v e s t o c o m p r e h e n s i v e l y d e t e r m i n e t h e o p t i m a l s c h e m e .A f t e r a n u m b e r o f f i e l d a p p l i c a t i o n s o f e n g i n e e r i n g ge o -l o g i c a l s u r v e y a n d d r i l l i n g ,g o o d r e s u l t s h a v e b e e n a c h i e v e d ,w h i c h c a n e n s u r e t h e s m o o t h p r o g r e s s of e ng i n e e r i n g g e o l o gi c a l s u r v e y a n d d r i l l i n gi n B o h a i S e a a r e a i n Y a n t a i a r e a .K e yw o r d s :B o h a i s e a a r e a ,e n g i n e e r i n g g e o l o g i c a l d r i l l i n g ,q u a t e r n a r y s t r a t a ,s e a w a t e r m u d 收稿日期:20211206作者简介:王延宁(1987-),男,工程师,硕士研究生,岩土工程专业,主要研究方向为水文地质和工程地质,E -m a i l:371908633@q q.c o m ㊂0 引言海岛作为我国领土的一个组成部分,既是经济发展延伸的末端,又是对外改革开放的前沿㊂随着我国经济突飞猛进,经济结构的调整和经济类别的细化,海岛及其周边海域的经济开发潜力日益凸显㊂在山东省烟台市大力推进海洋强省㊁海洋强市建设的大背景下,海岛及其周边海域的开发意义重大㊂1项目背景自2016年我单位陆续承接烟台周边海域地质勘察项目若干,如烟台市崆峒群岛及毗邻海域综合地质调查设计项目㊁龙口港10万吨级新航道导标㊁山东省长岛海洋牧场示范区海底沉积物地球化学调查以及招远核电海上勘察等项目等㊂这些项目区域海底地层主要为第四系松散土层及风化基岩,勘探期间揭露深度内主要以第四系松散土层为主㊂以往工程项目由于针对类似地层的泥浆研究不足,钻进过程中经常出现孔壁护壁困难,进而导致孔壁坍塌㊁缩径㊁卡钻及埋钻等孔内事故,给勘察钻探工作带来很多困难㊂针对前海海域工程勘察中第四系地层,尤其是软土和松散的砂土等钻探施工难点问题,结合历史经验,通过室内试验和野外施工两方面优化海水泥浆体系,最终得到较优的海水泥浆配方㊂2试验概况2.1海水性质海水总矿化度一般在3.3%~3.7%(即33000 ~37000m g/L),p H7.4~8.4,密度1.03g/c m3 (海水中盐类构成比例和各离子含量见表1㊁表2)㊂海水中含有大量的氯化钙,同时也存在很多的钙盐和镁盐,对泥浆配置有不利的影响㊂表1海水中盐类的构成比例T a b l e1C o m p o s i t i o n p r o p o r t i o n o f s a l t s i n s e a w a t e r盐类名称N a C l M g C l2M g S O4C a S O4K C l其他总盐类占比/%78.329.446.403.941.690.21表2海水中盐类离子的含量T a b l e2C o n t e n t o f s a l t i o n s i n s e a w a t e r离子名称N a+K+M g2+C a2+C l-S O2-4C O2-3含量/(m g㊃L-1)104003751270410189702720902.2泥浆方案设计2.2.1设计思路本次使用海水配制泥浆时考虑3种方案:①加入处理剂(如N a2C O3和N a O H),除去海水中的C a2+㊁M g2+后再配浆;②不去除海水中的C a2+㊁M g2+,直接用可以在海水中造浆的材料(如凹凸棒石)来配浆;③先用淡水配浆,使膨润土预水化,然后再加入海水配成冲洗液㊂其中,最后一种方案是目前海上钻井最常用的方案之一㊂本次拟通过海水泥浆处理剂筛选㊁配方实验及优化㊁现场试验应用等,开展海水泥浆的试验与应用,优化海水泥浆配方,增强泥浆携带粉土㊁砂土和岩屑颗粒能力,提高泥浆护壁效果㊂2.2.2试验方案室内配方试验选用从工程海域采取的海水作为配浆用水,在海水中加入N a O H和N a2C O3进行处理,去除海水中的钙镁离子㊂选取不同厂家常用的工程勘察用膨润土5种,分别测试不同加量的膨润土在海水中的性能指标,测试的性能指标有表观黏度㊁塑性黏度㊁动切力和A P I滤失量等,从中优选两种膨润土开展后续试验㊂然后使用优选后的膨润土配制基浆,分别加入不同比例的增黏剂和降滤失剂等,测试各个配方的性能指标,通过性能指标分析,筛选出一组性能最优的海水泥浆配方,具有良好的护壁㊁防塌和润滑性能,可保证孔壁稳定,降低钻具在旋转钻进过程中的摩擦阻力,从而提高钻探速度和钻进效率㊂优化方案应适用于工勘钻探,且价格不宜过高㊂2.2.3实验仪器及用品类别电子天平㊁变频高速搅拌机㊁六速旋转粘度计㊁中压滤失仪㊁滚子加热炉㊁老化罐㊁滤纸㊁p H试纸㊁高速搅拌杯㊁量筒和秒表㊂2.3泥浆配比试验2.3.1膨润土筛选在海水中加入N a O H和N a2C O3进行处理,分别按照4%㊁6%㊁8%㊁10%㊁12%㊁14%的比例加入5种不同厂家的膨润土样品,配制泥浆,分别测定未陈化和陈化16h后的泥浆性能(见表3~表7)㊂通过性能对比表明,采用膨润土2#和3#配制的泥浆流变性和滤失性能最佳,因此选用膨润土2#和3#两个样品开展后续试验㊂表3膨润土1#配制泥浆的性能T a b l e3P e r f o r m a n c e o f m u d p r e p a r e d w i t h b e n t o n i t e1#加量/%陈化条件表观黏度/(m P a㊃s)塑性黏度/(m P a㊃s)动切力/P a A P I滤失量/(m L/30m i m)p H 4未陈化2.520.52219陈化16h2.020.51899 6未陈化3.531.01779陈化16h3.530.51459 8未陈化4.031.51419陈化16h4.031.01239 10未陈化5.032.01009陈化16h5.041.5929 12未陈化6.042.0889陈化16h6.051.5849 14未陈化7.552.5769陈化16h7.052.0699表4膨润土2#配制泥浆的性能T a b l e4P e r f o r m a n c e o f m u d p r e p a r e d w i t h b e n t o n i t e2#加量/%陈化条件表观黏度/(m P a㊃s)塑性黏度/(m P a㊃s)动切力/P a A P I滤失量/(m L/30m i m)p H 4未陈化3.521.51999陈化16h3.531.01659 6未陈化4.531.51529陈化16h4.531.51239 8未陈化6.042.01209陈化16h5.542.01069 10未陈化7.352.3859陈化16h7.552.5759 12未陈化9.563.5709陈化16h10.073.0669 14未陈化12.084.0569陈化16h12.584.5489表5膨润土3#配制泥浆的性能T a b l e5P e r f o r m a n c e o f m u d p r e p a r e d w i t h b e n t o n i t e3#加量/%陈化条件表观黏度/(m P a㊃s)塑性黏度/(m P a㊃s)动切力/P a A P I滤失量/(m L/30m i m)p H 4未陈化2.020.02479陈化16h2.020.02229 6未陈化2.520.52109陈化16h2.820.82019 8未陈化3.530.51699陈化16h3.530.51499 10未陈化4.031.01289陈化16h4.040.51199 12未陈化4.540.51209陈化16h4.540.51159 14未陈化5.541.51109陈化16h6.051.01029表6膨润土4#配制泥浆的性能T a b l e6P e r f o r m a n c e o f m u d p r e p a r e d w i t h b e n t o n i t e4#加量/%陈化条件表观黏度/(m P a㊃s)塑性黏度/(m P a㊃s)动切力/P a A P I滤失量/(m L/30m i m)p H 4未陈化4.031.02049陈化16h4.031.51729 6未陈化4.841.31669陈化16h4.531.51339 8未陈化5.542.01289陈化16h6.042.01149 10未陈化7.552.5919陈化16h7.553.0829 12未陈化10.573.5769陈化16h11.074.0709 14未陈化13.094.5639陈化16h13.594.5529表7膨润土5#配制泥浆的性能T a b l e7P e r f o r m a n c e o f m u d p r e p a r e d w i t h b e n t o n i t e5#加量/%陈化条件表观黏度/(m P a㊃s)塑性黏度/(m P a㊃s)动切力/P a A P I滤失量/(m L/30m i n)p H 4未陈化1.520.02519陈化16h1.510.52249 6未陈化2.020.52119陈化16h2.020.01829 8未陈化3.030.51749陈化16h3.021.01559 10未陈化3.530.51379陈化16h3.531.01259 12未陈化4.040.51219陈化16h4.031.01189 14未陈化5.550.51099陈化16h5.551.010292.3.2处理剂筛选选取高黏羧甲基纤维素(H V-C M C)㊁高黏聚阴离子纤维素(H V-P A C)㊁黄原胶(X C)㊁增黏剂(G T Q)等4种材料作为备选增黏剂,使用海水+ N a O H+N a2C O3+6%膨润土2#作为基浆,分别加入1%增黏剂配制泥浆,测定流变性能及滤失性能,见表8㊂通过性能对比表明,采用增黏剂(G T Q)配制的泥浆流变性好,黏度适宜,同时具有较低的滤失量,因此选用增黏剂(G T Q)作为优选的增黏剂㊂选取低黏羧甲基纤维素(L V-C M C)㊁低黏聚阴离子纤维素(L V-P A C)㊁水解聚丙烯腈铵盐(N H4-H P A N)㊁水解聚丙烯腈钠盐(N a-H P A N)㊁降滤失剂(G P K Y)等5种材料作为备选降滤失剂,使用海水+N a O H+N a2C O3+6%膨润土2#作为基浆,分别加入2%降滤失剂配制泥浆,测定流变性能及滤失性能(见表9)㊂通过性能对比表明,采用L V-C M C 和L V-P A C配制的泥浆具有较低的滤失量,但是明显提高黏度,而采用G P K Y配制的冲洗液滤失量较低,黏度适中,因此选用G P K Y作为优选降滤失剂㊂2.4泥浆方案评价根据工程勘察的需求,针对第四系软土㊁松散砂土地层的特性,对优选的膨润土㊁增黏剂和降滤失剂,开展泥浆配方实验研究,评价不同配方泥浆的流变性能和滤失性能,确定海水泥浆配方为:海水+ 0.1%~0.3%N a O H+0.1%~0.3%N a2C O3+ 5%~10%膨润土+0.5%~1.5%增黏剂(G T Q)+ 1%~3%降滤失剂(G P K Y)㊂按照配方 海水+0.2%N a O H+0.2% N a2C O3+6%膨润土+0.5%增黏剂(G T Q)+1%降滤失剂(G P K Y) 配制泥浆,测试其性能(见表10),其中,配方1和配方2所用的膨润土分别为膨润土2#和膨润土4#㊂表8加入不同增黏剂的泥浆性能T a b l e8P r o p e r t i e s o f m u d w i t h d i f f e r e n t t a c k i f i e r s增黏剂名称陈化条件表观黏度/(m P a㊃s)塑性黏度/(m P a㊃s)动切力/P a A P I滤失量/(m L/30m i n)p H H V-C M C未陈化41.02615.08.69陈化16h42.02715.010.09 H V-P A C未陈化63.03924.07.69陈化16h66.54323.58.09 X C未陈化26.51511.513.09陈化16h43.02419.010.09 G T Q未陈化51.03219.07.29陈化16h49.03019.07.09表9加入不同降滤失剂的泥浆性能T a b l e9P r o p e r t i e s o f m u d w i t h d i f f e r e n t f l u i d l o s s a d d i t i v e s降滤失剂名称陈化条件表观黏度/(m P a㊃s)塑性黏度/(m P a㊃s)动切力/P a A P I滤失量/(m L/30m i n)p H L V-C M C未陈化20.015.05.08.89陈化16h20.515.05.57.69 L V-P A C未陈化40.531.09.56.59陈化16h42.032.010.05.99 N H4-H P A N未陈化2.52.00.525.69陈化16h3.52.51.026.39 N a-H P A N未陈化4.03.01.023.39陈化16h4.03.01.025.19 G P K Y未陈化8.06.02.06.29陈化16h7.56.01.55.69表10优选配方的性能指标T a b l e10P e r f o r m a n c e i n d e x o f o p t i m i z e d f o r m u l a配方编号陈化条件表观黏度/(m P a㊃s)塑性黏度/(m P a㊃s)动切力/P a A P I滤失量/(m L/30m i n)p H 1未陈化26.0188.05.89陈化16h25.5178.55.59 2未陈化27.5189.56.09陈化16h27.0189.05.693工程应用为了对比验证泥浆配方在工程勘察钻探中的成果,我们选择了烟台市崆峒群岛及毗邻海域综合地质调查设计项目㊁经海网箱第九次地质勘查工程项目㊁龙口港10万吨级新航道导标㊁山东省长岛海洋牧场示范区海底沉积物地球化学调查项目以及烟台市蓬莱区养殖海域本地调查项目等进行成果对比和检验㊂根据工程目的布设地质钻探孔若干,一般孔深为30~50m,最大孔深为91m㊂项目区域海底地层主要为第四系松散土层及风化基岩㊂勘探期间揭露深度内以第四系松散土层为主,分别为淤泥质黏性土㊁粉土㊁粉细砂及黏性土等㊂项目区域地层局部黏性土呈流塑㊁软塑状态(见图1)㊁粉细砂为松散至稍密状态(见图2),钻孔施工时孔壁护壁困难,钻进该地层时易出现多种孔内事故,主要有:①坍塌缩径;②因黏性土造浆能力强,造成地层自造浆密度高㊁切力大㊁含砂量高;③钻孔缩径,容易出现卡钻㊁塌孔㊁埋钻和憋泵等情况㊂期望采用新的泥浆配方,一方面提高护壁能力,维持孔壁稳定性,一方面通过加入添加剂,减少海水中各种电解质对泥浆性能的破坏,最终保证钻探施工的正常进行㊂经过前期实验室数据对比,最终在工程实践中依据配方,在0.5m3的泥浆搅拌桶中调配泥浆:0.5m3海水+1k g N a O H+1k g N a2C O3 +30~31k g膨润土+2.5~2.6k g增黏剂(G T Q)+5.0~5.1k g 降滤失剂(G P K Y )㊂基于经济性考虑,膨润土选用2#膨润土㊂图1 淤泥质黏性土F i g .1 M u c k yc o h e s i v e s o il 图2 粉细砂F i g .2 S i l t yf i n e s a n d 海水中含有大量氯化钠㊁钙盐㊁镁盐等,一般总矿化度为3.5%左右,p H 在7.5~8.5之间㊂配置泥浆时,我们首先加入N a O H 和N a 2C O 3进行处理㊂再根据不同处理剂的黏度由低到高顺序加入㊂考虑增黏剂(G T O )黏度较高,加入时需分多次均匀缓慢撒入搅拌罐,以保证充分融入㊂钻探施工中,为了保证泥浆性能稳定,我们定期对泥浆进行性能测试和维护㊂要求做到每天测试泥浆性能2~3次,在泥浆循环30m i n 后从出口捞取泥浆测试;泥浆性能维护需要保持在p H 7.5~8.5,密度1.15~1.20g /c m 3,漏斗黏度40~50s ,A P I滤失量10m L /30m i n 以内㊂通过现场定期对泥浆进行维护和观测记录,泥浆护壁效果良好,施工中未发生明显缩径现象,起下钻比较通畅㊂通过现场取心可以看到,泥浆可以配合钻探工艺有效保护岩心㊂而且该配方泥浆具备较好的流变性和悬浮力,钻进过程中,可以将岩粉和泥砂携带出来,保持孔底清洁,泵压也始终维持在正常工作范围,未出现明显憋泵现象㊂4 结语通过调整添加剂比例最终得到的泥浆配比方案适用于烟台浅海海域工程地质勘察在第四系地层中钻探的需要㊂在现场的应用实际表明,该配方泥浆应对第四系松散地层和软弱黏性土均有较为理想的表现,能起到良好的护壁和成孔效果,预防了在该类地层中较常出现坍塌㊁缩径等现象㊂该泥浆具有较好的悬浮力㊁流变性能㊁低滤失量,同时兼顾了配置和维护的便捷性㊁易操作性,利于在有限面积的钻井平台或钻探施工船只上使用㊂参考文献:[1] 陈师逊,宋世杰.中国东部海区科学钻探施工技术讨论[J ].探矿工程(岩土钻掘工程),2014,41(12):15.[2] 宋世杰,李晓东,陈师逊,等.南黄海大陆架科钻C S -D P -02井第四系㊁新近系地层海水冲洗液研究与应用[J ].探矿工程(岩土钻掘工程),2017,44(4):1013.[3] 艾贵成,梁志印,赵雷青,等. 软泥岩 钻井技术探讨[J ].西部探矿工程,2009(4):110112.[4] 孔庆明,常峰,孙成春,等.U L T R A D R 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蓑等
㈩
式 中， 为 当前 粒 径 标 度 尺 寸 ，ｇ ｍ； Ｖ（ ）为 水 泥
混合料体积分布 函数 ， ％。分形方程表明， 只要测 出 粉 体材 料 的级 配 ， 并 知 道其 最 大 、最 小粒 径 ， 其 分 形
维 数 可 直 接计 算 出来 。 同时 ，通 过数 值 解 析 的方 法 ， 根 据 已知 最 大 、最小 粒 径 ，通 过 调 整 相 应 分 形 维 数 ，
低 ，所 以要 求使 用低 密度水 泥 浆 ，通 过采 用 耐高压 低
（ 即相 同的空隙率 ） ，水泥混合料体积分布函数为 ：
＝
密度减轻剂能提高水泥石的支撑强度 ，进一步增大水 泥浆固相含量 ， 促进水泥石早期强度发展。②优选高
效 的复合早 强剂 ，提高硅 酸盐 水泥 在低 温下 的水化 速 率 ，从 而缩 短水 泥浆 凝 固时 间 ，提 高水 泥石 的早期 强
综合上述几点 ， 选用超细活性混合材料 Ａ与低密
度 减 轻 材 料 Ｂ复 配 ，得 到 了减 轻 增 强 材料 ｓ １ 。通 过 粒径 分 析得 到各 种材 料 的粒 径分 布 规律 ， 利 用 温盛 魁 等 建 立 的优 化分 形 级配 模 型 ，对各种 材料 达 到紧密 堆 积 的体 积分 数 进行 计算 。考虑 到相 同的密 实堆 积效 果
第３ １卷 第 ３期
２ ０ １ ４年 ５月
铝 井
液 与 完 井
液
ｖ ０ １ ． ３ １ Ｎｏ ． ３
Ｍａ ｙ ２ ０１ ４
ＤＲＩ ＬＬ Ｉ Ｎ Ｇ Ｆ Ｌ ＵＩ Ｄ ＆ ＣＯＭ Ｐ Ｌ ＥＴ Ｉ ＯＮ Ｆ ＬＵＩ Ｄ
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ￣ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ — ５ ６ ２ ０ ． ２ ０ １ ４ ． ０ ３ ． ０ １ ９
于温度低 ，破裂压力低 ，水 泥浆稠 化时 间长 ，容易增加环 空窜流及 漏失的风险 ，使钻井成本升高 。因此，基于颗 粒级 配原理 ，依据分形理论 ，研制 出了新的减轻增强材 料 ｓ １ ，配 以适 当的油井水泥外加剂 ，优选 出 了密度为 １ ． ４ ｇ ／ ｃ ｍ 的水 泥浆。 室内研究表明 ，该 水泥浆早期强度发展 快，３ ０ ｃ Ｃ 下 ，２ ４ ｈ抗压 强度 大于 １ ０ ＭＰ ａ ，静胶凝过渡 时间小于 ６ ０ ｍｉ ｎ ， ＡＰ Ｉ 失水量小于 ６ ０ｍＬ，游 离液含量为 ０ 。该水 泥浆稳定 ，混配容 易，可以满足渤海 海域 固井的需要。 关键词 水 泥浆 ； 低 密度 ； 颗粒级配 ； 水泥浆性 能 ；固井 ；固井质量 中图分 类号 ：Ｔ Ｅ ２ ５ ６ ． ６ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０ ０ １ ． ５ ６ ２ ０（ ２ ０ １ ４） ０ ９ ０ ０ ７ ２ — ０ ３
为质量 分数 ，得到各组分 的质量配 比，以此设计最 终的体 系配方。利用材料密度 的不 同及分形颗粒 级
配 曲线 得 到 的各 组 分 体 积 含 量 ，计 算 得 到超 细 活 性
基金项 目 ： “ 渤海海域 深水 固井技术研 究”（ Ｂ Ｘ— Ｇ． １ ２ ． ０ ５）部分研究 内容。
水泥浆的性能提出了更高要求 ，要求水泥浆具有密度 低 、强 度发 展快 、失 水量低 、胶 结性 能好 的特 点 。为
解 决 以上 问题 ，从 以下 ２方 面进行 了研究 。① 开发 低
密度高性能减轻增强材料 ，增加水泥等凝胶材料在水 泥 浆 中所 占的 比例 。 由于海 洋表 层 固井地层 破 裂压力
渤海海域低 密度早强水泥浆的室 内研 究
孙 晓杰 ， 张维滨 ， 李建 华 ， 滕兆健 ， 李 宗要 ， 马永乐
（ 天津中油渤星工程科技有 限公 司，天津 ） 孙 晓杰等 ． 渤海海域低 密度 早强水 泥浆的室 内研 究 ［ Ｊ ］ ． 钻 井液与完井液 ，２ ０ １ ４ ，３ １（ ３） ： ７ ２ ． ７ ４ ． 摘 要 渤海海域是华北含 油气盆地 的重要组成部分 ，在渤海海域 固井过程 中，尤其是导管 、表层套管 固井 时，由
第一作者简介 ： 孙 晓杰 ，２ ０ １ １ 年获 中国石油大学 （ 华东 ）油气井工程专业硕士学位 ，主要从事油井水泥外加剂 的研究工作。 地址 ： 天津塘沽津塘公路 ４ ０号 ；邮政编码 ３ ０ ０ ４ ５ １；电话 （ ０ ２ ２） ６ ６ ３ １ ０ ３ ３ １； Ｅ — ｍａ ｉ ｌ ： ｓ ￣ｂ ｚ ２ ０ ０ ８ ＠１ ６ ３ ． ｃ ｏ ｍ。
１ 减 轻 增 强材 料 Ｓ １的研 制
由于减 轻材 料在 低密 度水 泥浆 中 的掺 量很 大 ，使 胶凝 材料 的 比例相 对减少 ，所 以要 考 虑减轻 材料 的化 学成分 与 活性 。选择 低温 低 密度早 强水 泥浆 的减 轻材
可以模拟传统 的密实填充理论方程 ［ ５ － ８ ］ 。
首 先确 定 各 组 分 粒 径 分 布 ，选 择 合适 的 Ｄ 值 和
极 限粒径 ，利用式 （ １ ） 得到混合料粒径的分布曲线 ，
计 算 出不 同粒 径范 围 内各 组分 的体 积含 量 ，然后 转换
料应遵循 以下几点 ： ①采用超细活性材料 ，能提高水 泥浆 固相含量 ，降低水泥浆的水固比，有利于实现紧 密堆积 ，提高水泥浆的稳定性 ； ②应尽量选择颗粒尺
渤 海 海 域 作 为 中 国东 部 陆 区油 气 资 源 的接 替 战
寸较 小 、密 度较 小 的球形 材料 ； ③ 减轻 材料 的物 理化 学性 能有 利于 提高水 泥 浆 的综 合性 能 ［ ４ － ５ ］ 。
场 ，具有很高的勘探 开发价值 。但 由于海底温度低 、
破 裂压 力低 以及存 在 海底 浅层水 气 流等 问题 ，对 固井