HD28井超深井低密度水泥浆固井技术
超低密度水泥浆固井技术在煤层气井中的应用
超低密度水泥浆固井技术在煤层气井中的应用
超低密度水泥浆固井技术在煤层气井中的应用
敬倩;王海升;强明宇
【期刊名称】《中国石油和化工标准与质量》
【年(卷),期】2018(038)004
【摘要】煤层气井具有:井身浅、井底温度低、力学稳定性差等特点,采用常规水泥浆固井常出现稠化时间长、流动性差、失水量大、易污染、易发生气窜等问题.因此,试验超低密度水泥浆固井技术,以便实现低压固井,达到保护储层的目的则显得十分有必要.本文以山西晋城某区块13口试验井为例,介绍了超低密度水泥浆固井技术在煤层气井中的应用及取得的成果,希望可以为煤层气开发井固井工程提供一定的借鉴及思考.
【总页数】2页(185-186)
【关键词】煤层气井;固井;超低密度
【作者】敬倩;王海升;强明宇
【作者单位】中海油能源发展股份有限公司山西分公司,山西晋中030600;中海油能源发展股份有限公司山西分公司,山西晋中030600;中海油能源发展股份有限公司山西分公司,山西晋中 030600 【正文语种】中文
【中图分类】TE256
【相关文献】
1.适合煤层气井固井的低密度水泥浆体系 [J], 李明; 齐奉忠; 靳建洲; 于永金
2.超低密度早强水泥浆在天然气井固井中的应用[J], 魏周胜; 王文斌; 陈小荣; 韩湘义; 冯旺成; 肖纪石。
深井低密度水泥浆体系的研究
深井低密度水泥浆体系的研究
深井低密度水泥浆体系是指在深井钻井中使用的一种具有特殊性能的水泥浆体系。
由
于深井钻井的特殊环境，传统的水泥浆体系常常不能满足需求，因此需要对深井低密度水
泥浆体系进行研究和优化。
需要考虑深井环境下水泥浆的密度。
深井钻井中，常常需要使用低密度的水泥浆来填
充井眼，以减轻地层压力。
研究者需要寻找合适的添加剂，来降低水泥浆的密度，并且保
持其良好的流动性和硬化特性。
深井环境对水泥浆的温度也提出了很高的要求。
深井钻井中，水泥浆会受到高温的影响，因此需要研究耐高温的水泥浆体系。
研究者需要选择耐高温的材料，来保证水泥浆在
高温环境下的稳定性和硬化性能。
深井钻井中常常遇到高岩性地层，这对水泥浆的黏度和流动性提出了更高的要求。
研
究者需要寻找添加剂或改变配方，来提高水泥浆的黏度和流动性，以确保其能够在高岩性
地层中顺利运输和填充。
深井钻井中还需要考虑水泥浆的硬化时间和强度发展。
深井钻井往往需要很长的时间，因此水泥浆的硬化时间不能太长，需要尽快形成强度以支撑井筒。
研究者需要通过优化水
泥浆的成分和配方，来控制其硬化时间和强度发展，以满足深井钻井的需求。
深井低密度水泥浆体系的研究涉及到密度、温度、黏度和流动性、硬化时间和强度发
展等多个方面。
通过研究和优化水泥浆的配方和成分，可以满足深井钻井的特殊需求，确
保钻井作业的安全和顺利进行。
这对于深井开发和资源勘探具有重要意义。
低密度水泥浆固井技术探讨
低密度水泥浆固井技术探讨（大庆钻探钻井生产技术服务二公司，吉林松原138000）低密度水泥浆固井技术的基本原理就是利用水泥浆的低密度性质，发挥通过和填充性，对油井的周围进行有效的填充和密闭，由此保证油井的安全。
在低密度水泥浆的发展过程中，其比例设计和添加剂的合理使用成为了其发展的主要推动力，而且增加了强度的低密度水泥浆也在实际的应用中获得了成功。
标签：低密度水泥浆；配比设计；应用优势1 低密度水泥浆固井思路随着研究层面的拓展，微观力学和宏观力学的研究进一步通过密集堆积的理论，明确了用颗粒材料粒径大小分布调整来提高其宏观力学特性可能。
其原理就是通过对混合物质内的固体粒径的大小和分布状况的调整，使之合理分配和混合，让水泥浆的体系具备更加优良的填充效果，而且让各种粒径的材料实现更好的密集堆积效应，增加水泥浆更多的固相，由此增加水泥浆的性能指标。
这时低密度高强度水泥浆就应运而生了。
其组成不仅仅考虑到了原料的物理性能，也考虑到了水泥浆化学特性。
2 低密度水泥浆的配备设计在试验的过程中发现，低密度水泥浆的试验效果降低，尤其是强度的变化差异的主要原因就是，高速度的剪切和破碎对水泥造成的影响。
因此在低密度水泥的配备的时候，应当控制搅拌器的转速，控制在4000转每分钟，并控制搅拌的时间，这样就可以达到较为理想的试验效果。
研究人员为了使得整个水泥浆系统达到应用的标准，并提高效果，在试验中已经形成了一个系列化的密度配合方案，基本配比的组合形式为：G级石油井水泥，粉煤灰、漂珠、增加稳定剂、水。
在实际的应用中通过改变材料的比例和水量来实现对水泥浆密度的调整。
按照上面的组合形成的不同密度的水泥浆都可以实现固井要求，例如：试验中采用的60%水泥、25%粉煤灰、15%漂珠、2%外加剂，水：灰7:3，这样产生的水泥浆密度为1.43g/cm。
并且利用这一密度的水泥浆对某油田的3口油井进行加固处理，在施工结束后的检测中得到了较好的胶结数据，胶结良好的段占整个井的80%以上。
低密度固井水泥浆技术
Drilling & Oil Production Technology Institute
超低密度水泥浆体系存在的问题
超低密度水泥浆由于外掺料的大量掺入，致使水 泥浆密度的降低和水泥浆性能发生矛盾，突出 表现在以下几方面： • 1、水泥浆体系稳定性差，体系分层离析； • 2、水泥浆失水量难以控制； • 3、泥浆流变性差，泵送困难； • 4、水泥石强度发展慢，强度低，水泥浆石渗 透性高，易引起腐蚀性介质的腐蚀。 • 5、泡沫水泥浆和漂珠水泥浆等随着压力增大， 泡沫和漂珠易破碎，密度增加很快，所以在井 底条件下，水泥浆的实际密度有所上升。
Chengdu Do-well Petroleum Technology Ltd.
低密度固井水泥浆技术
50℃,25Mpa稠化时间252min
70℃,30Mpa稠化时间259min
• 水泥浆尽管密度很低，但水 泥石强度较高，而且稠化打 压时，稠度非常稳定
Drilling & Oil Production Technology Institute
drillingoilproductiontechnologyinstitute固井工程的特殊性2是隐蔽性工程主要流程在井下施工时不能直接观察质量控制往往决定于设计的准确性和准备工作的好坏受多种因素的综合影响
Drilling & Oil Production Technology Institute， Qinghai Oil field
(1)是一次性工程,如果质量不好,一般情况下难以补救; (2)是隐蔽性工程,主要流程在井下,施工时不能直接观察,质量控 制往往决定于设计的准确性和准备工作的好坏,受多种因素的综 合影响; (3)影响后续工程的进行;
深井低密度水泥浆体系的研究
深井低密度水泥浆体系的研究一、引言深水钻井作为目前石油勘探和开发的热点领域，对于水泥浆的要求也越来越高。
传统的水泥浆在深水环境下存在着密度大、加固效果差、分层严重等问题，因此需要研究开发新型的深井低密度水泥浆体系，以满足深井环境下的水泥浆需求。
二、深井低密度水泥浆体系的研究意义深井环境下的水泥浆需求不同于常规条件下的水泥浆，需要考虑密度低、加固效果好、抗渗透性高等特点。
研究深井低密度水泥浆体系具有重要的现实意义和应用价值。
三、深井低密度水泥浆体系的组成与性能1.成分深井低密度水泥浆体系的主要成分包括水泥、轻质填料、掺合料、分散剂、增稠剂等。
水泥是水泥浆的主要固化材料，轻质填料用于降低水泥浆的密度，掺合料用于改善水泥浆的加固效果，分散剂用于控制水泥浆的流变性能，增稠剂用于提高水泥浆的承载能力。
2.性能深井低密度水泥浆体系的性能主要包括密度、加固效果、抗渗透性等指标。
密度是衡量深井水泥浆体系的重要参数，一般要求在1.2-1.6g/cm3之间；加固效果是衡量深井水泥浆体系的另一个重要参数，要求水泥浆能够有效地封堵井壁裂隙，提高地层的稳定性；抗渗透性是衡量深井水泥浆体系的关键指标，要求水泥浆能够有效地抵御地层流体的侵入，保证井筒的安全稳定。
四、深井低密度水泥浆体系的关键技术1.轻质填料的选择选择合适的轻质填料是构建深井低密度水泥浆体系的关键技术之一。
常见的轻质填料包括珍珠岩粉、膨胀珍珠岩粉、膨胀硅酸盐粉等，这些轻质填料具有密度低、吸水性小、热膨胀系数小等优点，适合用于构建深井低密度水泥浆体系。
2.掺合料的应用掺合料能够改善水泥浆的加固效果和抗渗透性能，是构建深井低密度水泥浆体系的关键技术之一。
常见的掺合料包括粉煤灰、硅灰等，这些掺合料具有微粒细度、活性成分高等优点，能够有效地改善水泥浆的加固效果和抗渗透性能。
五、深井低密度水泥浆体系的应用展望深井低密度水泥浆体系在深水钻井、钻井液固井、油套管固井等领域具有广阔的应用前景。
低密度水泥浆固井技术研究
低密度水泥浆固井技术研究作者：杨吕超蒲超幸鑫席旦来源：《中国化工贸易·中旬刊》2018年第07期摘要：采用常规密度水泥浆封固低压地层容易产生漏失，固井质量差且伤害储层，因此笔者利用紧密堆积理论、颗粒级配技术以及正交试验配制一种低密度水泥浆。
室内实验结果表明：优选出的微珠低密度水泥浆综合性能良好，密度为1.40g/cm3，API失水量低于33mL，48h水泥石强度达到11.4MPa，上下密度变化值低于0.003g/cm3，沉降稳定性好。
通过总结完工的低压易漏井，开展了前置低密度钻井液、双级注水泥等其他防漏固井技术研究，有助于提高顶替效率和固井质量。
关键词：低密度水泥浆；水泥浆性能；颗粒级配；易漏固井1 颗粒级配技术研究1.1 紧密堆积理论水泥干混物的堆积体积百分比（PVF）是衡量颗粒之间达到给定密实状态时的相容能力。
PVF实际就是堆积密度与比重（绝对密度）的比值。
根据冯克满[1]等人对紧密堆积的研究，等径的小球按正六角形堆积时PVF可达0.74，而同种小球任意堆积的PVF是0.64。
当体系由不同粒度的颗粒组成，即粒度小的颗粒填入粒度大的颗粒之间的空隙时，拥有更高的PVF，水泥浆性能也更好。
这就是紧密堆积理论中颗粒级配的原理，如图1所示。
研制低密度水泥浆体系就是利用PVF最大化原理，通过加入减轻剂和不同粒径外加料进行颗粒级配，提高体系的堆积率，降低孔隙度和渗透率，增加浆体内的固相颗粒并提高水泥石的抗压能力，达到降低水泥浆体系密度和提高综合性能的目的。
1.2 颗粒级配模型颗粒级配技术是紧密堆积理论的重要应用，粗细集料的级配与充填减少集料的孔隙率，使堆积更紧密，改善其界面结合，减少水泥石形成孔洞。
根据冯克满等人对粒度级配的研究，在粒度大的小球（半径r1）中，引入次级粒度的小球（半径r2）进行级配。
每4个1级粒度小球构成1个空隙空间，这其中能填入的最大次级颗粒同时与4个大球相切，如图2（a）所示。
低密度高强度水泥浆在固井中的应用
低密度高强度水泥浆在固井中的应用摘要：针对油水井固井要求的不断提高，常规水泥浆固井已经不能够满足生产需要。
通过研究和多次的实验，研制出低密度高强度水泥浆。
本文介绍了该体系的机理、施工流程及现场实例并进行了总结。
关键词：水泥浆固井强度1 前言随着油田开发的逐步深入，老油区块由于经受长期的注采不平衡，导致整个地层压力体系发生变化，局部压力亏空，形成低压、易漏层位。
另外，一些井由于本身地层情况，承压能力极低，还有，由于对保护油井套管的角度出发，一些深井的水泥返深要求达到技套内，封固段一般都超过2200米，传统的固井技术己经很难满足要求。
为此，针对低压、易漏、长封段井情况，以紧密堆集理论为指导，研究出一种能满足低压、易漏、长封固段井及各种井况的低密、高强水泥浆体系。
2 体系机理该泥浆体系是一种以增强剂PZW为核心的低密高强度矿渣浆技术，它是通过对胶凝材料宏观力学与微观力学的研究并结合超细颗粒和粉未技术而形成的一项新的技术。
它通过对胶凝材料颗粒间化学键力与范德华力的研究，建立了范德华力与颗粒中心间距的关系而提出了紧密堆积理论。
紧密堆积理论以颗粒级配技术为依托，而PZW是具有合理颗粒直径分布（优选2种以上不同直径的颗粒）、富含硅质胶凝材料组成，可以有效形成物料颗粒级配和紧密堆积，其中的水化活性材料，还可以发生自身的凝硬性反应，并与矿渣中的活性物料发生胶凝反应，配合减轻剂漂珠，形成矿渣、漂珠、增强剂为主要组成物质的、具有合理颗粒分布的低密度高强矿渣浆体系完全能够克服普通低密度水泥浆的缺陷，减少矿渣浆游离液、失水量及矿渣古的收缩，缩短候凝时间，并提高矿渣石的抗压强度和均匀性，抗腐蚀和防气窜能力，并不使用温度和环境水质的限制；增强剂与矿渣一起使用，配制出密度1.20g/cm3受-1.45g/cm3的高性能低密度矿渣浆，其性能可与正常密度矿渣浆相媲美。
增强剂PZW表观性状为灰色固体粉未，密度为2.80g/cm3，比表面积为8000-12000，适用温度范围为20-200 ℃（BHCT）。
低密度高强度水泥浆在固井中的应用
｝ 密堆积理论 以颗粒级配技 术为依托 ，而 Ｐ Ｚ Ｗ是具有 合理颗 粒直径分布 （ 优 ２种 以上不 同直径 的颗 粒 ） 、 富含硅 质胶凝 材料组 成，可 以有 效形成物
；
》 颗粒 级配和紧密 堆积，其 中的水化活性材料 ，还 可 以发生 自身的凝硬性
敞压候凝 ３ ６ 小时 ，测声波变密度 ，检测 固井质量 。
｛
及较低的失水可满足不同 井的固 井施工要求。
４现场应用实例 以Ｌ Ｎ Ｘ Ｉ ７ 一ｌ ４ 井为例 。
４ ． １ 、基础 数据 ：完钻井深：１ ５ ３ ０米 ，，套管下深：１ ５ ２ ６ ． ９ ９米；泥浆 性能 ：密度 １ ． １ ４ ｇ ／ ｃ ｍ ３ 、粘度 ４ ９秒、 失水 ５毫 升、含 砂 ０ ． ３ 、切 力 １ ／ ３ 、 Ｐ Ｈ值 ７ ． ５ ；易漏失井段 （ 即火成岩井段 ）１ ４ ４ ０— １ ４ ６ ０米 、１ ４ ６ ５— １ ５ ３ ０米； 该区块在火 成岩井 段的破裂 压力 １ ９ Ｍ Ｐ ａ ，也 就是说在 火成岩井 段只要 泥浆 密度超过 １ ． ２ ４ ｇ ／ ｃ ｍ ３就会 发生井 漏。 ４ ． ２ 、要 求水泥返 至 ６ ０ ０米，实 际返 至 ５ ０ ９ ． ０ ３米，按 实际返高复算施 工 结束时火 成岩底 界即井底 １ ５ ３ ０米 处 的当量 泥浆密度 为 ｌ ＿ ２ １ ｇ ／ ｃ ｍ ３ 。该 井 的施工过程如下 ： 轻浆 ２ ５ ｍ ３ ＋药水前置液 ３ ｍ ３ ＋ １ ． ３ ０ ｇ ／ ｃ ｍ ３的低 密、高强矿渣浆 ２ ６ ｍ ３的 矿渣浆 ＋ Ｃ Ｍ Ｃ液 ２ ｍ ３ ＋泥浆 １ ４ ． ４ ｍ ３ ＋２ ｍ ３清水碰 压。
陬 整个地层压力体系发生变化， 局部压力亏空， 形成低 压、 易漏层位。 另外，
低密度固井技术新进展
低密度固井技术新进展概述随着石油勘探、开发地不断深入，深井、超深井数量不断增加，低压、易漏、长裸眼、长封固段、多压力层系的固井作业随之不断增多。
在一口井的井眼和套管之间注入水泥浆的过程称为固井。
自开始固井以来，固井的主要目的是封堵井眼内的油、气和水层。
此外，水泥环强度必须满足后期增产措施、射孔、开采和各项修井作业的需要，同时在井的生产期中也要满足经济性、可靠性、安全性的要求，而后续进行许多生产或增产作业，其成功与否与固井作业质量有很大关系。
低密度水泥固井可以降低套管外液柱压力，从而降低水泥浆液柱压力与地层孔隙压力差，实行合理压差固井，减少水泥浆滤液和固体颗粒侵入油气层，可减少对油气层的损害，有利于保护油气层：①、对于低压油、气层或漏层降低水泥浆密度可以防止堵塞、压死油、气层及漏失；②、对气井或有严重腐蚀套管的水、气层存在的油井，要使水泥浆返出地面，提高套管的使用年限，也需要降低水泥浆密度，减少静液柱压力；③、对于低压易漏深井长封固段注水泥，即便采用分级注水泥技术，仍希望尽可能降低水泥浆的静液柱压力，以便在较低泵压下获得较好的固井质量。
膨润土低密度水泥浆体系膨润土密度为2.60-2.70g/cm3主要由含粘土矿微晶的蒙脱石组成，经干燥、磨细而成的粉状物质。
国内主要产品有山东潍坊膨润土和安丘膨润土等。
膨润土具有规则的层状结构，层与层之间可以吸附大量的水分，使其体积膨胀，通常每克膨润土可以吸水5.3mL，体积膨胀达15倍以上，因此设计膨润土低密度水泥浆时主要靠增大用水量来实现低密度。
对于API G级水泥，水灰比为0.44时水泥浆密度约为1.90 g/cm3。
如使配制的水泥浆密度降低至1.55 g/cm3，则相应的水灰比约为0.93，这样扣除水泥本身的水灰比0.44，余下部分的水就需要增加膨润土来吸附。
在膨润土低密度水泥浆中，膨润土的作用有两个：一个作用是吸附水，另一个作用就是靠其吸水后的自身分散，悬浮支撑沉降的水泥颗粒，保持水泥浆体系的稳定性。
深井低密度水泥浆体系的研究
深井低密度水泥浆体系的研究
随着油气开采的日益增加，开采技术的不断改进和完善成为必然，而水泥浆在油气井
固井过程中具有着非常重要的作用。
在深水、超深水及高压高温油气井固井中，低密度水
泥浆具有较高的孔隙度、良好的可压缩性和低的临界流速，能够有效地防止井漏和坍塌，
同时也可以减小顶替压力。
因此，深井低密度水泥浆体系的研究对油气井的开采具有重要
的意义。
深井低密度水泥浆体系主要由水泥、轻质填料和外向增稠剂等组成。
轻质填料中包括
珍珠岩、膨润土、硅藻土、芦荟等，这些填料的主要作用是增加水泥浆的体积以及降低水
泥浆的密度。
外向增稠剂则可以增加水泥浆的黏度和剪切强度，提高固井质量。
在研究深
井低密度水泥浆体系时，需要针对不同的井深、孔隙度和温度等因素进行优化和调整。
对于深井低密度水泥浆体系的研究，需要注意以下几点：首先，需要选择合适的轻质
填料和增稠剂，优化水泥浆的配比；其次，需要研究水泥浆在高温高压环境下的物理化学
性能，以及水泥浆与岩石的互作用；最后，需要进行现场试验，验证低密度水泥浆的可行
性和有效性。
综上所述，深井低密度水泥浆体系的研究是油气井开采中不可或缺的一环。
该体系具
有较高的孔隙度、可压缩性和临界流速，可以有效地防止井漏和顶替压力，保证固井质量。
在未来的开采中，需要进一步深入研究和应用该体系，以实现更好的固井效果和经济效
益。
低密度水泥浆固井技术
低密度水泥浆固井技术吴健1 林利飞2 张静1(1.延长油田股份有限公司井下作业工程公司; 2.延长油田股份有限公司开发部) 摘要:针对延长油田股份有限公司西区采油厂的地层特性、储层特点和固井难点,研制出了适合西区采油厂的地层条件、一次上返低压易漏固井用水泥浆体系,以及与产层固井低失水水泥浆体系相配套的固井工艺技术。
通过对室内研究与现场施工的总结分析,证明了现场固井设计的合理性,同时固井质量大幅度提高,达到了项目的研究目的,对今后其他地区和气井长裸眼固井具有一定的指导意义。
关键词:固井;低密度;水泥浆;地层特征;现场应用 解决低压易漏地层固井过程中漏失的有效方法就是使用相应的工艺技术和低密度水泥浆,依据对延长西区采油厂的地层分析,考虑成本和实用性等综合因素,决定研究开发复合低密度水泥浆技术。
1 复合低密度水泥室内研究室内研究条件主要是指井底静止温度、循环温度和井底静液柱压力。
(1)实验温度的确定。
井底静止温度与区域平均地表温度和地温梯度有关,是水泥石强度养护的温度条件。
经验计算公式为t B HS=T+K H(1)式中t B HS为井底静止温度(℃);T为平均地表温度(℃)(西区10℃);K为地温梯度(℃/100m); H为井垂直深度(m)。
井底循环温度t是稠化时间实验的温度条件,经验计算式为t=钻井液循环出口温度+套管鞋深度/168根据延长西区采油厂井深和钻井液循环出口温度,计算井底温度为65℃～70℃,循环温度为50℃～55℃。
(2)实验压力的确定。
尽管压力对注水泥作业的影响不像温度那么明显,但仍是影响水泥浆稠化凝固的另一个重要因素,是稠化时间测试的条件。
井底压力与液体密度和井的垂直深度有关,计算公式为p=010098rh(2)式中p为井底压力(M Pa);r为液体密度(kg/m3);H为套管下入垂深(m)。
根据西区采油厂井深,低密度水泥浆实验压力为20～25M Pa,常规密度水泥浆实验压力为32～36M Pa。
低密度水泥浆在深井油层固井中的应用
中 图分类 号 ： ２ 文献 标识 码 ： 文章编 号 ： ０ ４ ７ ６ ２ １ ）Ｏ Ｏ ８ ３ ＴＥ Ｂ １ ０ —５ １ （０ １ ｌ 一０ ６ 一Ｏ
玉 门青 西 区块岩 石 可 钻 性 差 、 油气 层 埋 藏 深 ， 钻 完 井深 一 般 在 ４ ０ｍ 以上 ， 深 井 钻 探 ； 气 显 示 层 段 ４０ 属 油 长， 白垩 系 的 下 沟 组 均 有 显 示 ； 井 固井 井 深 、 固段 完 封 长， 属深 井 长封 固段 固井 。青 西 区块 开 发初 期 ， 多采 用 三层 套 管结 构 、 双级箍 固井 ， 管尾 管悬 挂完井 等方 法 ， 筛 由于双 级 固井风 险较 大 ， 管完 井不 利 于后期 分层 改造 筛 和 开发 ， 随着 对 地层 的进 一步 了解 ， 优化 井身 结构 ， 逐渐
黄铁 矿 ， 机械钻 速低 ， 钻井 周 期 长 ， 同时 目的层 存 在严 重 的应 力垮塌 ， ４ ０ ￣４ ０ ｍ 井段 有 一明 显井 眼扩 大 的 在 ２０ ４ ０ 井段， 井径扩 大率一般都大 于 １ ， 西地井 ， 采用 １７８ ７．ｍｍ＋１９ ７ ｍ 复合管串 ３． ｍ 结 构完 井 。
高及封 固层段上下温差大等问题 ， 固井难度较 大。前期采用常规加砂水泥浆体 系， 虽基本解决了完井 固井质 量 问题 ， 对油层 污 染较 大 ， 引进低 密度 水 泥 浆体 系 ， 井质 量优 质 率 达 ８ 以上 ， 但 后 固 ５ 油藏 采 收率得 以大幅提 高 ， 用效 果 良好 。 应
６ ８
西部 探矿 工程
２１ ０ １年第 １ ０期
低 密 度 水 泥 浆 在 深 井 油 层 固 井 中 的应 用
深井低密度水泥浆体系的研究
深井低密度水泥浆体系的研究随着近年来油气勘探开发深水海域的深入，深井钻井涌现出了许多新问题，如水力压裂效果低、钻井液避孔性能差等。
深井低密度水泥浆体系是解决这些问题的重要途径之一。
本文将介绍深井低密度水泥浆体系的研究进展及其优点。
深海井的钻井涌现了一系列新问题，为了解决这些问题，研究人员发展了不同的深海井水泥浆技术，包括耐高温水泥浆、高密度水泥浆、超轻密度水泥浆、低密度水泥浆等。
其中，低密度水泥浆因其具有深度适应性好、钻探过程稳定、减少孔隙压力、有利于井筒清洗等优点而受到关注。
低密度水泥浆的研究可以追溯到20世纪70年代，早期的低密度水泥浆主要是通过添加轻质聚合物或泡沫剂等来降低密度。
但由于这些添加剂难以固定泡沫体积及稳定性，浆体硬化后结构松散，使得其强度低，很难用于深水井的固井。
为此，研究人员开始探索使用无机填料等方式来降低低密度水泥浆的密度。
近年来，深井低密度水泥浆的研究不断深入。
一些研究人员尝试利用沸石、珍珠岩、高岭土等无机填料来降低水泥浆的密度，并通过添加剂来改善其流变性。
研究发现，这些填料可以有效降低水泥浆的密度，同时不会影响其硬化强度和化学稳定性，有利于深井井壁的维护。
1. 具有深度适应性好深井低密度水泥浆可以有效适应不同深度的井壁环境，其密度可根据井深、地层等条件进行调整，同时浆体的流变性能可以任意调节，可适应不同的钻井工况。
2. 钻探过程稳定深井低密度水泥浆的流变性能优良，能够保持浆体的黏度稳定，有利于防止井口塌陷、坍塌等事故的发生，同时能够提高钻井速度，降低钻井成本。
3. 减少孔隙压力低密度水泥浆具有孔隙率低的特点，硬化后的固井体积小，不易产生过多的孔隙压力，有利于井筒的保护和油气的生产。
4. 有利于井筒清洗深井低密度水泥浆的流变性能好，能够有效地抑制井底残留并防止沉积物泥堵井底，有利于井筒的清洗及水泥固化。
三、结论深井低密度水泥浆体系是解决深海井钻井涌现问题的重要途径之一，其密度、流变性能、硬化强度等性能具有良好的可调性，能够满足不同的钻井工况需求。
深井低密度水泥浆体系的研究
深井低密度水泥浆体系的研究1. 引言1.1 背景介绍深井低密度水泥浆体系是一种在油田开发中广泛应用的重要技术。
随着石油工业的不断发展，对深井低密度水泥浆体系的要求也越来越高。
传统的水泥浆在深井作业中存在着密度难以控制、封堵困难等问题，因此研究深井低密度水泥浆体系具有重要意义。
深井低密度水泥浆体系可以有效控制井壁温度、减少密度对地层造成的影响，提高油气采收率，降低钻井作业风险，保障井下安全。
研究深井低密度水泥浆体系的配方、性能评价、应用领域、优势及发展趋势具有重要的理论和实践意义。
本文旨在通过对深井低密度水泥浆体系的研究，为油田开发提供更加可靠和高效的技术支持，促进石油工业的发展和利用。
希望通过本文的介绍和分析，能够为相关领域的研究者和工程师提供参考和借鉴，推动深井低密度水泥浆体系技术的进一步创新和发展。
1.2 研究目的研究目的是探究深井低密度水泥浆体系在油气井封固工程中的应用效果，并提出适用于不同工程条件下的优化配方。
通过对深井低密度水泥浆体系的性能评价，分析其流变性能、抗压强度、耐磨性等指标，验证其在高温高压井下的可靠性。
研究深井低密度水泥浆体系在井下环境中的稳定性和可靠性，探讨其在地层补漏、封隔和减压等方面的应用领域。
本研究旨在总结深井低密度水泥浆体系相比常规水泥浆的优势，包括降低密度、提高流变性能、增强耐压能力等方面的优势特点。
最终，通过对深井低密度水泥浆体系的研究，展望其在未来的发展趋势，为油气井封固工程提供更加可靠、高效的解决方案。
2. 正文2.1 深井低密度水泥浆体系的配方深井低密度水泥浆体系的配方是研究中至关重要的一环。
在制备深井低密度水泥浆时，需要考虑许多因素，包括水泥种类、掺合材料、添加剂等。
为了获得理想的密度和性能，需要合理搭配各种成分。
一般来说，深井低密度水泥浆的配方包括水泥、水、掺合材料和添加剂。
水泥的选择很关键，常用的有普通硅酸盐水泥、硅灰石水泥等。
掺合材料可以有效降低水泥用量，减轻浆体密度，常见的有磨煤灰、硅灰石粉等。
深井低密度水泥浆体系的研究
深井低密度水泥浆体系的研究【摘要】深井低密度水泥浆体系是一种重要的钻井液体系，本文针对其配方优化、性能测试、在实际工程中的应用、改进方法和优势进行了研究。
通过实验和分析，我们提出了一套更加优化的深井低密度水泥浆配方，并对其性能进行了全面测试。
探讨了深井低密度水泥浆在实际工程中的应用效果，并提出改进方法以进一步提高其性能和可操作性。
研究结果表明，深井低密度水泥浆体系具有较高的稳定性和适应性，在实际施工中具有广泛应用前景。
本文对深井低密度水泥浆体系的研究成果进行了总结，并展望了未来的研究方向，为相关领域的研究和实践提供了重要参考。
【关键词】深井、低密度、水泥浆、研究、配方优化、性能测试、实际工程、应用、改进方法、优势、结论、展望1. 引言1.1 研究背景深井低密度水泥浆体系的研究背景深井水泥浆是石油钻井中常用的重要材料，用于固井、封堵井眼以及传递钻头旋转动力。
传统的深井水泥浆密度较高，存在着固井质量差、耐高温性能差等问题，因此人们开始研究深井低密度水泥浆体系。
深井低密度水泥浆能够大大降低钻井液钻具的损耗，提高了固井的效率和质量。
在深水井、超深井以及特殊井筒条件下，低密度水泥浆具有不可替代的优势。
低密度水泥浆还可以降低地层的环境破坏，减少钻井环境污染。
深井低密度水泥浆体系在配方优化、性能测试、实际工程应用等方面仍面临着一些挑战和难题。
深入研究深井低密度水泥浆体系，优化配方，提高性能，探索实际应用中的问题和应对措施，具有重要的理论和实践意义。
1.2 研究目的研究目的是为了探究深井低密度水泥浆体系在油田钻井中的应用及其优势，同时针对目前存在的问题寻求改进方法。
通过配方优化和性能测试，我们希望找到最佳的深井低密度水泥浆配方，保证其稳定性和可靠性。
在实际工程中的应用中，我们将观察深井低密度水泥浆体系的表现，并从中总结经验，进一步进行改进。
对于深井低密度水泥浆体系的研究成果，我们将提出结论并展望未来的发展方向，为油田钻井提供更有效的技术支持。
深水固井液体减轻低密度水泥浆体系
深水固井液体减轻低密度水泥浆体系随着各类油气深水井的开发，深水固井已成为油气行业的重要领域之一。
在深水井的施工过程中，固井液体是至关重要的。
为了确保固井液的优良性能，往往需要使用减轻剂来改善液体的重量，从而满足深水固井的要求。
深水固井减轻低密度水泥浆系统是一种新型的液体减轻低密度水泥浆体系。
在该体系中，混合了一种减轻剂，可以有效地将液体的密度降低到若干个单位，以满足固井工程的要求。
本文重点讨论该体系在深水固井中的应用及其性能优势。
首先，深水固井减轻低密度水泥浆系统具有优异的液体减轻功能。
在深水井的施工过程中，由于海水密度高，一般需要将固井液体的密度控制在同等深度下水母的密度以下，以确保水泥浆能够在不受海水压力影响的情况下流动到目的地。
深水固井减轻低密度水泥浆系统可以有效地降低液体的密度，从而实现对水泥浆流动性的控制和优化，保证水泥浆在输送和终点使用的顺利性。
其次，深水固井减轻低密度水泥浆系统的使用时间和效率均得到极大的提高。
相比传统的减轻剂，该系统具有极高的稳定性和可调节性，能够在各种条件下发挥稳定的作用。
同时，可以在非常短的时间内完成液体的减轻，并且能够在很长一段时间内保持减轻效果，从而降低了其在施工过程中的能耗和使用成本。
最后，在深水固井减轻低密度水泥浆系统中，液体通透性得到了有效提高。
传统减轻剂在液体中会产生一定的沉积，从而降低了液体的通透性。
而深水固井减轻低密度水泥浆系统中所使用的减轻剂，能够有效地减少沉积的发生，并且不会对液体的通透性产生任何影响，从而保证了水泥浆的流动性和工程质量。
总之，深水固井减轻低密度水泥浆系统是一种极具实用价值的技术，已被广泛应用于各类深水井工程中。
其优异的液体减轻功能、高效的施工效率以及优秀的液体通透性将为油气行业的深水井施工工作带来极大的便利，提高工程的质量和效率，为行业的发展注入新的活力。
除了上述的优势，深水固井减轻低密度水泥浆系统还有其他方面的优势。
首先，深水固井减轻低密度水泥浆系统对环境的影响较小，更加环保。
低密度固井技术
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3.2 用颗粒级配原理设计 近几年国内外开始用颗粒级配原理设计低密度水泥。颗粒级配原理就 是优化水泥与低密度充填材料之间的粒度分布，使材料之间的堆积比 例达到最大，减少材料颗粒之间的空隙，从而降低水灰比，提高水泥 体系的整体性能。所以利用颗粒级配原理可以设计密度很低的水泥浆 体系。水泥体系混合物含有一定数量的颗粒级别，每个级别的粒径范
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用颗粒级配原理设计低密度水泥首先要明确各种材料的粒度分布，和各 自的密度，再依据所需要的密度进行比例优化。利用颗粒级配原理设计 低密度水泥一般需要3种以上的不同颗粒级别的材料。
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利用颗粒级配原理设计的低密度水泥具有以下特点： ① 强度高； ② 渗透率低； ③ 沉降稳定性好，不容易产生分层；
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⑤失水和自由水控制良好。 低密度水泥的设计关键要控制好水灰比，不同的低密度材料都有一个 经验的需水量，而且还要知道材料的绝对密度即比重，要掌握的原则 是在保证水泥浆有良好的流动能力的条件下尽量减少水灰比。
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表1 低密度材料的需水量
材料名称 漂珠 微硅 硅藻土 澎润土 粉煤灰 黑沥青 比 重 0.7 2.6 2.1 2.6 1.30 1.07 需 水 量 0.8～1.0 1.6～2.0 1.5～1.7 4.5～5.3 1.0～1.2 1.0～1.2
• • 菱形体内圆球的总体积： 则菱形体的孔隙度为：
Vb n 3
Vb Vf
4 R 3 3
1
1
6 1 cos 1 2 cos
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当θ＝60°时，φ＝26%，即PVF=0.74 当θ＝90°时，φ＝48%，即PVF=0.52
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所以说同一粒径的颗粒最理想的堆积是正六角型堆积，从上式可以看出，
复杂条件下深井超深井固井技术
堵漏纤维对水泥石强度的影响
保证水泥石的均质性 减少水泥石的收缩裂缝，提高水泥石的抗渗性与耐久性 降低水泥石的脆性 有效提高水泥石的抗裂能力 大大提高水泥石的抗渗透、防窜性能 增强抗冲击能力
水泥石抗冲击韧性对比
冲击73 次后
冲击87 次后
高强低密度水泥浆技术 高密度固井水泥浆技术 防漏堵漏的纤维水泥浆技术 长封固段、大温差固井水泥浆技术 水平井、小间隙井固井水泥浆技术 几点感想
高强低密度水泥浆技术 高密度固井水泥浆技术 防漏堵漏的纤维水泥浆技术 长封固段、大温差固井水泥浆技术 水平井、小间隙井固井水泥浆技术 几点感想
加重材料的选择
固体加重：目前现场主要使用 的有赤铁矿、重晶石、钛 铁矿、锰矿等加重剂，其主要缺点是加重水泥浆密度有限 ，水泥浆性能难以保证。
液体加重：移植液体加重钻井泥浆的思路，采用无机盐加 重配制水泥浆的基液，目前室内试验已经取得成功，有待 在现场应用检验。
井漏是钻井中最普遍、最常见而损失常常较大的 复杂情况，任何钻井地层、任何深度、任何种类、任 何地质年代的岩石都有可能发生井漏。
井漏不仅损失大量的钻井液，消耗钻井时间，延 长建井周期，而且有可能引起井喷、井塌、卡钻等一 系列其他井下复杂情况及事故，甚至导致井眼报废， 造成重大经济损失。
纤水泥浆技术 防漏堵漏的纤维水泥浆技术 长封固段、大温差固井水泥浆技术 水平井、小间隙井固井水泥浆技术 几点感想
水平井固井技术
深井、超深井中水平井固井区别于浅中深水平井固井的 突出难点是： 井下条件更苛刻，施工工艺受限制 井眼清洁难，顶替效率难保证，压稳更困难 水泥浆在高温下稀释，难以实现零析水 同时，深井、超深井水平井往往与小间隙，无法加放扶 正器等技术难点同时存在。
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HD28井超深井低密度水泥浆固井技术
HD28井是塔里木油田塔北项目部沙雅县境内的一口评价井，该井二开中完井深6365米，井底静止温度122℃，采用Φ200.03mm套管双级固井工艺，固井作业面临裸眼封固段长（一级封固3365米）、压力窗口窄、地层易漏、施工压力高等一系列问题。
介绍了HD28井基本情况，分析了技术难点，采取一系列的技术措施如一级领浆和二级使用漂珠低密度水泥浆体系，现场应用良好，经声幅测井解释固井质量优质，取得了较好的应用效果。
标签：超深井；长封固段；低密度水泥浆；双级固井
HD28井是塔里木油田在新疆阿克苏地区沙雅县境内的部署的一口评价井，二开中完井深6365米。
该区块地层压力低、承压能力低，属于低压易漏井固井。
研究出一套在高溫高压条件下不分层、不沉降、流变性良好、强度达到要求的低密度水泥浆体系及配套的固井相关技术，是保障固井施工安全、提高固井质量的关键。
1 HD28井基本概况
完井采用200.03mm套管双级固井工艺。
钻井液为聚磺钻井液体系，密度1.27g/cm3，漏斗粘度45s，失水 2.8ml，塑性粘度20mpa·s。
易漏失井段在4495-4695m，地层当量密度为1.35g/cm3。
该井最大井斜24.74°，裸眼井段平均井径256mm，平均井径扩大率6.43%。
2 技术难点
2.1施工工艺难点
①二叠系地层承压能力低，下套管及固井施工中存在井漏的风险；
②斜井斜度大，套管不宜居中，有套管贴边的风险，对固井质量造成影响；
③裸眼段长，循环阻力大，施工压力高，存在易漏地层，施工排量受限不容易实现紊流顶替。
2.2 技术措施
①合理设计分级箍位置及水泥浆浆柱结构，采用合适的施工排量，减少地层漏失的风险；
②优化扶正器的加放，确保套管居中度；
③采用平衡压力固井，優化设计施工排量，保持施工的排量和压力稳定，确
保施工及候凝整个过程的压力平衡，防止井漏等复杂情况的发生。
3 水泥浆体系设计
3.1 难点分析
长封固裸眼段对低密度水泥浆性能要求极高，采用Landy-30S漂珠作为减轻材料，由于大量外掺料的掺入，致使水泥浆密度的降低和水泥浆性能发生矛盾，突出表现在：
①由于水泥浆中减轻材料的存在，其与水泥浆颗粒比重相差较大，容易产生沉降分层，这样会破坏水泥浆柱的整体均持性，导致水泥石产生疏松凝结，影响水泥石胶结质量。
严重时可导致漂珠上浮、堆积，产生桥堵造成别泵，给施工造成很大风险；
②游离液和滤失水的产生将会使水泥浆拌合水明显减少，造成流变参数、稠化时间等浆体性能偏离设计值，影响顶替效率和施工质量；
③高压下空心漂珠进水后，水泥浆中液相含量减少，水泥浆流变性能变差，泵送困难，给施工带来风险；
④一级封固段长达3365m，上下温差达64℃，顶部低密度水泥石强度发展缓慢。
3.2 室内优选
颗粒级配：利用紧密堆积原理，在水泥浆中优化固相颗粒分布，采用三种不同尺寸的颗粒（水泥、漂珠、微硅）进行级配，通过调节混合固相的大小分布，改变固相的堆积体积分数，使不同粒径的固相颗粒形成合理级配。
水泥、微珠、微硅的粒径大小可用下面的关系表示：微珠粒径>水泥粒径>微硅粒径。
微硅的粒径在三者中最小，所以微硅可以很好的填充固相颗粒之间的空隙，达到提高单位体积中固相含量的目的。
此外，微硅还有一定降失水作用，并且具有一定悬浮性，能够增加浆体稳定性。
3.3 水泥浆配方
一级低密度水泥浆：干混：G级水泥+漂珠+微硅；湿混：淡水+降失水剂+缓凝剂+分散剂+消泡剂+纤维。
一级常规密度水泥浆：干混：G级水泥+硅粉+微硅；湿混：淡水+降失水剂+分散剂+消泡剂+纤维。
二级低密度水泥浆：干混：G级水泥+漂珠+微硅；湿混：淡水+降失水剂+缓凝剂+分散剂+消泡剂+纤维。
4 现场应用
固井施工过程：
①一级固井注入密度1.40g/cm3前置液7m3，1.45g/cm3低密度水泥浆29m3，施工压力12Mpa；注入1.88g/cm3常规密度水泥浆42m3，施工压力降至0Mpa；注入1.03g/cm3后置液2.5m3，注入1.70g/cm3加重钻井液100m3，1.27g/cm3钻井液57m3，施工压力由0升至16Mpa，碰压压力19Mpa；
②二级固井注入密度1.35g/cm3前置液7m3，1.45g/cm3低密度水泥浆73m3，施工压力由7Mpa降至2Mpa；注入1.03g/cm3后置液2.5m3，注入1.70g/cm3加重钻井液25m3，1.27g/cm3钻井液48.7m3，施工压力由0升至12Mpa，关孔压力22Mpa。
次固井施工过程顺利，各项指标达到设计要求，试压合格，经声幅测井验证，固井质量优质率为90%，满足固井质量要求。
5 结论
①井身质量好，井径规则，无大肚子及缩径井段，扶正器的作用得到了有效发挥，保证了套管的居中度，使水泥环分布均匀。
②采用双级固井工艺及低密度水泥浆体系，有效降低了固井施工中的漏失风险，从而保证了全井的固井质量。
参考文献：
[1]覃毅，赵旭，杨江，等.低密高强度水泥浆体系在漏失井固井中的应用[J].四川水泥，2016（11）：12.
[2]覃毅，高飞，张越，等.枯竭油气藏储气库X井低密高强度水泥浆固井应用实践[J].中国井矿盐，2015（4）：22-23.。