低密度水泥浆固井技术探讨
固井水泥浆技术体系探讨
一
大， 能抵 挡 住 气 体 的窜 人 ； 抗 冲击 的韧 性 泥浆 的评 价 好， 冲击 功 要 比平 常 的水 泥 石提 高 百 分之 根 据 国 内一 些 深 层 气 油 井 对 水 泥 浆 ２ ０以 上 。 的性 能 的要 求 ， 在 室 内进行 了非 常多 的配 （ ２ ） 高温防气体窜外加剂的选择 方 的筛选 ＿ Ｔ作 ， 最终 确 定 了适 用 于深 层 气 根 据 国 内 国外 已经 有 的外 加 剂 的性 油井 的水 泥 浆 的最 佳配 方 ， 通 过 大量 的试 能、 使用 状 况 以及 深层 气 井 的钻 井 以及 完 验证 明筛选 的高温防气窜增 加韧性的水 井的特点、 环 空 气 窜 的 特征 ， 经 过 了大 量 泥浆 能有 效 的 防止 环空 气 窜 ， 能 够很 好 的 的 室 内试验 和 大量 的 分析 对 比 ， 考 虑采 用 保 证 气层 的封 闭质 量 。 丁 苯 胶乳 来 作 为 防气 窜 水 泥 浆 的 外 加 剂 ３深气 井 固井 的工艺 技术 是 比较合 适 的。这个 物质 是 由无数 的微 小 双极 注水 泥这 种 技 术 可 以 一 次性 的 的橡 胶粒 子 组成 的 ， 随 着水 泥 水 化 时温 度 长 封 固井 划 分 为 两 段 比较短 的封 固段 固 的 升高 ， 橡 胶 分 子 与水 分 子 、 水 泥 中 的 化 井 作业 ，比较 适用 于深 井 的封 固井 作 业 ， 学 物 质形 成 氢键 、 氧桥 、 以及 和硫 桥 ， 形 成 能 够 有 效 的 减 少 一 次 注水 泥 固井 的施 工 了 网架状 的 结构 ， 聚 集 了 比其 他类 型 水 泥 的难 度 ， 能 减低 环 空 液 柱 的压 力 ， 能够 有 外 加 剂更 高 的能 量 ， 抗 高温 这 个 性能 得 到 效 的减 少 固井 中发生 漏失 的可 能性 。 双极 了提 高 。橡 胶 分 子充 填 于水 泥 颗 粒之 间 ， 注 水 泥 的 方 法 可 以分 为 淹 没 试 的连 续 双 在 合 适 的压 差 作 用 下 汇 聚形 成 了 比较 致 极 注入 一剂 间 隔式 的双极 注水 泥 。 淹 没式 密 的硬橡胶块 ， 阻止 了水泥浆失水 ， 大大 连 续 双 极 注水 泥注 一 级 与 二 级 之 间是 没 降低了水泥石的渗透率 ， 增加了气体进入 有 隔膜 的 ， 这是 为 了避 免 二 级井 眼 钻井 液 水 泥石 时 的阻力 。 丁苯胶 乳 在水 泥水 化 的 的腐 蚀 ， 淹 没式 双 击注 入 水 泥在 固井是 一 时 候 会 产 生 絮状 的凝 结 物 在 水 泥 基 质 当 级水 泥 浆 的量 要尽 量 的少 附加 ， 同时一 定 中汇 聚在一 起 形成 了抑 制渗 透 的胶 乳 膜 ， 要 注入 定量 的缓 凝 前 导水 泥 浆 ， 用 来方 便 能够有效的防止气体侵入水泥浆柱 。 丁苯 打 开 双 极 箍 以后 水 泥 浆 能 够 顺 利 的返 出 胶 乳 水 泥 在 配置 之后 一 直 保 持 着 低 胶 凝 导地 面 ； 在 一级 冲 洗液 中加 入 一 定 量 的稀 的 强度 状态 ， 能够 充分 的传 递水 泥 浆 的液 释 剂 ，能 够 有 效 的 控 制 水 泥 浆 的污 染 程 柱压 力 ， 并 且能 随 着 时间 的 推移 以及 温度 度 ； 同 时还 配套 应用 了 内置 的隔 离 液 以及 的不断升高 ， 充 分 的 形 成 直 角胶 凝 ， 充 分 压胶 塞液 。 弥 补 了 因为 水 泥 浆 失 重 从 而 产 生 的 压 力 结语 的降低， 达到防气窜的目的。 １防 气 窜 的 增 加 韧 性 的 泥 浆 的 失 水 （ ３ ） 增 加韧 性 的材 料 的选 择 量低 ， 稠 化 过 度 的 时 间 比较 短 ， 失 重 的 时 为了能够更好的满足深气油井的 固 候基 质 的渗 透率 是 比较 低 的 ， 内 部 的阻 力 井要求 ， 在 除 了丁苯 胶 乳作 为 防 气窜 的外 较大 ， 防窜 行 能很好 。 加 剂 的情 况 下 ，依 据 超 混 复 合 材 料 的 原 ２水 泥石 的可 塑性 比较 高 、脆性 小 ， 理， 同时还 选用 了 Ｄ Ｚ Ｆ 一 １ 来 作 为增加 韧性 具 有 比较 强 的 的抗 冲击 韧 性 ， 减小 了井 下 的材 料 ， 用 来 减 少 在 射孔 、 压 裂 等 等 工 作 工作 是对 水泥 环 的损 坏 。 ３在 采 用 防气 窜增 加韧 性 的水 泥 浆 是 产 生 的冲 击载 荷 的作 用 下 ， 水 泥石 当中 的原 始 的细 微 裂 缝 的 迅 速 的增 大 与 应 力 以及 配套 的 固井 方案 的技术 ， 能 够保 证 水 的集 中 ， 防止 形成 大 的 裂纹 和 裂缝 从 而造 泥浆 在失 重 的情 况下 对 气 层 的压稳 ， 防 止 成气体的窜槽。 Ｄ Ｚ Ｆ — Ｉ 这种材料是一种用 环空气窜的发生 ， 解决了气井气窜这个难 低弹的矿物纤维作为主体 同时又加入 大 题 ， 具有 十分 宽广 的应用 前景 。 参 考文 献 量的不 同成分的纤维混合物 ， 具有 比较高 的抗拉 性 ， 能够 对 水 泥石 中的缺 陷的 裂痕 ［ １ ］ 钻 井手 册 （ 甲方） 上册【 Ｍ ］ ． 北 京： 石 油 工 １ ９ ９
浅析低密度水泥浆体系的研究与应用
ｇ
４ Ｏ ３ １ 。 ２ ∞
ｇ
１Ｏ ３ １ ２ ３ ３ １ ２ １
ｍｆ
１１ １ ５ ∞
５ ＢＣ） ０
ｍ １ ｎ
２ｈ４ｈ ） ４／８
１ ４ ３
常压 ）
原材 料进 行 了适 当的 调 整 ， 核 心 技 术 其 是选 择具 有合 理 颗粒 级 配 的较 低密 度 的 活性 胶 凝 材料 Ｐ Ｗ－３ 增强 水泥 石的抗 Ｚ 来
１０ ２ １０ ２ １０ ２ ３０ １ ３０ １ ３０ １ １ ２ １ ２ １ ２
１
２
１ ２ ６ ０ ８
１２ ６ Ｏ ０
１ ２
１ ８ ９
１１ ９
２ ３ ６ １ １ ９ １６ ５
１ ９ ５
压 强 度 ， 时 优 选 了分 散 剂 、 失 水 剂 同 降 缓 凝 剂 （ 据 井深 而定 ） 水 泥 外加剂 ， 根 等
４ ３ １０ ∞ ２ １
４ ３ ¨Ｏ ∞ ２ ４ ０ ３ １Ｏ Ｏ ２ １ ４ ３２ ∞ １０ １
１５ ３ １ ２ １ ６ ３ ２
间 ， 现 紧 密 堆 积 和 颗 粒 级 配 ． 而 达 到 实 从
提高 低密 度水泥 强度 的 目的。
强度
．
．
３ 水 Ｂ Ｆ ×
一
９ ℃ ５ 稠 化 时 间 Ｏ Ｏ一
ＭＰ ａ
具有低 密 高 强特 点 的低 密度水 泥 浆 体 系是 根 据 紧密堆 积 和颗 粒 级 配理 论 研
７ ８ ８
１４ ８ ２Ｏ ５ ２４ ４
１ ８ ７ ２ ６ ０ ２ ０ １
７ ６ ６ ７ ２
布 的充 填性 好 、 比表面 相对 较低 表 面光
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。
关于低密度高强度固井水泥浆的应用探讨
关于低密度高强度固井水泥浆的应用探讨作者：肖金柱来源：《China＇s foreign Trade》2010年第22期摘要为了满足低密度条件下固井施工的要求，常用的低密度水泥浆必须被淘汰。
本文就高强度超低密度水泥浆的基本性能及优势进行的研究得知其适用的温度范围十分广泛，具有稳定性好、抗压强度高、渗透率低、防气窜能力强、失水量易控制等优点，因此可以在更大的方面满足低压易漏、气体钻井以及欠平衡钻井的固井要求，简化了施工工艺，提高了施工效率。
关键词低密度高强度水泥固井应用1低密度高强度固井水泥的设计思路及组成体系组成1.1低密度高强度水泥将的设计思路随着科学界对微观力学与宏观力学进一步的研究，一些科学工作者提出了通过紧密堆积理论及材料颗粒大小分布来提高材料宏观力学性能的技术构想。
通过调节混合物加固对象的不同颗粒的尺寸分布，进行合理级配和加工，从而使水泥浆体系能够实现良好的孔隙充填。
多种尺寸的颗粒分布的混合物紧密堆积一单位体积水泥浆含有更多的固相，从而得到高性能的水泥浆。
低密度高强度水泥浆的组成是根据物料间的物理化学作用来确定的。
为提高低密度水泥浆的性能，研究并确定具有一定颗粒分布的充填性好、比表面积小、表面光滑致密、本身化学性能高的矿物活性材料，不仅能够发生自身凝硬性的反应，还能够提高水泥浆的整体性能。
高强低密度水泥浆是以线性堆积模型和固体悬浮模型为基础的，根据紧密堆积理论进行设计。
这个体系利用合理的物料颗粒级配以及对物料表面性质的改善，减少物料颗粒间的充填水和表面的润滑水，提高单位体积水泥浆中的固相，形成更加致密的水泥石，通过超细矿物材料之间的物理作用，提高低密度水泥浆的力学性能。
体系中的增强剂是由具有合理颗粒级配的活性矿物材料组成的，可在水泥中形成具有致密网架结构的悬浮体系，体系中还能够产生细小的、均匀分布的、具有一定弹性的封闭泡沫，能够进一步地充填、连接悬浮体系中的固体颗粒，从而使体系更加稳定。
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。
低密度固井技术
• •
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
•
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。
• • • •
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；
• •
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。
•
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
• •
当θ＝60°时，φ＝26%，即PVF=0.74 当θ＝90°时，φ＝48%，即PVF=0.52
•
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，
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。
延长油田低密度水泥浆固井技术的研究与应用
延长油田低密度水泥浆固井技术的研究与应用发表时间：2009-12-01T10:18:01.043Z 来源：《中小企业管理与科技》2009年8月下旬刊供稿作者：肖新礼[导读] 减轻剂掺量的确定减轻剂在不同掺量下，为达到同一设计密度的水泥浆，可以通过其不同含水量来实现。
肖新礼（延长油田井下作业工程公司固井队）摘要：固井作业是钻井工程的关键环节，一旦固井质量出现问题，将会给试油、采油等油田后续工作带来被动，严重时还会造成油井的报废和资源的浪费。
鄂尔多斯盆地内储层大多数有低压、低渗、低产以及水敏性较强的特点，探索和开发适合此类油层的固井水泥浆配方和固井工艺技术对于油田的开发至关重要。
关键词：固井低密度漂珠水泥浆0 引言近年来，国内外科研机构利用颗粒级配充填堆积理论，采用多种低密度材料复配，通过不同的水泥浆外加剂的调节，研究开发了1. 20～1.65g/cm3不同密度的水泥浆体系。
低密度水泥浆体系，必须较好地解决低密度材料上浮，保证浆体的稳定性，同时水泥石的强度要满足射孔和改造需求，选择较好的不同粒径的材料，相互配合充填粒径间的空隙，紧密堆积以提高其抗压强度。
近年来，已经应用的低密度水泥浆体系形成的水泥石的强度大幅度提高，在48h后强度能达到14MPa。
鄂尔多斯盆地内储层大多数有低压、低渗、低产以及水敏性较强的特点，因此除了在钻井过程中保护好油气层外，完井固井施工过程中的油气层保护更加重要，根据对玉门青西油田孔隙裂缝型油藏采用低密度水泥浆固井调研，使用低密度水泥浆固井前，射孔投产后一般都要进行酸化后才能高产，而采用低密度水泥浆固井后直接投产后就可以获得百顿以上的高产，延长油矿通过近几年的研究和现场使用，目前低密度水泥浆固井已经成熟。
1 低密度水泥浆体系的确定1.1 低密材料的优选目前，低密度水泥浆的减轻剂可分为两类，一类是自身密度较大，主要靠增大水灰比（水固比）来降低水泥浆密度的减轻剂，这类材料有粉煤灰、膨润土、膨胀珍珠岩、火山灰、水玻璃等，但为了保证浆体的稳定性、均匀性和强度，用水量受到限制，否则难于保证浆体的综合工程性能。
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
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。
低密度固井水泥浆技术
超低密度水泥浆体系技术要求
• 1、水泥浆沉降稳定性好，不易分层，上下密度差 不超过0.05 g/cm3。 • 2、有较好的流变性能，n值大于0.70，k值小于 0.20。 • 3、HGS中空玻璃微球水泥浆体系的水泥石抗压 强度几乎是普通漂珠配制的水泥浆体系的两倍。 • 4、失水量小，API失水控制在100ml以内。气井 有的控制甚至低于30ml。 • 5、稠化时间适合施工要求。 • 6、过度时间短，防气窜性能好。
(4)是一项花钱多的工程;
(5)施工时间短,工序内容多,作业量大,是技术强的工程。
Drilling & Oil Production Technology Institute
Chengdu Do-well Petroleum Technology Ltd.
固井工程的难点
• 1．固井质量要求高，尤其是气井固井施工要求更高， 一般要求水泥返高至地面。 • 2．一次性连续封固段长，施工压力高。 • 3．低压漏失地层水泥浆漏失低返问题。 • 4．井径不规则，固井施工顶替效果差。
Drilling & Oil Production Technology Institute Chengdu Do-well Petroleum Technology Ltd.
低密度固井水泥浆技术
紧密堆积原理（左图为干料状态，右图为带水化膜状态）
颗粒级配原理 /紧密堆积理论 低密度技术主要应用颗粒级配原理； 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。 在水泥浆中使用合适的减阻剂可以减少水化水的用量。 减少充填水，提高系统的堆积密度。 采用三种或更多的不同尺寸的颗粒进行级配，增加抗压强度 和降低孔隙度和渗透率。
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
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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
固井工程工艺探析
固井工程工艺探析发布时间：2022-07-26T07:19:37.820Z 来源：《新型城镇化》2022年15期作者：李波[导读] 固井技术对于油田油井寿命和资源保护起至关重要的作用。
是通过在井壁和套管中的环空部位注入水泥浆实际保护油井为目标的工程技术。
鉴于此，本文主要分析探讨了固井工程工艺，以供参阅。
李波中海油服油田化学事业部塘沽作业公司固井业务部天津 300459摘要：固井技术对于油田油井寿命和资源保护起至关重要的作用。
是通过在井壁和套管中的环空部位注入水泥浆实际保护油井为目标的工程技术。
鉴于此，本文主要分析探讨了固井工程工艺，以供参阅。
关键词：固井工程；工艺1当前固井工艺技术的研究方向水泥是一种重要的部分钻井完井工程,或好或坏的关系,生命的石油和天然气开采的固井技术和油气操作效果,提高固井质量是注水泥工作者关注和解决的重要技术问题。
在固井技术在国内外研究方向及存在的问题,主要包括以下几个方面：(1)水泥浆添加剂的选择和性能评价水泥砂浆;(2)综合固井技术、科学、固井设计、固井质量评价;(3)密封设计或防漏机制研究;(4)定向井、水平井固井技术和完井方法;(5)深井、高压气井固井技术和完井方法;(6)低压(渗透率)气井固井技术和完井方法;(7)储层保护固井技术;(8)旋转尾管固井技术、两级固井技术、固井技术;(9)固井技术和设备改造,泥浆更新配套测试仪器;(10)固井工具和软件开发和应用的研究;(11)(在)深井钻井液成水泥砂浆(MTC)技术;(12)系列和注水泥砂浆添加剂技术标准化。
不但涉及石油和天然气井固井施工顺利完成,影响质量的石油和天然气井投产后好或坏,生命的长度的石油和天然气井和石油和天然气井生产的高和低,成本在整个钻井工程是一个很大的密度(20%~30%)。
固井技术发展目标一直是如何进一步提高固井质量和降低固井事故等。
注水泥是一个系统工程,复杂多变的因素,有其特殊性,主要表现在以下几个方面：首先，固井操作是一个一次性的项目,如质量不合格,甚至使用补救方法如挤压难以取得良好的效果。
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。
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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。
3 低密度水泥浆的固井技术特性
3.1 低密度水泥浆的稳定性提高
低密度水泥浆在研究和发展中已经逐步过渡到低密度高强度的材料特性上，因此整个水泥浆的体系的沉降稳定性更好，这主要是来自于增强剂的添加，其中
的超细微的颗粒成为了一种助剂，成为了帮助水泥浆强化的“原料”。
这些超细微的颗粒作用为：将加大颗粒的空隙填满，并连接悬浮物料；还可以吸附周围的水分子，让水分子之间形成氢键而互相连接，这就让超细颗粒之间形成了一个紧密的网状结构，然后再与水泥浆中的其他物料进行吸附连接，这样就使得整个水泥浆形成了紧密的网络体系。
另外，增强剂的使用还可以让水质发生硬性反应和水泥浆胶凝，由此让水泥浆具备了优良的稳定性。
3.2 改良的水泥浆抗压强度有所提高
目前采用的低密度水泥浆技术与传统的相比，其强度有明显的改善。
与以往的普通漂珠低密度水泥浆形成的水泥石的抗压强度相比，目前采用的增加了强化剂的水泥石抗压强度明显提高。
这主要是因为增强剂在水泥凝结的过程中产生了大量的水硬反应，提高了颗粒间的胶结和强度；而且增强剂中的超微颗粒还改善了物料间的空隙和填充性，让水泥浆形成的水泥石的强度进一步增强。
3.3 低密度水泥浆固井提高了抗腐蚀性能
固井过程中，水泥石的抗腐蚀的最重要因素就是水泥浆在凝固的过程中所形成的水泥石中的钙化结晶体的致密程度，钙化结晶体越致密抗腐蚀的能力也就越强。
目前添加在低密度水泥中的增强剂可以提高其抗腐蚀的性能，主要是因为增强剂能够和水泥水化产生钙结晶，形成网络状的凝胶结构，从而消耗水泥石中的腐蚀性物质，以此提高了抗腐蚀的能力；另外，没有参加反应的也会和其他物料形成良好的级配、填充、凝结，形成致密的非渗透性的硬结性水泥石，因此阻隔了腐蚀物质的侵蚀，提高了水泥石的抗腐蚀能力。
3.4 低密度水泥的防气窜性能
气窜现象主要是钻井液顶替不充分，游离的液体多，失水程度高、水泥浆体积变小，凝结强度发展慢，水泥石的空隙大等因素引起的，而采用改良的低密度水泥可以改善水泥石的孔隙度，保证水泥柱的压力平衡，减少气窜的几率；而且低密度水泥增强剂还可补偿部分水泥凝结收缩，减少失水和游离液数量，减少了凝结强度的过度时长，有效防止气窜。
4 结语
低密度水泥在固井中的作用明显，可以帮助提高油井的生产安全。
低密度水泥浆技术的发展，让水泥浆的性能有了明显的改善。
尤其是添加了增强剂的水泥浆，更是在减少游离液、失水量，缩短凝结时间，水泥石强度，抗腐蚀、防气窜等方面都有所提高，且降低了温度和环境的影响。
参考文献
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