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。

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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