国产微珠超低密度水泥浆研究
1.25~1.30gcm^3低密高强水泥浆体系研究与应用
1.25~1.30g/cm3低密高强水泥浆体系研究与应用李德伟*（中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆固井公司,陕西西安710000）摘要：2019年，油田公司为了保护油层，保护套管的要求，调整了油、气井产建方案，油气井实行全封固，同时对低密度段封固质量及性能提出了更高的要求。
低密度水泥石24h抗压强度达到7.0MPa 以上。
因此，为了解决承压能力低区块难以实施一次上返固井工艺的技术难题，研制出了一种复合减轻剂以及形成了三种低密高强水泥浆体系,使用密度范围为1.25~1.30g/cm3,适用温度范围广泛,具有水泥浆稳定性好、抗压强度高、渗透率低、防气窜能力强、失水量易控制等特点，提高低密度段固井质量，满足甲方产建方案要求。
混灰流程方便，现场施工工艺简单，取得了很好的经济效益。
关键词：1.25~1.30g/cm3；低密高强；水泥浆体系；复合减轻材料；现场应用中图分类号：TE24文献标识码：B文章编号：1004-5716(2021)03-0101-04随着长庆油田对低压低渗透油气藏的进一步勘探和开发，深井和长封固段井的数量也逐年增多，低压易漏井和深井长封固井的固井难点也日趋突显出来。
为避免长封井和易漏井固井施工中出现漏失，并保证固井质量，对固井水泥浆的各项性能提出了更高的要求，特别是在2019年，为了适应新环保法的要求，长庆油田调整了油、气井产建方案，油气井实行全封固，同时对低密度段封固质量及性能提出了更高的要求。
不仅要进一步降低水泥浆密度，还要保证水泥浆在大温差下的各项性能，最大程度地满足油田勘探开发的要求。
1长庆油田低密度水泥浆应用现状目前，长庆油田应用的低密度水泥浆密度范围在1.35~1.65g/cm3之间，难以满足地层承压能力特低的区块的固井要求和固井质量要求。
但该水泥浆密度和低温条件下的抗压强度，还不完全满足长封段固井要求。
1.25~1.30g/cm3低密高强水泥浆体系的研究的完成将有利于保证长庆油田深井和长封固井的固井施工及提高固井质量，改善下部漏失层承压能力；同时随着水泥浆密度的进一步降低，也减少了液柱压力与地层压力的过平衡的程度，尽可能避免了油气层带来的损害；为长庆油田后续开发的需求提供了有利的技术支撑，对固井技术的发展起到积极的推动作用。
人造微珠低密度水泥浆的研究与应用
人造微珠低密度水泥浆的研究与应用近年来，人造微珠低密度水泥浆逐渐引起人们的关注。
由于其低密度、高强度、防腐蚀及耐高温等优点，得到了广泛的应用。
本文主要介绍人造微珠低密度水泥浆的研究与应用情况。
一、人造微珠低密度水泥浆的组成人造微珠低密度水泥浆主要由水泥、人造微珠和混合材料组成。
其中，水泥是主要的固化剂，人造微珠是浆体的轻质填料，混合材料起到调节浆体含水量，提高流动性的作用。
二、人造微珠低密度水泥浆的制备方法1. 混凝土泵送法将水泥、人造微珠和混合材料按一定比例混合，加入适量的清水，搅拌均匀后将浆料泵送至目标区域，待其凝固后即可得到人造微珠低密度水泥浆。
2. 雾化喷涂法将三种材料混合，经过高速的旋转和喷出之后形成雾状，经过一定时间后在目标区域成型，是一种速度较快、装置简单的制备方法。
三、人造微珠低密度水泥浆的应用1. 海洋油气开采海洋油气开采需要进行岩石固井作业，人造微珠低密度水泥浆可作为海底芯取得固结材料。
2. 防水层加固在建筑工程中，为保证结构的防水性，可使用低密度水泥浆来填充有缝隙的地方，形成防水层，以提高结构的耐久性。
3. 地基沉降补偿在土地沉降严重的地区，为避免建筑物的倾斜和损坏，可使用低密度水泥浆进行灌浆，以补偿地基沉降。
4. 隧道建设在隧道的建设过程中，可使用低密度水泥浆进行钻孔灌浆作业，以加固隧道结构。
四、结论人造微珠低密度水泥浆具有高强度、低密度、防腐蚀以及耐高温等特点，得到了广泛的应用。
其中，主要应用于海洋油气开采、防水层加固、地基沉降补偿以及隧道建设等领域。
随着材料科学研究的不断发展，人造微珠低密度水泥浆的应用前景将会更加广阔。
五、人造微珠低密度水泥浆的优点1. 具有较高强度和韧性，不易破裂或开裂。
2. 低密度，便于搬运和使用，能够降低工作人员的劳动强度。
3. 耐腐蚀，适用于复杂环境，例如海洋油气平台、地下建筑物等。
4. 耐高温，适用于高温环境，例如高温地下隧道、液化天然气(LNG)等。
超深水低温低密度水泥浆体系的研究与应用
57为提升油气资源储备，相关企业逐渐将工作重点由陆地的油气资源勘探开采、转移向海洋发展，在海洋深水处具有较为丰富的油气资源，在未来发展中对深水钻井技术会广泛应用，需要使用到超深水低温低密度水泥浆体系进行深水固井支持，因此，相关人员应积极研究超深水低温低密度水泥浆体系的应用。
一、建立超深水低温低密度水泥浆体系的意义相关企业在进行油气田勘探开发时，面对越来越复杂的固井出现问题，例如，复杂井、长封固井段和低压易漏井数量增多，企业需要使用到更先进的现代固井技术以及相应的材料。
建立超深水低温低密度水泥浆体系能有效的解决固井中主要存在的问题。
例如，水泥环高脆性、二界面胶结的质量较差、水泥浆漏失等。
超深水低温低密度水泥浆体系可以针对水泥浆漏失现象，通过降低套管外液柱的压力，实现水泥浆液柱压力与连接的地层孔隙之间的压力差得到降低，有利于通过压力差实现固井的目的，并且使水泥浆滤液、固体颗粒较少的进入到油气层。
为实现这一目标，目前已经有研究成果研发了多种低密度水泥浆体系，在但应用时仍存在一些问题，例如，当降低水泥浆密度之后，相应的水泥石强度也随之降低、水泥浆体会进行收缩等问题，一些严重的问题，导致部分低密度水泥浆体系不能适应低压易漏地层施工条件下的固井要求。
油气资源作为不可再生的能源，相关工作人员在进行开采勘探等工作时，应加强对油气资源的保护重视程度。
通过加强固井技术，提升层间封隔质量，这就需要使用到超深水低温低密度水泥浆体系。
因此，研发低温低密度水泥浆体系具有重要的应用价值，有利于提升长封固井段等油井固井质量，提升相关企业的气油采收率，提升其经济利益。
二、常用低密度水泥浆体系分类常用低密度水泥浆体系种类较多，第一，矿渣低密度水泥浆体系。
在铁矿石在高温环境下冶炼生铁时会产生矿渣，其中主要成分有铁矿冶炼伴生矿物物质、焦碳灰分和助熔剂成分等。
矿渣中的化学成分有氧化硅、氧化铝和氧化钙等，能发生水化反应，当水化反应进一步生成较多的水化产物，帮助水化产物结构转变更加致密化，有利于增加水泥石的强度。
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。
超低密度水泥浆体系的设计与研究
超低密度水泥浆体系设计和研究孙富全侯薇靳建洲高永会（中国石油集团工程技术研究院，天津塘沽）摘要欠平衡钻井的发展和某些低破裂压力地层要求固井水泥浆密度低于1.20g/cm3，有些甚至要求水泥浆密度低于1.00g/cm3。
为此，本文引入了超低密度水泥浆的概念；分析了所使用的减轻材料选择依据，提出超低密度水泥浆设计原理，超低密度水泥浆密度可达0.96g/cm3；讨论了超低密度水泥浆稳定性、失水、强度等性能，并对超低密度水泥浆的的综合性能进行试验，试验结果表明其综合性能优良，可以满足各种固井工程的应用要求。
关键词固井超低密度水泥浆紧密堆积水泥浆性能Abstract: under-balanced drilling and some low pressure and circulation-lost formation require cementing slurry density below 1.20 g/cm3. In some cases, slurry density less than 1.00 g/cm3 is also needed. So, the concept of super light weight slurry is introduced in this paper, the choosing rule for the light weight materials is analyzed and the design theory of super light weight slurry is put forward, by which the slurry density can reach 0.96g/cm3. The slurry properties, such as stability, fluid loss, strength development, etc., are discussed in this paper and slurry complex property has been tested. The testing results show the super light weight slurry has excellent complex property, which can fulfill the need of various cementing application.Key words: Cementing Super light weight slurry High packing Slurry property1、前言低密度水泥浆在低压，易漏，低渗等油气层固井中具有广泛的应用，一般密度范围为1.20～1.60g/cm3。
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。
低密度水泥浆体系在莱州湾区块的应用研究
低密度水泥浆体系在莱州湾区块的应用研究摘要：胜利油田莱州湾区块地层承压能力低，易发生井漏，井底温度低，储水源丰富，且水中含有大量腐蚀性离子，严重影响水泥浆的稳定性，固井质量难以控制。
从分析导致固井质量不良的因素开始，结合地区的地质资料和工程实际，对目前公司采用较多的微硅低密度水泥浆体系进行详细的研究。
结合现场应用结果，固井质量分析，提出对现有体系的改进完善的具体措施，最后确定出能有效提高固井质量技术措施。
关键词：微硅低密度水泥浆固井前言在石油、天然气钻探和开发过程中，要钻穿多个地层，每个地层的承压能力各不相同；为了提高钻井速度，降低成本，在地层条件（塌、漏）许可的情况下，一次钻达地层较深，在这多个地层中，有些地层破裂压力低，不能承受常规水泥浆液柱压力，要对这段地层进行封闭，就形成了低压、易漏、长裸眼的固井问题。
长期以来，低密度水泥浆广泛应用于低压易漏层的封固以及低压油气层长封闭段固井作业中，以降低静液压力以防止漏失，减少水泥浆对储层的污染和伤害。
但是普通低密度水泥浆由于水灰比、外掺料较大，水泥浆存在较多缺陷，突出表现在：（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）水泥浆流变条件差，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等。
一、具体研究思路及内容在各种研究现状和理论资料都准备齐全之后，对实际现场应用微硅低密度水泥浆体系进行实验分析，主要有以下实验内容：1、微硅对水泥浆、水泥石的改善作用实验通过研究了微硅对水泥浆流变性、失水、析水、稠化时间以及对水泥石强度、渗透率性能的影响，得到了微硅影响水泥浆、水泥石性能的规律，从而为进一步合理使用微硅，改善水泥浆、水泥石的性能提供了一定的技术参考。
2、微硅加量、水灰比、密度、造浆率之间的关系结合莱州湾区块固井施工特点，理论分析了进行注水泥设计所需要的资料和基本要点，平衡压力固井原则。
分别对粉煤灰低密度水泥浆技术，微硅水泥浆体系，空心微珠低密度水泥浆技术，膨润土低密度水泥体系和矿渣低密度水泥浆技术的综合性能进行理论分析，总结出适合低压易漏地区的水泥浆性能要点，同时，对注水泥固井施工设计的基本方法与步骤进行了研究。
高强度超低密度水泥浆体系实验研究
高强度超低密度水泥浆体系实验研究罗杨;陈大钧;许桂莉;万伟;陈安【摘要】国内外利用颗粒级配和紧密堆积理论研究开发了1.20～1.65 kg/L的低密度水泥浆体系,解决了固井中的许多技术难题.但是,对于密度为1.15～1.30 kg/L 的超低密度水泥浆体系还缺乏系统的研究.以最紧密堆积和颗粒级配理论为依据,建立了最佳模型,精选出了以G级水泥、微细水泥、空心微珠和玻璃微珠为主体的四级颗粒级配系统,配合适量的激活剂研究出了密度为1.15～1.30 kg/L的超低密度水泥浆体系,并率先在实验室模拟出了超低密度水泥浆返至地面的室温候凝施工过程.解决了低密度水泥浆体系的稳定性和高早期强度等难题,具有良好的性能和现场推广应用价值.【期刊名称】《石油钻探技术》【年(卷),期】2009(037)005【总页数】6页(P66-71)【关键词】高强度;低密度水泥浆;颗粒级配;紧密堆积【作者】罗杨;陈大钧;许桂莉;万伟;陈安【作者单位】西南石油大学,化学化工学院,四川,成都,610500;西南石油大学,化学化工学院,四川,成都,610500;川庆钻探工程有限公司井下作业公司,广汉圣油科技开发公司,四川,广汉,618300;川庆钻探工程有限公司,川西钻探公司,四川,成都,610031;西南石油大学,化学化工学院,四川,成都,610500【正文语种】中文【中图分类】TE256+.7随着我国石油勘探开发技术的不断发展，有关低密度水泥浆体系的研究也越来越多[1]。
目前，国内外科研机构通过各种减轻材料的复合使用，以及通过优选外加剂的办法配制出了密度为1.25～1.55 kg/L的高强度低渗透水泥浆，但对密度为1.15～1.30 kg/L的水泥浆体系缺乏系统的研究，鲜见相关的报道。
所以研究该密度范围内的超低密度水泥浆体系具有重要的意义。
1 技术思路与研究方法1.1 技术思路在采用加入减轻材料的方法设计低密度水泥浆体系的研究中，紧密堆积和完美的颗粒级配成为研究的重点。
超低密度水泥浆减轻剂材料性能分析
超低密度水泥浆减轻剂材料性能分析科技应用382015年51期超低密度水泥浆减轻剂材料性能分析韩星宇中石化胜利石油工程有限公司塔里木分公司，新疆库尔勒841000 摘要：随着油田的发展，压力系数比较低的超深井油藏相继投入开发，这对固井水泥浆密度的要求也越来越高，如果注水泥密度过高，循环压力会超过弱地层的破裂压力而导致漏失问题的发生。
为降低密度，要求必须要优选超低密度的材料。
由于其浆体度比常规水泥密度低,因此，其对于超深井长封固或全井封固等固井施工具有良好的适用性，其不但能够以较低的液柱压力用于地层，避免造成水泥浆注替过程中发生漏失，同时由于其超低密度的特殊能进一步为实现平衡压力固井提供了条件，对于实现减少注水泥施工及其水泥候凝过程对产层的污染提供了可靠的技术途径。
因此，开展超低密度水泥浆减轻剂材料性能分析，对于成功实现低压易漏失地层特殊固井要求井的固井施工具有非常重要的意义。
关键词：超低密度水泥浆；减轻剂材料；性能分析中图分类号：TE256 文献标识码：A 文章编号：1671-5780(2015)51-0038-011 超低密度水泥浆减轻材料的选择原则1.1 按照减轻机理选择超低密度水泥浆在低压，易漏，低渗等油气层固井中有着广泛的应用，一般使用密度范围为1.20～1.60g/cm3。
目前使用的低密度水泥浆体系按照减轻材料的减轻原理可划分为三类：第一类是以膨润土、粉煤灰、微硅、膨胀珍珠岩、火山灰等超细粉末为减轻材料；第二类是依靠减轻材料本身的低密度来降低水泥浆密度，如硬沥青、细小的耐压中空微珠或陶瓷球等；第三类是以气体为减轻材料的充气泡沫水泥浆，这一类水泥浆的密度受水泥浆基浆密度、充气量和井底压力共同影响，其地表密度可低到0.70g/cm3，井下密度一般在1.30g/cm3以上。
在相同的密度下，以空心微珠做为代表的第二类低密度水泥浆相对于另外两类水泥浆具有较小的水灰比，水泥浆具有较低的游离液含量、相对高的强度和较低的渗透率，水泥浆受井下环境影响较小，综合性能较好，因而广泛用于各类低密度水泥浆的配置中[1]。
空心玻璃微珠9大应用领域及研究进展
空心玻璃微珠9大应用领域及研究进展空心玻璃微珠具有密度小、热导率低、抗压强度高、流动性好、吸油率低、耐腐蚀以及化学性质稳定等优点，再加以表面处理，使其在石油钻井、隔热保温涂料、工程塑料、橡胶弹性体、重防腐涂料、胶黏剂、浮力料子、乳化炸药、电磁屏蔽料子等领域有着广阔的应用空间。
1、空心玻璃微珠在石油钻井水泥浆中的应用空心玻璃微珠在石油钻井中的应用紧要是利用其密度小、抗压强度高的特性。
闵江本等利用G级水泥、闭孔珍珠岩、空心玻璃微珠、加强料子及粉煤灰、微硅等调配固井水泥浆，当空心玻璃微珠含量为10%～22%时，可调配出密度为1.19～1.28g/cm3且性能优异的低密度水泥浆，48h抗压强度可达12.5MPa。
解决了其它低密度水泥浆无法兼顾低密度、高抗压强度、强耐压性、防漏的技术难题。
刘凯等探究了空心玻璃微珠与固井水泥浆的配伍性、流变性和稳定性，发现空心玻璃微珠与水泥浆外加剂配伍性良好，可有效降低水泥浆密度；空心玻璃微珠水泥浆流变性良好，能与水泥浆形成良好的空间网络结构，不同配方的空心玻璃微珠水泥浆上下层密度相差小于0.05g/cm3，稳定性好。
2、空心玻璃微珠在隔热保温涂料中的应用空心玻璃微珠拥有薄壁及空心结构，使其具有较低的热导率，最低热导率为0.038W/（mK），在涂料隔热保温性能方面具有广阔的应用前景。
孙万万等利用纯丙乳液作为成膜剂、金红石型钛白粉作为反射颜料、空心玻璃微珠作为隔热填料制得外墙用反射隔热保温涂料，其太阳光反射率实现0.88，隔热最大温差为12.5℃，具有良好的反射隔热保温效果。
李建涛等使用隔热保温功能填料气凝胶和空心玻璃微珠制备了隔热、耐高温型有机/无机复合保温涂料，涂料最低热导率可达0.035W/（mK），可在1100℃稳定使用。
Jie等利用溶胶—凝胶法在空心玻璃微珠上均匀的包覆一层TiO2，有效提高了空心玻璃微珠的红外反射率（由88.31%提高到96.27%）；使用表面包覆TiO2的空心玻璃微珠制备的涂料兼具反射、隔热、保温性能，涂覆所制备复合料子的内外温差实现22.4℃。
空心微珠低密度水泥环完整性试验研究
空心微珠低密度水泥环完整性试验研究李早元;祁凌;刘锐;辜涛;孙劲飞【摘要】为了提高空心微珠低密度水泥环的长期封固能力,开展了循环载荷及高内压工况作用下的水泥环完整性试验研究.利用三轴岩石力学测试系统,采用轴向循环加卸载的方法,分析了循环加卸载过程中水泥石的损伤形变规律;在试验基础上,结合厚壁圆筒理论,分析了高内压工况下水泥环的封固完整性.试验结果表明:循环加卸载与高内压工况均能使空心微珠低密度水泥环丧失力学封固完整性.为此,优选了可分散性纤维FK对空心微珠低密度水泥浆进行增韧改性,改性后的水泥浆性能良好,可满足固井施工要求;增韧水泥石的抗拉强度、协调形变能力和承压能力均有所提高,弹性模量下降.研究结果表明,可分散性纤维FK增韧效果较好,为进一步提高低密度水泥环完整性提供了理论依据和优化手段.%In order to improve the long-term sealing capacity of low-density cement sheath with hollow microsphere,the experimental studies for cement sheath integrity under the working conditions of cyclic loading and high internal pressures have been conducted,and analyzed the damages and deformation law of set cement by using the method of cyclic axial loading and unloading in tri-axial rock mechanics system.On the basis of experiment,the isolating integrity of cement sheath under high internal pressure was evaluated by thick-wall cylinder theory.Experimental results showed that both cyclic loading and high internal pressures could lead to the losses in isolating integrity oflow-density cement sheath with hollow microsphere.Therefore,the dispersible fiber FK was optimized to enhance the toughness of the low-density cement sheath with hollow microsphere.The modified cementingslurry has good performances,which can meet the requirements of cementing operation.The tensile strength,coordinated deformation capacity and loading capacity of the modified set cement were all improved,while the elasticity modulus was reduced.The results indicated that dispersible fiber FK had a good effect on toughness increment,which may provide the theoretical basis and optimization method to enhance the integrity of the low-density cement sheath.【期刊名称】《石油钻探技术》【年(卷),期】2017(045)003【总页数】6页(P42-47)【关键词】空心微珠;低密度水泥浆;水泥环;完整性;循环加载;内压;力学性能【作者】李早元;祁凌;刘锐;辜涛;孙劲飞【作者单位】油气藏地质及开发工程国家重点实验室(西南石油大学),四川成都610500;油气藏地质及开发工程国家重点实验室(西南石油大学),四川成都 610500;中国石油塔里木油田分公司库车油气开发部,新疆库尔勒 841000;油气藏地质及开发工程国家重点实验室(西南石油大学),四川成都 610500;油气藏地质及开发工程国家重点实验室(西南石油大学),四川成都 610500【正文语种】中文【中图分类】TE256+.1空心微珠低密度水泥浆在长封固段、低压易漏井的固井中得到了有效应用[1-3]，但目前对该水泥浆的研究仍以浆体性能、早期强度发展等基础性能为主[4-6]，对其水泥石在长期工况载荷下的完整性缺乏深入研究。
超低密度水泥浆体系实验研究
超低密度水泥浆体系实验研究发布时间：2022-11-07T01:45:59.228Z 来源：《中国科技信息》2022年13期7月作者：张美琴[导读] 超低密度水泥浆是以密度划分，密度低于1.30g/cm3的水泥浆为超低密度水泥浆，超低密度水泥浆主要是张美琴胜利石油工程有限公司固井技术服务中心技术研究所，山东东营 257000摘要：超低密度水泥浆是以密度划分，密度低于1.30g/cm3的水泥浆为超低密度水泥浆，超低密度水泥浆主要是针对易漏失低压地层、深井长封固或全井封固、欠平衡钻井、近平衡或平衡固井等特殊静的固井施工的漏失问题。
关键词：水泥浆体系；超低密度；实验研究1 超低密度水泥浆体系超低密度水泥浆是以密度划分，密度低于1.30g/cm3的水泥浆为超低密度水泥浆，超低密度水泥浆主要是针对易漏失低压地层、深井长封固或全井封固、欠平衡钻井、近平衡或平衡固井等特殊静的固井施工的漏失问题。
目前超低密度水泥浆体系还存在很多问题，突出表现为：1、超低密度水泥浆体系稳定性差，体系容易分层离析；2、水泥浆失水量难以控制；3、水泥浆下灰困难，流动性差，泵送困难；4、水泥石早期强度发展缓慢，强度低，水泥石渗透性高，易引起腐蚀性介质的腐蚀。
1.1实验条件及水泥浆性能1.2水泥浆沉降稳定性能水泥浆稳定性试验：用高温高压稠化仪(105℃×70MPa×70min)养护20min，然后迅速降温到93℃取出将浆体倒入250ml量筒中放入93℃水浴锅静置2小时后，测其上部、中部、下部密度分别为1.25g/cm3、1.25g/cm3、1.25g/cm3，上部、中部、下部密度差小于0.03 g/cm3，说明浆体经105℃×70MPa下浆体无沉降分层，浆体稳定性好。
1.3稠化曲线3 应用效果评价通过超低密度水泥浆体系应用, 可以保证固井施工过程正常无漏失，固井质量改善明显, 取得显著的成果。
实践证明，超低密度水泥浆体系可以有效解决稳定性差、失水量难以控制及强度发育慢、强度低等问题，可用于低压易漏井的固井施工。
玻璃微珠超低
一、低密度水泥浆体系的现状近年来,国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. 65 g/ cm3 不同密度的水泥浆体系[ 1 ] 。
目前,应用的低密度水泥浆体系有粉煤灰体系、膨润土体系、矿渣体系、珍珠岩体系、泡沫体系等等。
每种体系各有其优缺点,不论哪种低密度水泥浆体系,必须较好地解决低密度材料上浮,保证浆体的稳定性。
必须掺入一定量的稳定剂,防止水泥浆的分层。
要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48 h后强度能达到14 MPa。
但是目前还没有水泥浆密度低于1. 10 g/ cm3 的报道。
二、各种低密度材料的性能和优选(1)粉煤灰:是火力发电厂煤粉燃烧熔融后排出的粉末状废物,具有火山灰特性的微细灰。
主要成分为SiO2 和Al2O3 ,粒径范围为0. 5～300μm,密度为2. 0～2. 50 g/ cm3 ,价格便宜,购买方便。
(2)微硅:生产硅钢或铁合金生产过程中分离出来的一种副产品,主要成分是SiO2 ,平均粒径0. 10～0. 15 μm,具有较大的比表面积。
密度2. 50 g/cm3 ,能使水泥石渗透率下降,提高抗腐蚀性能[ 2 ] 。
(3)海泡石:是一种白色质轻纤维状富镁硅酸盐矿物,由硅氧四面体和镁氧八面体组成。
主要成分为SiO2 和MgO,其结构中存在一系列晶道,具有极大的比表面积,密度一般为1. 30～2.10 g/ cm3 ,热稳定性好,抗盐性好[ 2 ] 。
(4)珍珠岩: 属于火山玻璃质熔岩,主要成分SiO2 ,为白色或浅灰色颗粒,绉褶的蜂窝结构,含有大量的空隙,具有较大的膨胀性。
密度2. 40 g/ cm3 ,堆积密度0. 10～0. 2 kg/m3 ,可存比自重高5～6倍的水分。
研磨成20～30目的颗粒,能形成膨胀珍珠岩水泥浆体系,具有减轻和降失水的良好性能[ 3 ] 。
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。
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摘要
目前固井现场解决油气井漏失问题大致有分级注水泥工艺和降低水泥浆密度两种方法。前者施工程序复杂，需延长钻机作业时间和建井周期，成本较高，故目前现场多采用后者。此法能有效地保护油气储集层、提高单井产能，在解决低压易漏失层固井复杂问题中具有显著的优势。常见的低密度水泥浆是以粉煤灰、普通漂珠、国外3M公司生产的空心玻璃微珠为主要减轻材料，其不足之处是粉煤灰自身密度较高，作为减轻剂降低水泥浆密度能力有限，普通漂珠抗压能力太差，地面配制的水泥浆密度与井下水泥浆的真实密度不一致，在较高压力下，随着漂珠破碎率的增加，井下真实密度相对远高于地面密度，这就意味着该漂珠在制作超低密度水泥浆时有一定的压力局限性，而国外3M公司生产的空心玻璃微珠成本太高，另外泡沫水泥浆体系设备投资昂贵，配制工艺复杂。所以有必要优选出一种国产高性能空心玻璃微珠用于配制超低密度水泥浆。
本文通过国产空心玻璃微珠抗压性能测试，对比3M公司同类型微珠的抗压性能，证明了国产空心玻璃微珠T40、T60和Y12000分别满足作为配制出适合低温（井底静止温度为49℃的井况）、中温（井底静止温度为89℃的井况）、高温（井底静止温度为159℃的井况）地面密度和井下真实密度基本一致的超低密度水泥浆的减轻剂的条件。并根据紧密堆积理论和颗粒大小级配技术设计了国产微珠—微硅复合超低密度水泥浆固相体系，通过正交试验优选了各外加剂的加量，从而获得了超低密度水泥浆体系。其中，低温水泥浆密度小于1.02g/cm3，中温水泥浆密度小于1.11g/cm3，高温水泥浆密度小于1.20g/cm3，且浆体稳定性好、早期抗压强度增长快、失水易控制、稠化时间可调。
通过室内实验证明了能采用国产空心玻璃微珠代替国外的同类型产品作为超低密度水泥浆的减轻剂，以及国产微珠超低密度水泥浆体系的现场运用可行性，从而为现场固井采用该水泥浆体系提供了理论和数据支撑。
关键词：低压易漏，国产微珠，超低密度，抗压性能，紧密堆积
Abstract
Presently,the common-applied methods to solve the well leakage in cement job is to decend the density of cement slurry,which does too much good to the reservior protection as well as enhanced production in single well and has remarkable advantage in dealing witn toughness in sealinglow pressure leakingformation.The common slurryadoptsthe lightening admixturessuchas coal ash,normal floator and hollow floator produced in 3M Corporation to decendits density.However,the compressionpressure of coal ash and normal floator is too low to maketheongroud densitymatch theundergroud density,yet, hollow floator produced in 3M Corporation is pretty expensive,so it is necessary to pick up one type ofdomesticfloator to study the extra-low density slurry system.
Based on compressionpressure capabilitytest onhollowdomesticfloator,the paper proves thattheslurry density made of the kinds of floator including T40,T60 and Y12000 can meet the request on different condition with different tempora-ture.And the compound solid system with particle floator and micro-sillicon is designed based ontheconcept of high packing density and particle size distribution; other admixtures are chosen bytheothogonal experiment method,then the extra-low density slurry system is gained.the density of the slurry is less than 1.02g/cm3, 1.11g/cm3and 1.20g/cm3alternately when the temporatureis 49℃, 89℃andቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ59℃,the slurry can also meet the performance including good stability,fast increasing early compressionpressure,good filtration contollability as well as well controllabe thickening time.
After indoor experiments,it is available that using hollowdomesticfloatorfitting for that abroad is praticed,as well as the slurry’s being available in the oilfield.Thedomestichollow floator can cut thecementing expense,this study can support the cementpractice thearetically with the data gained in this paper.