低密度水泥浆体系的制备和室内性能评价

０． ４ ０
低 压易 漏及 欠平衡 钻井 的 固井要求 。
参 考文 献
［ ］ 王君，陈大钧 ， １ 程严军 ，等． 漂珠复合低密度水泥浆 的室 内 研究与应用 ［ ］ Ｊ ．精细石油化工进展 ，０７，（ ）２ ３ ． ２０ ８ ２ ：９— １
Ｇ级 水 泥 的游 离 液含 量 不超 过 ３ ５ｍ ． Ｌ才 符
免受 伤害 。 固定 其他 条 件 ， 力 ７０ＭＰ ，０ｏ 压 ． ａ５ Ｃ， 早 强剂 Ｃ Ａ一１加 量 １４ ， 察 降 失 水剂 Ｇ ３ Ｓ ．％ 考 ３Ｓ 加量 对 ３ ｎ失水 量及 Ａ Ｉ ０ｍｉ Ｐ 失水量 的 影响 ， 结果
见表 ３ 。 表 ３ 降失 水剂 Ｇ３ Ｓ加量 对水 泥浆 失 ３
合现场应用要求。从表 ６可看出， 此水泥浆体 系 游离 液 含量 仅 为 ０ １ｍ 。这说 明水 泥 浆体 自由 ． Ｌ
水含 量很 小 ， 限制 了游 离 液含 量 增 加 。在一 定 程 度上 说 明了水泥 浆配 方水 固 比的合理性 。
３ ５ 水泥 石抗压 性能 ．
［ ］ 张宏军 ， ２ 杨亚新 ， 林晶． 高强超低密度水泥浆体 系研究 ［ ］ Ｊ．
从 表 ２可 看 出 ， 着 早 强 剂 Ｃ Ａ一１加 量 增 随 Ｓ 稠 化时 间为 １０ｍｎ 稠 化 时 间较 短 ， 增 加 稠 化 ７ ｉ， 需 时 间可加 入适 量缓凝 剂 。电 压 由 ３Ｖ增 加 至 ７Ｖ
需 １ ｉ。 ４ｍ ｎ
加， 水泥浆体密度基本保持不变 ， 抗压强度先增大 后趋于稳定 ， 说明加入早强剂能显著提高水泥石的 早期强度 。早强 剂 Ｃ Ａ一１ Ｓ 加量 以 １４％为宜 。 ．
变水 泥 石 的微 观结 构 ， 大孔 隙变 为小孔 隙 ， 使 有利 于水 泥石 强度发 展 及抗渗 能力 的提 高 。但 加量过 多， 会破 坏水 泥浆 的稳定 性 ， 产生 分层现 象 。因 并 此， 必须 控制分 散剂 加量 。 常压 ，０℃ ， 用水 泥 浆 基 础 配方 配 制水 泥 ５ 利 浆， 降失水剂 Ｇ ３ 加量（ ３Ｓ 以固相质量计 ， 下同） 为
酚磺 酸盐 甲醛缩 合物 ， 工业 品 ； 强剂 Ｃ Ａ一１ 无 早 Ｓ ， 机盐 复配 物 ， 业 品 ； 工 消泡 剂 Ｆｙ 改 性 硅类 聚 合 ｒ，
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
种漂珠微 硅复合低 密度水泥浆体 系。确定 了此水 泥浆体 系的最佳配 方 ： 珠加量 ９ ， 硅加量 漂 ０ ｇ微
３ ， ０ｇ 降失水剂加量 １７ ， ． ％ 分散 剂加量 １３ ， ． ％ 早强剂 Ｃ Ａ一 Ｓ １加量 １ ４ ， ． ％ 消泡剂 Ｆｙ加量 ０ ２ ｒ ． ％。
室内研究结果表 明 ， 电压为 ７Ｖ时 ， 当 该水泥浆体 系的稠度为 ２ Ｃ 稠化 时间为 １０ ｍｎ 稠化 时 ７Ｂ ， ７ ｉ（ 间较 短） 流动指数 为 ０ ５ ３ Ａ Ｉ ； ．５ ，Ｐ 失水量为 ９ ． ， ０ ０ｍＬ 游离液 含量仅为 ０ １ｍ ， ４ ｈ抗压强度 为 ． Ｌ ２ １． ８Ｍ ａ 可满足低压 易漏及欠平衡 钻井 的固井要求 。 ５ ０ Ｐ ， ［ 关键词】 低密度水泥浆 漂珠 微硅 固井
水量等性能也 达到 了很好 的预期效果 Ｊ 。
１ 实验 １ １ 实验 仪器 ．
微硅 加 量 ３ ， 泡 剂 Ｆｙ加 量 ０ ２ ， 固 比 ０ｇ 消 ｒ ．％ 水
０ ６ １ 密度 为 １４ ０ｇ ｅ ．：， ． ３ ／ ｍ 。 ２ ．２ 分 散剂 的筛选
分散剂对水泥浆具有分 散降黏作用 ， 且能改
钻 采工 艺 ，０６，９ ６ ：０ ２０ ２ （ ） １７—１０ １．
［ ］ 冯京海 ， ３ 程远方 ， 贾江鸿 ， 高强度低密度水泥浆体 系的研 等．
从表 ４可知 ， 水泥浆体流变性较好 ， 流动指数
ｎ为 ０５ ３ 稠度 系数 为 １６ １Ｐ ・ ， 满 足 现 ．５ ， ．４ ａｓ 可
场施 工需要 。 ３ ３ 失水 性能 ．
水 性能 的影 响
压力为 ７０Ｍ ａ ５ ． Ｐ ， ０℃下， 考察水泥浆体 系 的 ３ ｉ失水量与 Ａ Ｉ ０ｍｎ Ｐ 失水量 ， 结果见表 ５ 。 表５ 水泥浆体系的 ３ ｉ ０ｍ ｎ失水量与 Ａ Ｉ Ｐ 失水量
随着油 田勘探 步伐 的加大 ， 了石油钻 探技 带动 术的不断提 高 ， 同时也为油气 井固井提 出 了更 多更
新的难题 ； 别随着复杂井 、 特 长封 固井 段 、 易漏 失井
漂珠 与微 硅 质 量 比为 （ ３～４ ： 时 ， 泥 石 强 度 ）１ 水 高 ， 泥浆 流变 性 能 较好 ｊ 水 。配 制 的水 泥 浆 基础
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ能 ．
３ ４ 游 离液 实验 ．
从 表 ７可看 出 ， 泥石 ２ 抗压 强度 上 升 水 ４ｈ的
较快 ， ４ 抗压强度稍提高 ， 且 ８ｈ 可满足油 田现场
施工要 求 。
４ 结 论
水泥 浆析水 常 引 起水 泥 石 体 积 收缩 ， 环 空 使 流体 上窜 。控 制游离 液含量 是评 价低 密度水 泥浆 体 系的主 要 指 标 之 一 ＿。 将 配 制 好 的 水 泥 浆 倒 ６ ｊ 人量 筒 ， 密封静 置 ２ｈ 精确 测量 析 出的液体 ， ， 结果
配方 为 ： 三峡 Ｇ级 水 泥加量 ３ ０ｇ 漂 珠加量９ ， ８ ， ０ｇ
的增加 ， 常规水泥浆体系出现了密度过高 、 失水量 偏大、 体系早期强度太低、 化时间过长等 问题。 稠 为改善 固井 质量 ， 决低压 易漏 井 固井 水泥浆 漏失 解 和对油气层的伤害， 需要选择漂珠微硅复合低密度 水泥浆体 系… 。因此 ， 我们在实验 中选取微硅 和漂 珠复合使用 ， 这样既可保证水泥石后期强度 的增 长， 又可有效地降低水泥浆密度； 同时， 在与其他添 加剂复配使用下， 水泥浆密度、 强度 、 稠化时间、 失
１５ 考察分散剂 Ｕ Ｚ加量对水泥浆体 系密度 ．％， Ｓ 和 流变性 的影 响 ， 果见 表 １ 结 。
表 １ 分散剂 Ｕ Ｚ对水 泥浆密度和流变性 的影响 Ｓ
Ｏ ＷＣ一 ３０型恒 速搅 拌 器 ，ａｉｄ高 温 高 压 ９６ Ｂｒ ｏ
失水 仪 ， ＷＣ一 ３０ Ｏ ９ ５ Ｃ型 常压 稠 化 仪 ， ＷＣ 一 Ｏ ９ ８Ｃ增压稠化仪 ，Ｎ ３０ Ｚ Ｎ—Ｄ ６型六转速旋转黏度
２４ 降失 水剂 的筛选 ．
３ ２ 流 变性 能 ．
常压 ，０ｃ下 ， ５ 【 考察 水泥 浆体 系 的 流变 性 能 ， ＝
结 果见 表 ４ 。 表 ４ 水 泥浆体 系的 流变 性能
较小的失水量是评价低密度水泥浆体系性能 的主要指标之一 ， ｊ降失水剂可改善水泥浆 的均
匀性和稳定性 ， 降低水泥浆在地层 中滤失量 ， 使地 下水泥浆保持与地面一致， 另一方 面保护油气层
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
早 强 剂能显 著 提 高水 泥 石 的早 期 强 度 ， 影 不 响水 泥浆 的稠化 时 间 ， 还具 备一定 的 降失水性 能 ， 与其 他添 加剂 配伍性 良好 。在油 气井 固井 中常用 早 强剂 是 氯化 钙 ， 其促 凝 效 果好 、 价格 低 、 用方 使
便， 但高温下后期强度 衰减快 ， 对管材有腐蚀性 ， 加量 超过 ３０ 时 ， 出现 闪凝 并堵 塞 储 层 油 气 ．％ 易
２１年 １ ０１ ２月
魏
霞等 ． 低密度水泥浆体系的制备和室 内性能评价
ｌ ９
低 密 度 水 泥 浆 体 系 的 制 备 和 室 内性 能 评 价
魏 霞 ， 王 松
（ 长江大学 化学 与环境工 程学 院 ， 荆州 ４４ ２ ） ３ ０ ３
［ 摘
要］ 为改善 固井质量 ， 解决低压 易漏 井 固井 水泥浆 漏失和对 油气层 的伤害 ， 制 出一 研
计 ， ＷＣ一１８ 常压养 护箱 ， Ｙ Ｏ ０ ０型 Ｎ Ｌ一３０型压 力 ０
试验 机 ， Ｂ一１ 密度计 。 Ｎ 型
１２ 原料 ．
三峡 Ｇ级水 泥 ； 漂珠 ， 度 ０ ７ ｃ 微硅 ， 密 ． ｍ ；
平均 颗 粒 直 径 为 ０ １ ｘ 工 业 品 ｉ 失 水 剂 ．５Ｉ ｍ， 降 Ｇ３ ， ３ Ｓ 水溶 性 的改性 高分 子 聚 合 物 ； 散 剂 Ｕ Ｚ 分 Ｓ，
２ １ 基础 低密 度水 泥浆 配方 ．
小 ， 增加 。当分 散剂 加 量 为 ０９ ～１３ 时 ， ．％ ．％ 水
收稿 日期 ：０ １ ８— ６ ２ １ —０ ２ 。 作者简介 ： 魏霞 ， 在读硕士研究生 ， 主要从事油 田化学方 面的
研究。
根 据 经 验 公 式 ， 固 比取 （ ．５— ．０ ： ， 水 ０ ５ ０ ６ ）１
项目 ３ ｉ 水 量／ ０ｍｎ失 ｍＬ
数据
４ ０ ５． ９ ０ ｏ．
ＡＩ Ｐ 失水量／ ｍＬ
２１ ０ １年 １ ２月
魏
霞等． 密度水 泥浆体 系的制备和室 内性能评价 低
２ｌ
从表 ５可看 出 ， 泥 浆体 系具 有 良好 的 失 水 水 性能， 可满 足现 场施 工 的要 求 。
２ ０
Ａ ＡＥＮＮＰＲＨ ＩＬ Ｄ ＮＳ Ｅ工进ＣＳ 精 细要油 ． Ｅ Ａ ＶＣ ＦＥ ＴＣＭ ＩＩ Ｏ
第２第２ １ １ 卷 期
泥浆流变性 能较 好 。优选 分 散剂应 以流变 性 能 为 基础 ， 因此 ， 分散剂 Ｕ Ｚ加量 以 １３ 为宜 。 Ｓ ．％
２ ３ 早强 剂的筛 选 ．
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 ，
通道 。固定其 他条 件 ， 常压 ，Ｏｃ 养 护 ２ ， ５ ｌ Ｃ ４ｈ 分散 剂 Ｕ Ｚ加量 １３ ， Ｓ ． ％ 考察 不 同密 度 水 泥 浆 中 早 强 剂 Ｃ Ａ一１加量 对其 ２ 压强 度 的影 响 ， Ｓ ４ｈ抗 结果
见表 ２ 。
根 据 最 佳 配 方 配 制 水 泥浆 体 系 ， 力 为 压 ３ ａ 温度 为 ５ 【（ ０ｍｉ 温 至 ５ ， ０ＭＰ ， ０ ｃ ２ ｎ升 ＝ Ｏ ｏ 对 Ｃ）
表 ６ 水 泥浆体 系游 离液试 验 结果
项 目 数据
Ｏ． １
为 ０５ ３ Ａ Ｉ ．５ ，Ｐ 失水量 为 ９ ． Ｌ 游离液含量仅 ０ ０ｍ ，
为 ０ １ｍ ， ４ ｈ抗 压 强度 为 ｌ ． ８ＭＰ ， 满 足 ． Ｌ ２ ５ ０ ａ 可
游离液含量／ ｍＬ 析水率 ， ％