油田化学第3章水泥浆化学
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②诱导阶段：在这阶段，水泥的水化速率很低．但由于水 泥表面析出的水化物渐溶解(因它对水泥浆的水相未达到饱 和)，所以在这阶段后期，水化速率有所增加．
油田化学第3章水泥浆化学
3、水泥浆的外加剂与外掺料
若按用途，则可将水泥浆外加剂与外掺料合 在一起分成七类，即水泥浆促凝剂、水泥浆缓 凝剂、水泥浆减阻剂、水泥浆膨胀剂、水泥浆 降滤失剂、水泥浆密度调整外掺料、水泥浆防 漏外掺料。
油田化学第3章水泥浆化学
（1）促凝剂：氯化钙、硅酸钠、氯化钾等。 （2）缓凝剂：丹宁酸钠、酒石酸、硼酸、铁铬木质素
（2）硅酸二钙2CaO·SiO2（简称C2S） 含量一般在24％～30％之间； 水化反应缓慢，强度增长慢； 最终强度低。
油田化学第3章水泥浆化学
2、水泥浆的组成
（3）铝酸三钙3CaO·Al2O3（简称C3A）
含量少，水化速率高，强度增加速率低，最后强度低。
（4）铁铝酸四钙4CaO·Al2O3·Fe2O3（简称C4AF）
油田化学第3章水泥浆化学
2、水泥浆的组成
油田化学第3章水泥浆化学
2、水泥浆的组成
油井水泥分类 按API(American Petroleum Institute)标准分类:A、
B、C、D、E、、F、G、H、J九个级别 按我国石油行业（SY）标准分类，油井水泥根
据适应的地层温度分成45℃、75℃、95℃、和120℃ 四个级别。
（1）粘土 粘土的固相密度（2.4~2.7g·cm-3）。低于水泥的 固相密度（3.1~3.2g·cm-3）。
油田化学第3章水泥浆化学
1、降低水泥浆密度外掺料
（2）粉煤灰 粉煤灰是粉煤燃烧产生的空心颗粒，主要成分为
二氧化硅。粉煤灰固相密度（约2.1g·cm-3），比水泥 的固相密度低。
（3）膨胀珍珠岩 膨胀珍珠岩是通过珍珠岩高压熔融，然后迅速减 压、冷却所产生的多孔性固体。
（3）中间套管（技术套管）
用来封隔不同地层压力层系
或易漏、易塌、易卡等井下复杂
地层。
油田化学第3章水泥浆化学
第一节 水泥浆功能与组成
油田化学第3章水泥浆化学
一、水泥浆的功能
（1）固井和保护套管 （2）保护高压油气层 （3）封隔严重漏失层和其他复杂层
油田化学第3章水泥浆化学
2、水泥浆的组成
水泥浆由水、水泥、外加剂和外掺料组成。 （1）水
(1)水泥浆稠化 水与水泥混合后水泥浆逐渐变稠,水泥浆这种逐渐 变稠的现象称为水泥浆稠化。 (2)水泥浆稠度 水泥浆稠化的程度用稠度表示。水泥浆的稠度是 用稠化仪通过测定一定转速的叶片在水泥浆中所受的 阻力得到，单位为Bc。
油田化学第3章水泥浆化学
1、水泥浆稠化
（3）水泥浆稠化速率 用稠化时间表示。稠化时间是指水与水泥混合
磺酸盐、羧甲基羟乙基纤维素等。 （3）减阻剂：—奈磺酸甲醛的缩合物、铁铬木质素
磺酸盐、木质素磺化钠等。 （4）膨胀剂（防气窜剂）：半水石膏、铝粉、氧化镁 （5）降滤失剂：羧甲基羟乙基纤维素、丙烯酸胺、粘
土等。
油田化学第3章水泥浆化学
（6）水泥浆密度调整外掺料 加重剂：重晶石、赤铁粉等。可使水泥浆密度达到
油田化学第3章水泥浆化学
2、水泥的水化反应
油田化学第3章水泥浆化学
水泥的水化分为五个阶段：
①预诱导阶段：这阶段是在水与水泥混合后的几分钟时间 内。在这阶段，由于水泥为水润湿而开始水化反应，放出 大量的热(其中包括润湿热和反应热)。水化反应生成的水化 物在水泥颗粒表面附近形成饱和溶液并在表面析出，阻止 了水泥进一步水化，使水化迅速下降，进入诱导阶段．
油田化学第3章水泥浆化学
2、提高水泥浆密度外掺料
能提高水泥浆密度的物质称为提高水泥浆密度 外掺料。
在高压油气层固井时，需在水泥浆中加入提高 水泥浆密度的外掺料。
（1）高密度固体粉末
（2）水溶性盐
油田化学第3章水泥浆化学
第三章 水泥浆化学
第三节
水泥浆稠化及稠化时间的调整
油田化学第3章水泥浆化学
1、水泥浆稠化
含量少，水化速率高，强度增加速率低，最后强度低。
除了以上主要成份之外，还有石膏、碱金属的氧化物等。
油田化学第3章水泥浆化学
2、水泥浆的组成
水泥水化后的早期强度主要决定于硅酸三钙， 晚期强度则主要决定于硅酸三钙和硅酸二钙，而 铝酸三钙和铁铝酸四钙对早期强度和晚期强度的 影响都较小。 水泥石还含有石膏、碱金属、氧 化钙等。
2.3 g／cm3。 减轻剂：硅藻土、粘土粉、沥青粉、玻璃微珠、火
山灰等。可使水泥浆的密度降到1.45 g／m3。 （7）防漏失剂：沥青粒、纤维材料等。
油田化学第3章水泥浆化学
第三章 水泥浆化学
第二节 水泥浆密度及其调整
油田化学第3章水泥浆化学
前言
固井时，为使水泥浆能将井壁与套管间的钻 井液替换的彻底应要求水泥浆密度大于钻井液密 度，但又以不压漏地层为度。
前言
1、固井 由套管向井壁与套管的环空注入水泥浆并让它上
返至一定高度，水泥浆随后变成水泥石将井壁与套 管固结起来。
油田化学第3章水泥浆化学
前言
2、套管类型及其作用
（1）表层套管
封隔地表浅水层及浅部疏松 和复杂地层；安装井口、 悬挂 和支撑后续各层套Leabharlann Baidu。
（2）生产套管（油层套管）
用以保护生产层，提供油气 生产通道。
配水泥浆时，水与水泥的质量比称为水灰比。 水泥浆通常的水灰比在0.3~0.5范围，所配得水泥 浆密度则在1.8~1.9g·cm-3范围。
油田化学第3章水泥浆化学
1、降低水泥浆密度外掺料
能降低水泥浆密度的物质称为降低水泥浆密度 外掺料。在低压油气层或易漏地层固井时，需在水 泥浆中加入降低水泥浆密度外掺料。
配水泥浆的水可以是淡水、盐水或海水。 （2）水泥 水泥是由石灰石、粘土在1450~1650℃下煅烧、冷却、
磨细而成，它主要含下列硅酸盐和铝盐酸：
油田化学第3章水泥浆化学
2、水泥浆的组成
（1）硅酸三钙3CaO·SiO2（简称C3S） 水泥的主要成份，水化速率和强度增加率高， 早期强度和最后强度都高。
后稠度达到100Bc所需的时间。 为使水泥浆顺利注入井壁与套管的环空，应要求
稠化时间等于注水泥浆施工时间（即从配水泥浆到 水泥浆上返至预定高度的时间）加上一小时。
油田化学第3章水泥浆化学
油田化学第3章水泥浆化学
2、水泥的水化反应
水泥浆稠化是由水泥水化引起的。水泥的主要成 分与水发生的水化反应为：
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3、水泥浆的外加剂与外掺料
若按用途，则可将水泥浆外加剂与外掺料合 在一起分成七类，即水泥浆促凝剂、水泥浆缓 凝剂、水泥浆减阻剂、水泥浆膨胀剂、水泥浆 降滤失剂、水泥浆密度调整外掺料、水泥浆防 漏外掺料。
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（1）促凝剂：氯化钙、硅酸钠、氯化钾等。 （2）缓凝剂：丹宁酸钠、酒石酸、硼酸、铁铬木质素
（2）硅酸二钙2CaO·SiO2（简称C2S） 含量一般在24％～30％之间； 水化反应缓慢，强度增长慢； 最终强度低。
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2、水泥浆的组成
（3）铝酸三钙3CaO·Al2O3（简称C3A）
含量少，水化速率高，强度增加速率低，最后强度低。
（4）铁铝酸四钙4CaO·Al2O3·Fe2O3（简称C4AF）
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2、水泥浆的组成
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2、水泥浆的组成
油井水泥分类 按API(American Petroleum Institute)标准分类:A、
B、C、D、E、、F、G、H、J九个级别 按我国石油行业（SY）标准分类，油井水泥根
据适应的地层温度分成45℃、75℃、95℃、和120℃ 四个级别。
（1）粘土 粘土的固相密度（2.4~2.7g·cm-3）。低于水泥的 固相密度（3.1~3.2g·cm-3）。
油田化学第3章水泥浆化学
1、降低水泥浆密度外掺料
（2）粉煤灰 粉煤灰是粉煤燃烧产生的空心颗粒，主要成分为
二氧化硅。粉煤灰固相密度（约2.1g·cm-3），比水泥 的固相密度低。
（3）膨胀珍珠岩 膨胀珍珠岩是通过珍珠岩高压熔融，然后迅速减 压、冷却所产生的多孔性固体。
（3）中间套管（技术套管）
用来封隔不同地层压力层系
或易漏、易塌、易卡等井下复杂
地层。
油田化学第3章水泥浆化学
第一节 水泥浆功能与组成
油田化学第3章水泥浆化学
一、水泥浆的功能
（1）固井和保护套管 （2）保护高压油气层 （3）封隔严重漏失层和其他复杂层
油田化学第3章水泥浆化学
2、水泥浆的组成
水泥浆由水、水泥、外加剂和外掺料组成。 （1）水
(1)水泥浆稠化 水与水泥混合后水泥浆逐渐变稠,水泥浆这种逐渐 变稠的现象称为水泥浆稠化。 (2)水泥浆稠度 水泥浆稠化的程度用稠度表示。水泥浆的稠度是 用稠化仪通过测定一定转速的叶片在水泥浆中所受的 阻力得到，单位为Bc。
油田化学第3章水泥浆化学
1、水泥浆稠化
（3）水泥浆稠化速率 用稠化时间表示。稠化时间是指水与水泥混合
磺酸盐、羧甲基羟乙基纤维素等。 （3）减阻剂：—奈磺酸甲醛的缩合物、铁铬木质素
磺酸盐、木质素磺化钠等。 （4）膨胀剂（防气窜剂）：半水石膏、铝粉、氧化镁 （5）降滤失剂：羧甲基羟乙基纤维素、丙烯酸胺、粘
土等。
油田化学第3章水泥浆化学
（6）水泥浆密度调整外掺料 加重剂：重晶石、赤铁粉等。可使水泥浆密度达到
油田化学第3章水泥浆化学
2、水泥的水化反应
油田化学第3章水泥浆化学
水泥的水化分为五个阶段：
①预诱导阶段：这阶段是在水与水泥混合后的几分钟时间 内。在这阶段，由于水泥为水润湿而开始水化反应，放出 大量的热(其中包括润湿热和反应热)。水化反应生成的水化 物在水泥颗粒表面附近形成饱和溶液并在表面析出，阻止 了水泥进一步水化，使水化迅速下降，进入诱导阶段．
油田化学第3章水泥浆化学
2、提高水泥浆密度外掺料
能提高水泥浆密度的物质称为提高水泥浆密度 外掺料。
在高压油气层固井时，需在水泥浆中加入提高 水泥浆密度的外掺料。
（1）高密度固体粉末
（2）水溶性盐
油田化学第3章水泥浆化学
第三章 水泥浆化学
第三节
水泥浆稠化及稠化时间的调整
油田化学第3章水泥浆化学
1、水泥浆稠化
含量少，水化速率高，强度增加速率低，最后强度低。
除了以上主要成份之外，还有石膏、碱金属的氧化物等。
油田化学第3章水泥浆化学
2、水泥浆的组成
水泥水化后的早期强度主要决定于硅酸三钙， 晚期强度则主要决定于硅酸三钙和硅酸二钙，而 铝酸三钙和铁铝酸四钙对早期强度和晚期强度的 影响都较小。 水泥石还含有石膏、碱金属、氧 化钙等。
2.3 g／cm3。 减轻剂：硅藻土、粘土粉、沥青粉、玻璃微珠、火
山灰等。可使水泥浆的密度降到1.45 g／m3。 （7）防漏失剂：沥青粒、纤维材料等。
油田化学第3章水泥浆化学
第三章 水泥浆化学
第二节 水泥浆密度及其调整
油田化学第3章水泥浆化学
前言
固井时，为使水泥浆能将井壁与套管间的钻 井液替换的彻底应要求水泥浆密度大于钻井液密 度，但又以不压漏地层为度。
前言
1、固井 由套管向井壁与套管的环空注入水泥浆并让它上
返至一定高度，水泥浆随后变成水泥石将井壁与套 管固结起来。
油田化学第3章水泥浆化学
前言
2、套管类型及其作用
（1）表层套管
封隔地表浅水层及浅部疏松 和复杂地层；安装井口、 悬挂 和支撑后续各层套Leabharlann Baidu。
（2）生产套管（油层套管）
用以保护生产层，提供油气 生产通道。
配水泥浆时，水与水泥的质量比称为水灰比。 水泥浆通常的水灰比在0.3~0.5范围，所配得水泥 浆密度则在1.8~1.9g·cm-3范围。
油田化学第3章水泥浆化学
1、降低水泥浆密度外掺料
能降低水泥浆密度的物质称为降低水泥浆密度 外掺料。在低压油气层或易漏地层固井时，需在水 泥浆中加入降低水泥浆密度外掺料。
配水泥浆的水可以是淡水、盐水或海水。 （2）水泥 水泥是由石灰石、粘土在1450~1650℃下煅烧、冷却、
磨细而成，它主要含下列硅酸盐和铝盐酸：
油田化学第3章水泥浆化学
2、水泥浆的组成
（1）硅酸三钙3CaO·SiO2（简称C3S） 水泥的主要成份，水化速率和强度增加率高， 早期强度和最后强度都高。
后稠度达到100Bc所需的时间。 为使水泥浆顺利注入井壁与套管的环空，应要求
稠化时间等于注水泥浆施工时间（即从配水泥浆到 水泥浆上返至预定高度的时间）加上一小时。
油田化学第3章水泥浆化学
油田化学第3章水泥浆化学
2、水泥的水化反应
水泥浆稠化是由水泥水化引起的。水泥的主要成 分与水发生的水化反应为：