低密度水泥浆体系的研究与应用

水灰 比
0.55 0.55 0.55 0.55 0.55 0.55
流动 度 mm
230 230 240 240 240 240
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
107 120 158 165
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
表3
序号 1 2 3 4 漂珠 加量 ％ 10 10 10 10
降失水低密度体系失水量数据表
B
1.5 1.5 1.5 1.5
外加剂加量％
A
1 1.5 1.8 2
C
0.1 0.1 0.1 0.1
水灰 比 0.55 0.55 0.55 0.55
流动 度 mm 230 230 240 240
密度 g/cm3 1.62 1.62 1.61 1.62
一、室 内 研 究
1、英台地区
设计的水泥浆性能指标为： 密 度：1.40－1.50g/cm3 流动度：＞230mm 稠化时间：90－150min（45－60℃，20－30min，20－30MPa） 抗压强度：＞14MPa（24h、0.1MPa、50－70℃） 以设计的水泥浆性能指标为依据，进行了室内配方的优选工作。 选择漂珠作为减轻剂，同时英台地区油气水窜问题较小，不要求控 制失水，因此，应用硅粉作为外掺料来稳定体系，再通过早强剂SW 、减阻剂USZ、缓凝剂GH－1获得合适的稠化时间和抗压强度以及流 动性。通过大量的室内实验，优选出了复合低密度水泥浆体系，各 项性能见表1。
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1
外加剂加量％ 序 号 SW USZ GH－1 水灰 比 流动 度mm
复合低密度水泥浆体系性能数据表
密度 g/cm
3
稠化时间min 条件 45℃ 20min 20MPa 50℃ 20min 24MPa 55℃ 25min 26MPa 用时 条件
抗压强度MPa 24h 7d
1
4
0.5
1 2 3 4 5
1.8 1.8 1.8 1.8 1.8
一、室 内 研 究
从表 2 的数据可以看出，随漂珠加量的增加，水泥浆密度降低， 当漂珠加量在10－13％时密度基本控制在1.50-1.65 g/cm3。 ⑵失水量 在优选出密度的基础上 ,通过调整降失水剂A的加量进行失水量 试验，试验结果见表3。
失水量ml
条件
失水 量
306 62 30 20
45℃ 30mi n 7MPa
一、室 内 研 究
从表3的数据可以看出，随着降失水剂A加量的增加，低密 度体系的失水量降低，当 A 加量为 1.8% 时，降低到了 50ml 以下， 这对保护油气层，提高采收率具有重大的意义。可以大大的降 低水泥浆的瞬时失水，减少桥堵现象，降低泵送压力，提高顶 替效率，保证固井施工安全，提高固井质量。 ⑶稠化时间、抗压强度优选 通过调整早强剂和缓凝剂可以获得较高的强度和合适的稠 化时间，具体数据见表4。
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。
目
一、室内研究 二、现场试验
录
三、效益分析
四、结论
吉林油田英台、乾安、嫩字等地区地层情况复杂，为易 漏失地层，特别是乾安地区裂缝极为发育，同时该地区青山 口组和泉头组地层油气水十分活跃，层间夹层薄，给固井施 工造成很大的难度，这就要求固井水泥浆体系在较低密度的 情况下，具有良好的流动性、合适的稠化时间、较高的抗压 强度和很小的失水量，因此，针对各个区块的具体特点，开 展了低密度系列配方的研究工作，并现场应用，取得了很好 的效果，使固井质量有了突破性的进展，对延长油井使用寿 命和提高采收率具有重大意义。
19.6
Baidu Nhomakorabea
22.1
注：水泥：漂珠：硅粉＝80:12:8
一、室 内 研 究
从表 1 的数据可以看出，通过调整外加剂的加量可以获得合适 的流动度、稠化时间，同时体系均具有较高的抗压强度，能够提高 水泥石与第二界面的胶结强度，从而提高固井质量。体系中还可以 通过调整外掺料的比例获得所需的密度（范围在1.35—1.55 g/cm3） 和稠化时间来满足不同的固井施工要求。
0
0.6
240
1.49
110
50℃ 0.1M P
55℃ 0.1M Pa 65℃ 0.1M Pa
15.8
20
2
4
0.5
0
0.6
240
1.49
98
17.1
21.6
3
4
0.3
0
0.6
240
1.49
120
18.3
21.9
4
4
0.3
0
0.6
245
1.49
60℃ 25min 28MPa
128
75℃ 0.1M Pa
一、室 内 研 究
（1）密度 控制好水泥浆的密度，是解决乾安地区固井易漏失的一个关键问 题，为此，首先进行了密度调节试验，试验结果见表2。
表2
序号 漂珠加 量％ 9 10 11 12 13
降失水低密度体系密度数据表
外加剂加量％ 水灰比 A B 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 C 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.55 0.55 0.55 0.55 0.55 流动度 mm 240 230 230 20 230 密度 g/cm3 1.66 1.62 1.59 1.56 1.53