低密度固井水泥浆技术
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Drilling & Oil Production Technology Institute Chengdu Do-well Petroleum Technology Ltd.
超低密度水泥浆体系技术要求
• 1、水泥浆沉降稳定性好，不易分层，上下密度差 不超过0.05 g/cm3。 • 2、有较好的流变性能，n值大于0.70，k值小于 0.20。 • 3、HGS中空玻璃微球水泥浆体系的水泥石抗压 强度几乎是普通漂珠配制的水泥浆体系的两倍。 • 4、失水量小，API失水控制在100ml以内。气井 有的控制甚至低于30ml。 • 5、稠化时间适合施工要求。 • 6、过度时间短，防气窜性能好。
Chengdu Do-well Petroleum Technology Ltd.
Chengdu Do-well Petroleum Technology Ltd.
Drilling & Oil Production Technology Institute
超低密度水泥浆体系存在的问题
超低密度水泥浆由于外掺料的大量掺入，致使水 泥浆密度的降低和水泥浆性能发生矛盾，突出 表现在以下几方面： • 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、泥浆流变性差，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。 • 5、泡沫水泥浆和漂珠水泥浆等随着压力增大， 泡沫和漂珠易破碎，密度增加很快，所以在井 底条件下，水泥浆的实际密度有所上升。
Drilling & Oil Production Technology Institute Chengdu Do-well Petroleum Technology Ltd.
低密度固井水泥浆技术
关键技术
– 超低密度增强材料的设计紧密 堆积理论 – 充填矿物微粒充填性好、比表 面积相对较低、表面光滑致密、 化学活性较高
低密度固井水泥浆技术
固井作业
是一口井整个施工中最重要的组成部分，没有何因素 比固井质量对油（气）层产能的影响更大。
固井工程的特殊性
(1)是一次性工程,如果质量不好,一般情况下难以补救; (2)是隐蔽性工程,主要流程在井下,施工时不能直接观察,质量控 制往往决定于设计的准确性和准备工作的好坏,受多种因素的综 合影响; (3)影响后续工程的进行;
Drilling & Oil Production Technology Institute
Chengdu Do-well Petroleum Technology Ltd.
低密度固井水泥浆技术
•
1.20g/cm3水泥浆的长期强度发展曲线
Drilling & Oil Production Technology Institute
(4)是一项花钱多的工程;
(5)施工时间短,工序内容多,作业量大,是技术强的工程。
Drilling & Oil Production Technology Institute
Chengdu Do-well Petroleum Technology Ltd.
固井工程的难点
• 1．固井质量要求高，尤其是气井固井施工要求更高， 一般要求水泥返高至地面。 • 2．一次性连续封固段长，施工压力高。 • 3．低压漏失地层水泥浆漏失低返问题。 • 4．井径不规则，固井施工顶替效果差。
Drilling & Oil Production Technology Institute
Chengdu Do-well Petroleum Technology Ltd.
常用低密度水泥浆体系
国内外常用的低密度水泥体系主要有：漂珠、膨润 土、粉煤灰、硅藻土等低密度水泥体系。 • 漂珠低密度的最低密度限制是：1.38g/cm3 • 膨润土体系的最低密度限制是：1.60g/cm3。 • 粉煤灰低密度体系的密度限制是：1.55g/cm3。 • 硅藻土低密度体系的密度限制是：1.50g/cm3。 • 泡沫水泥可以使水泥浆密度低于1.0g/cm3 • HGS玻璃微球水泥浆体系低于1.0g/cm3
Drilling & Oil Production Technology Institute， Qinghai Oil field
Drilling & Oil Production Technology Institute
Chengdu Do-well Petroleum Technology Ltd.
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低密度固井水泥浆技术
紧密堆积原理（左图为干料状态，右图为带水化膜状态）
颗粒级配原理 /紧密堆积理论 低密度技术主要应用颗粒级配原理； 优化水泥与低密度充填材料之间的粒度分布，使材料之间的 堆积比例达到最大。 在水泥浆中使用合适的减阻剂可以减少水化水的用量。 减少充填水，提高系统的堆积密度。 采用三种或更多的不同尺寸的颗粒进行级配，增加抗压强度 和降低孔隙度和渗透率。
Chengdu Do-well Petroleum Technology Ltd.
低密度固井水泥浆技术
50℃,25Mpa稠化时间252min
70℃,30Mpa稠化时间259min
• 水泥浆尽管密度很低，但水 泥石强度较高，而且稠化打 压时，稠度非常稳定
Drilling & Oil Production Technology Institute
Chengdu Do-well Petroleum Technology Ltd.
Drilling & Oil Production Technology Institute， Qinghai Oil field
Thanks ！
Drilling & Oil Production TechnologyBiblioteka BaiduInstitute
超低密度水泥浆体系技术要求
• 1、水泥浆沉降稳定性好，不易分层，上下密度差 不超过0.05 g/cm3。 • 2、有较好的流变性能，n值大于0.70，k值小于 0.20。 • 3、HGS中空玻璃微球水泥浆体系的水泥石抗压 强度几乎是普通漂珠配制的水泥浆体系的两倍。 • 4、失水量小，API失水控制在100ml以内。气井 有的控制甚至低于30ml。 • 5、稠化时间适合施工要求。 • 6、过度时间短，防气窜性能好。
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超低密度水泥浆体系存在的问题
超低密度水泥浆由于外掺料的大量掺入，致使水 泥浆密度的降低和水泥浆性能发生矛盾，突出 表现在以下几方面： • 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、泥浆流变性差，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。 • 5、泡沫水泥浆和漂珠水泥浆等随着压力增大， 泡沫和漂珠易破碎，密度增加很快，所以在井 底条件下，水泥浆的实际密度有所上升。
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关键技术
– 超低密度增强材料的设计紧密 堆积理论 – 充填矿物微粒充填性好、比表 面积相对较低、表面光滑致密、 化学活性较高
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固井作业
是一口井整个施工中最重要的组成部分，没有何因素 比固井质量对油（气）层产能的影响更大。
固井工程的特殊性
(1)是一次性工程,如果质量不好,一般情况下难以补救; (2)是隐蔽性工程,主要流程在井下,施工时不能直接观察,质量控 制往往决定于设计的准确性和准备工作的好坏,受多种因素的综 合影响; (3)影响后续工程的进行;
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•
1.20g/cm3水泥浆的长期强度发展曲线
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(4)是一项花钱多的工程;
(5)施工时间短,工序内容多,作业量大,是技术强的工程。
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固井工程的难点
• 1．固井质量要求高，尤其是气井固井施工要求更高， 一般要求水泥返高至地面。 • 2．一次性连续封固段长，施工压力高。 • 3．低压漏失地层水泥浆漏失低返问题。 • 4．井径不规则，固井施工顶替效果差。
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常用低密度水泥浆体系
国内外常用的低密度水泥体系主要有：漂珠、膨润 土、粉煤灰、硅藻土等低密度水泥体系。 • 漂珠低密度的最低密度限制是：1.38g/cm3 • 膨润土体系的最低密度限制是：1.60g/cm3。 • 粉煤灰低密度体系的密度限制是：1.55g/cm3。 • 硅藻土低密度体系的密度限制是：1.50g/cm3。 • 泡沫水泥可以使水泥浆密度低于1.0g/cm3 • HGS玻璃微球水泥浆体系低于1.0g/cm3
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低密度固井水泥浆技术
紧密堆积原理（左图为干料状态，右图为带水化膜状态）
颗粒级配原理 /紧密堆积理论 低密度技术主要应用颗粒级配原理； 优化水泥与低密度充填材料之间的粒度分布，使材料之间的 堆积比例达到最大。 在水泥浆中使用合适的减阻剂可以减少水化水的用量。 减少充填水，提高系统的堆积密度。 采用三种或更多的不同尺寸的颗粒进行级配，增加抗压强度 和降低孔隙度和渗透率。
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低密度固井水泥浆技术
50℃,25Mpa稠化时间252min
70℃,30Mpa稠化时间259min
• 水泥浆尽管密度很低，但水 泥石强度较高，而且稠化打 压时，稠度非常稳定
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