膨润土对水泥浆性能的影响

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1、毕业设计(论文)题目：膨润土对水泥浆性能的影响学生：张斌学院(系)：石油工程学院班级：油工004班指导教师：谢齐平辅导教师：谢齐平日期：2004年3月29日—2004年6月18日1.前言固井质量的好坏，直接关系到油气井的生产寿命和单井产能，油气田采收率的高低以及分层作业和强化增产措施的程度。所以，固井质量不仅是完井作业的关键，而且决定了油气田开发能否顺利进行。针对高压油气层固井，用水泥浆加入膨润土可以提高水泥石的膨胀率，从而提高固井质量。对固井工程有较大影响的水泥浆性能包括：水泥浆的密度、水泥浆

2、的稠化时间、初凝时间、水泥浆的失水、水泥石初凝的强度及水泥的抗腐蚀性能等。当通过调节水泥的化学成分不能完全满足固井工程的要求时，就要加入水泥的外加剂来调节。水泥浆性能与固井工程的关系:1.1水泥浆的密度水泥干灰的密度一般为3.05~3.20g/cm3。通常要使水泥完全水化，需要的水为水泥重量的20%左右即可，但此时水泥浆基本不能流动。要使水泥浆能流动，加水量应达到水泥重量的45%~50%，调节出的水泥浆的密度为1.80~1.90g/cm3之间。这一密度比一般井所用的钻井液密度要大，但可能比某些重

3、钻井液密度要低。1.2水泥浆的稠化时间水泥浆调成之后，随着水化反应的进行，水泥浆逐渐变稠，流动性变差。在注水泥时用泵注入及顶替过程中，可能会出现水泥浆流动越来越困难，直到不能被泵入，此时，虽然还没有达到水泥的凝固，但是已无法用泵注入及顶替了。因此，注水泥的全过程必须在水泥浆稠化之前完成，稠化时间就决定了施工作业可能的时间。对于施工周期长的深井注水泥，就应当有较长的水泥浆稠化时间为保证。水泥浆的稠化时间是指水泥浆从配制开始到其稠度达到其规定值所用的时间。例如API标准中规定的这一数值是从开始搅拌到

4、水泥浆稠度达到100BC（水泥稠度单位）所用的时间为水泥浆稠化时间。API标准中规定在初始的15~30min时间内，稠化值应当小于30BC。好的稠化情况是在现场总的施工时间内，水泥浆的稠度在50BC以内。1.3水泥浆的失水为保证水泥浆的流动，应当使水的加入量比完全水化所用的水量要多出很多。现场用水量一般达到水泥重量的50%左右，才能使水泥的流动性良好。水泥在凝固之后，多余的水就析出。析出的水为高矿化度自由水，可以渗入地层，对生产层造成严重污染。如果析出的水不能进入地层，有可能留在水泥石中，形成孔

5、道，会造成流体上窜的通道，破坏水泥石的封隔性及降低水泥石的强度。一般未经处理的水泥浆的失水量可达100ml/30min。因此水泥浆的失水量应当通过加入处理剂的方法尽量使之降低。1.4水泥浆的凝结时间水泥浆调成即开始水化，从液态转变为固态的时间就是水泥浆的凝结时间。这一时间不同于稠化时间。一般来说，水泥浆的凝结时间大于稠化时间。水泥浆的凝结时间对施工有较大的影响，即从注水泥到套管被封固后可承担一定负荷的这一段时间，就决定了固井完成到进行下一个工序所用的时间。对于封固表层及技术套管来讲，希望水泥能有

6、早期较高的强度。以便于尽快开始下一个工序。通常希望固完井侯凝8小时左右，水泥浆开始凝结成水泥石，其抗压强度可达2.3Mpa以上即可开始下一次开钻。1.5水泥石强度水泥石强度应满足下述条件：（1）支撑和加强套管。经研究表明，当水泥石的抗压强度强度为56kPa时，10m长的水泥环就可支撑94m长的177.8的套管，因此支撑套管并不要很高的水泥石强度。（2）应能承受钻柱的冲击载荷。（3）应能承受酸化、压裂等增产措施作业的压力。各种水泥标准中都给出了水泥的极限强度及早期（8~24h）的强度，如API标准

7、中规定，进行射孔的层段，水泥的抗压强度应大于13.8Mpa。1.6水泥石的抗石性水泥石应能抗各种流体的腐蚀，主要应抗硫酸盐腐蚀。在水泥成分中控制C3A及C4AF的含量为C3A≤3%，C4AF+2C3A≤24%，可使水泥抗硫性提高。也可加入矿渣、石英砂等抗硫的能力。2．膨润土基本概况2．11膨润土的国内外储量膨润土是一种重要的非金属矿产，世界总储量为13亿吨。主要生产膨润土的国家有美国、俄罗斯、意大利、希腊、印度和德国等。我国的膨润土储量仅次于美国居世界第二位，现年开采量约为200万吨左右。主要集

8、中在东北及东部沿海各省，如：辽宁、吉林、浙江、山东、江苏、新疆、四川、河南、广西、内蒙等省。据考察膨润土资源遍布22个省区近80个县，有400多处矿点，但其中质量较好具有实用价值的是辽宁黑山、吉林九台、浙江临安、新疆托克逊、四川仁寿、安徽繁昌、山东胶州、甘肃金昌、内蒙兴和等。2．12膨润土的一般性质天然膨润土是一种含水铝硅酸盐土状矿物，呈白至橄绿色，膨润土不是一种纯物质，没有固定的化学组成和化学式。膨润土中的主要有用组份是蒙脱石、斑脱岩、观音土、石粉子等。通常把高纯膨润土可称为蒙脱石。蒙脱石属单