【7A文】油井水泥及外掺料物理改性技术进展与展望.ppt

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1、油井水泥及外掺料物理改性技术进展与展望报告内容一、前言二、油井水泥及外掺料物理改性途径与方法三、认识与展望一、前言1.固井面临的地质条件更加复杂、固井难度不断增加井深不断增加，带来高温、长封固段、小间隙等技术难题复杂压力体系固井，窄密度安全窗口，压稳防漏固井矛盾突出水平井、复杂结构井数量不断增加CO2、H2S等腐蚀性地层对水泥环腐蚀两高（高温、高压）、两低（低温、低压）固井环境对固井质量要求愈来愈高（分段压裂、薄互层开发等）一、前言2.油井水泥外加剂技术发展迅速，但是难以克服油井水泥固有的缺陷固井油井水泥外加剂已经发展了11大类（降失水剂、分散剂、缓凝剂、早强剂、促凝剂、防气窜剂、减轻剂、

2、加重剂、膨胀剂、高温强度稳定剂、前置液）油井水泥外加剂用量已经占到油田钻井化学剂用量的38%已经成为提高固井质量、保护油气层的重要手段油井水泥由于受粒径、内部矿物成分等的固有特性的影响，其中熟料在高温下强度衰减严重且韧性较差，水泥浆混配过程中存在不均匀等因素影响，水泥石还存在着渗透率高、体积收缩、脆性等难以克服的缺陷一、前言3.物理改性技术物理改性是指在水泥浆中通过对粒度分布进行调控、脉冲振动或对颗粒形状进行整形处理，达到利用物理方法（非化学方法）对水泥浆/水泥石进行改性的技术方法在建材、橡胶、高分子等行业已经得到广泛应用通过对油井水泥及外加剂、配浆水和水泥浆进行一定的物理改性处理，可以提

3、高油井水泥自身的活性，改善水泥石微观结构，提高水泥石的强度和各项力学特性，提高水泥石胶结质量等报告内容一、前言二、油井水泥及外掺料物理改性途径与方法三、认识与展望二、油井水泥及外掺料物理改性途径与方法1.采用颗粒级配设计水泥浆颗粒级配设计原理:优化水泥与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。有助于提高水泥石的强度、体系稳定性等综合性能。二、油井水泥及外掺料物理改性途径与方法单一颗粒堆积序号排列方式配位数堆积率空隙率％1立方体647.642六方型（斜方体）839.553复六方型1030.194角锥形1225.955四面体型1225.95等径球体有规则排列的配位数与孔隙率二、油

4、井水泥及外掺料物理改性途径与方法异径球体级配异径球体的级配与配位数相关球体组分堆积率％空隙率％空隙率下降值％162.038.0-285.614.423.6394.65.49.0498.02.03.4599.20.81.2多组分球体的堆积特征二、油井水泥及外掺料物理改性途径与方法CemCRETE技术：高密度水泥浆DensCrete和低密度水泥浆LiteCrete设计技术，基于颗粒级配原理。LiteCrete水泥浆体系：水泥浆密度最低1.20g/cm3,其24Hr抗压强度大于14MPa,水泥石的渗透率和孔隙度明显小于常规水泥浆。DensCrete水泥浆体系：2.04-2.9g/cm3的高密度水

5、泥浆，其抗压强度通常可达到35MPa以上，水泥浆流动性好。斯伦贝谢Cemcrete技术二、油井水泥及外掺料物理改性途径与方法中国石化工程院超高密度水泥浆技术通过粒度分析，将3级粒度加重材料按一定比例与水泥混合，用激光粒度仪分析粒度分布，与理论计算之对比，可以看出拟合效果比较好二、油井水泥及外掺料物理改性途径与方法在官深1井的现场应用2950m嘉陵江组超高压盐水层二、油井水泥及外掺料物理改性途径与方法配方密度g/cm3剪切应力读数API失水/30min自由液领浆2.71236/130/95/52/5/496℃×6.9MPa39ml0.1ml尾浆2.71262/145/100/56/6/596

6、℃×6.9MPa37ml0.1ml领浆2.80>300/212/156/90/12/1096℃×6.9MPa38ml0ml尾浆2.80252/141/100/50/6/596℃×6.9MPa36ml0ml水泥浆600转读数低于300官深1井现场水泥浆性能二、油井水泥及外掺料物理改性途径与方法配方抗压强度MPa养护条件强度领浆75℃×72h×0.1MPa9.92Mpa领浆75℃×72h×0.1MPa12.48Mpa尾浆100℃×72h×21MPa18.2Mpa二、油井水泥及外掺料物理改性途径与方法2.70稠化曲线2.80稠化曲线二、油井水泥及外掺料物理改性途径与方法顺序操作内容工作量(m3)

7、密度(g/cm3)排量m3/min井口压力(MPa)1大泵注先导重浆402.851.0102水泥车注隔离液8.02.750.5-0.6103水泥车注领浆12.02.800.5-0.6104水泥车注尾浆28.02.700.5-0.695水泥车替压塞液2.02.700.596大泵替轻浆10.02.601.1-1.2107大泵替井浆30.02.771.1-1.2128水泥车替保护液5.02.750.5159大泵替井浆24.92