无氯低温早强水泥浆的应用研究

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1、发言人：付家文二○○六年二月无氯低温早强水泥浆的应用研究汇报内容研究背景新型促凝早强剂的选择低温早强水泥浆的配方研制现场应用主要结论2一、研究背景1、低温浅井水泥浆体系的现状低温开发井主要在港西、港东、羊三木等浅层区块，多数井以氯化钙为促凝添加剂缩短候凝时间，水泥浆添加剂主要使用的是交联成膜的AF-1和JS-2体系。32、氯离子的主要副作用（1）高水化热使周围地层特别是套管的温度升高，由于钢和水泥石的膨胀系数不同有可能使套管和水泥环脱离，导致“热微环隙”和层间窜流；（2）易破坏降滤失剂控制失水能力，尤其是在用的成膜类的降滤剂；（3

2、）水泥石的渗透率增加，会加速浅层水对套管的腐蚀；（4）抗硫酸盐侵蚀的能力下降。43、研究无氯低温早强水泥体系的意义由于使用氯化钙作为低温浅井的促凝早强剂，对保护油气层、提高油气井的正常生产寿命和施工作业的安全性都是不利的，应该研究新的、具有高早强特性的新型水泥浆体系，才能有利于提高低温浅井固井质量的要求。5本研究根据油田低温浅井的固井条件，在对碳酸钠、硅酸钠、硫代硫酸钠、甲酸钙、甲酰胺、三乙醇胺等无机和有机促凝样品进行大量试验分析的基础上，选出了具有较好促凝早强作用的复合剂：1＃、2＃和3＃样品进行全面评价，再在其中优选出适用于低温浅井固井

3、要求的无氯促凝早强剂。二、新型促凝早强剂的选择6表1促凝早强剂对水泥浆凝结时间的影响促凝早强剂加量%30℃40℃初凝终凝初凝终凝1＃12302602102401.52002251802102＃126029524027522302652102503＃13003302803103260300230270注：实验配方中加入0.2%GF-1，以保证浆体的流动性。1#和2＃样品的促凝效果明显优于3＃。7表2促凝早强剂对水泥浆稠化时间的影响促凝早强剂加量%稠化时间，min30℃40℃1＃11801501.51451202＃122019521801653

4、＃12352103200180注：实验配方中加入0.2%GF-1，以保证浆体的流动性。1#号和2＃样品缩短稠化时间的效果比3＃更好。8表3促凝早强剂对水泥石强度的影响促凝早强剂加量%抗压强度，MPa/24h30℃40℃50℃1＃11215171.51620232#110131521416193#11013163151820注：实验配方中加入0.2%GF-1，以保证浆体的流动性。1#号和2＃样品的增强效果优于3＃。9从以上试验测试浆体的凝结时间、稠化时间、抗压强度可见，样品1＃、2＃的促凝早强效果比3＃好，因此，初选1＃和2＃样品就油田在用水

5、泥浆体系进行分析。10表41＃和2＃促凝早强剂对JS-2体系主要性能的影响促凝早强剂％JS-2％GF-1％自由水％失水ml稠化时间min/℃抗压强度MPa1%1#10.30.136190/30131.5%1#10.30.240130/30220.50.240155/40180.80.236180/50181%2#10.30.236190/40122%2#10.30.236160/40180.50.236195/4016促凝早强剂1＃比2＃的促凝早强效果更好，因此，选1#即CN205作为低温早强水泥浆体系的促凝早强剂，进行配方设计。11由于油

6、田在低温浅井常用的水泥浆体系为JS-2、AF-1。因此，本研究用优选的无氯促凝早强剂CN205，分别对两个水泥浆体系优化设计出用于低温浅井固井的配方。二、低温早强水泥浆的配方研制12（1）JS-2水泥浆体系配方及主要性能CN205％JS-2％ES-1%GF-1％自由水％失水ml稠化时间min/℃抗压强度MPa/24h0130.50.236113/40℃180.5130.50.14095/40℃201.0130.30.23278/40℃220.50.23690/50℃180.50.13675/60℃241.5130.30.24065/40℃2

7、52.0130.30.13972/30℃230.50.23665/40℃22二、低温早强水泥浆的配方研制可见，3060℃的条件下，在JS-2体系中加入0.52.0%的CN205，水泥浆的综合性能良好，失水50ml，自由水0.2%，稠化时间在6595min可调，24h抗压强度大于18MPa。13（2）AF-1水泥浆体系配方及主要性能CN205％AF-1％ES-1%AD-1％自由水％失水ml稠化时间min/℃抗压强度MPa0.5130.30.23688/40℃191.0130.30.24073/40℃210.50.13692/50℃2

8、00.50.24070/60℃251.5130.30.14065/30℃250.50.23263/40℃20可见，3060℃的条件下，在AF-1体系中加入0.51.5%的CN