深井低密度水泥浆体系的研究

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　　【摘要】根据深井低密度水泥浆体系的设计思路，结合材料、试验设备和试验方法，并对深井低密度水泥浆体系性能评价，完善低密度水泥浆体系。
　　【关键词】固井技术 低密度水泥浆体系 深井
　　随着油气田勘探开发向深井、超深井发展，目的层地质条件的复杂性给固井工程带来了许多困难和挑战，尤其是长封固段低压易漏井固井，不仅要求水泥浆密度低，而且要求水泥浆缓凝剂具有优异的耐高温能力和适应大温差高强度的性能。而低密度水泥浆体系正式伴随着这样的难题，逐渐完善发展，要改善解决该类井的固井技术难点和固井质量，就必须要进一步完善低密度水泥浆体系。为此，在了解国内外深井低密度水泥浆体系的现状和发展的基础上，结合我们胜利油田的具体情况，本着节约成本并提高固井质量的需求，进一步优化完善我们的深井低密度水泥浆体系。
　　1深井低密度水泥浆体系的设计思路
　　深井低密度水泥浆体系要求水泥浆在高温下具有密度低、稠化时间易调、失水量低、稳定性好、强度高等性能，并且减轻材料、石英砂、微硅、高温降失水剂、高温缓凝剂等外加剂的配伍性好，因此，深井低密度水泥浆体系的设计关键是水泥外加剂的优选和水泥浆性能的调整。目前主要解决深井低密度水泥浆失水性能差、稳定性差、强度低等的问题，最终通过开展相关试验及优化体系配方达到在高温条件下，失水量低、稳定性好、强度高、稠化时间易调等性能，使该深井低密度水泥浆的性能满足深井超深井高温防漏高强度的需求。
　　2材料、试验设备和试验方法
　　2.1材料和主要设备
　　主要材料：山东胜潍G级油井水泥；中空；石英砂；微硅；高温降失水剂；高温缓凝剂。主要设备：高温高压稠化仪；高温高压养护釜；高温高压失水仪；水泥石抗压强度试验机。
　　2.2试验方法
　　按照API标准制备水泥浆，进行性能测试。
　　3深井低密度水泥浆体系性能评价
　　3.1失水性能评价
　　调整水泥浆中高温降失水剂的加量测定水泥浆在135℃/6.9MPa条件下的失水量结果见表1。水泥浆配方为山东胜潍G级油井水泥+20%中空+30%石英砂+5%微硅+降失水剂+高温缓凝剂+水，水泥浆的密度为1.40 g/cm3。从表1中可以看到：水泥浆的失水量谁着高温降失水剂加量的加大而降低。因此，通过调整高温降失水剂的加量可以满足不同失水量设计要求的水泥浆体系的配制。
　　3.2高温稳定性评价
　　经过一系列的水泥浆调配试验，利用颗粒级配的原理来逐步优化水泥浆体系，深井低密度水泥浆体系的稳定性得到了有效的改善，能满足现场施工要求。
　　注：配方1为25%中空+20%石英砂+15%微硅+15%低密+2.0%降失水剂+高温缓凝剂+水；配方2为25%中空+20%石英砂+15%微硅+15%低密+2.0%降失水剂+高温缓凝剂+0.5%悬浮稳定剂+水
　　从表2中可以看出，深井低密度水泥浆具有良好的高温稳定性，加入悬浮稳定剂可以提高水泥浆的稳定性，尤其是温度更高时。
　　3.3水泥石强度性能评价
　　提高深井低密度水泥石的强度是关键的一步，通過优选外掺料以及对外掺料加量的不同组合，寻找规律，提高水泥石致密度，从而提高水泥石的强度。
　　从表3中可以看出，改变外掺料的加量对水泥石强度的影响是很明显的，相对于国产的中空，3M中空更能提高水泥石的强度。
　　4结论
　　经过对深井低密度水泥浆体系的优化试验，完善了该水泥浆体系的性能，使其具有失水量低，流动性好，稳定性好，稠化时间可调，水泥石强度较高等特点，综合性能良好。国内深井低密度水泥浆与国外相比仍存在一定的差距，建议进一步加强深井低密度水泥浆体系的研究。
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