目录 摘要 (2) 关键词 (2) 第一章固井水泥 (3) 第一节各种水泥 (3) 第二节水泥浆体系 (5) 第二章固井水泥添加剂和外渗料 (9) 第三章复杂地层的固井质量 (10) 第一节又喷又漏井的特点 (11) 第二节又喷又漏井的固井技术 (11) 第三节大肚子井眼的固井技术 (13) 第四节下套管遇阻卡的预防及固井技术 (14) 结论 (17) 参考文献 (17)
摘要 固井就是将水泥浆注入井壁与套管之间的环空中的过程，其目的是为了层间封隔和支撑及保护套管，固井质量的好坏直接关系到油气井的寿命和资源的保护，因此必须充分考虑固井作业的各个环节，如：井眼准备、固井材料、固井工具及附件、固井工艺、固井装备和固井施工等，而固井材料作为层间封隔和保护套管目的的主要载体，一直是固井设计的重中之重的环节，也是固井领域研究的主要方面，它包括：基本水泥、混合水、外掺料和外加剂。基本水泥是一些可以发生水化反应并能够形成足够力学性能的胶凝材料；外掺料主要是用来提高或降低水泥浆的密度，改善水泥石的高温性能、渗透率、韧性等力学性能等的材料；外加剂则是可以改变水泥浆的凝结时间、流变性能、游离性能和提高水泥浆的防窜性能与保护油气层，并对水泥石的力学性能产生影响等材料。经过近百年的研究和实践，已形成了一系列的水泥、外加剂和外掺料，并建立了可适用于各类井固井和各种钻井技术以及油田勘探开发需要的水泥浆体系，如：防水窜、防气窜、韧性、胶乳、高密度、泡沫、含盐、普通低密度、抗高温和高强度低密度水泥浆体系，水平井、调整井、地热井、浅气层井和深井固井水泥浆体系，小井眼钻井和欠平衡钻井配套的水泥浆体系，多功能钻井液和泥浆转化为水泥浆技术等。但随着新的钻井技术的不断出现，天然气、煤层气、地热井等资源的不断的被重视，要求的不断提高、深层的能源和难开采储量的开发，对固井的质量有了更高的要求，本文主要对固井中的问题以及固井用的材料做详细的研究，并提出了一些自己的看法。 关键词：特种水泥，外加剂，固井质量，复杂问题
水泥粉磨技术改造新建项目 可行性研究报告 第一章总论 1.1项目名称 项目名称：60万吨/年水泥粉磨技术改造项目 企业名称：**有限公司（以下简称公司） 企业法人代表： 项目性质：水泥粉磨站技术改造 1.2项目建设地点: 1.3公司概况 公司是国有大型企业一**集团公司的全资子公司，位于**省**市南郊，厂区东至集团公司总部3公里，其余三面与**市**区**乡相邻。厂区内有铁路专用线至**火车站与浙赣线接轨，交通便利。 1.4项目提出背景及必要性 公司现有两条①2.9 X 10m机立窑生产线，每年可以消纳3?4万吨电石渣（干基），约占**电石渣总量的10%。同时消耗了部分粉煤灰、硫酸渣、氟
石膏等工业废渣，为**的可持续发展作出了较大的贡献。 根据**省经贸委2004年3月发布的《关于加快水泥工业结构调整的指导意见》，公司两台机立窑需在2007年底之前关停；同时根据国家经贸委于2000年1月1日实施的《淘汰落后生产能力、工艺和产品的目录》 （第二批），公司两台①1.83 X 6.12m水泥磨属国家明令淘汰设备。 目前，**集团公司还有大量的其他工业废渣，如热电厂年产生粉煤灰40 万吨，氟化公司年产生氟石膏5.1万吨。如何将工业废渣进行无害 化处理并加以综合利用是一个迫在眉睫的问题。 水泥工业作为大宗原材料基础工业具有消化大量工业废渣的潜力，本项目是利用原有的部分设施进行磨机更新改造，综合利用粉煤灰等其 他工业废渣，为固体废渣综合利用项目进行配套，变废为宝，实现循环 经济。同时也顺应国家水泥工业产业政策“上大改小、淘汰落后工艺、大力发展新型干法水泥”的总体要求。 项目建成以后，可以处置12.0万吨/年粉煤灰及1.86万吨/年氟石膏等固体废渣，提高**的循环经济水平；还可以解决机立窑停产后部分职工的就业问题。 本项目是** “煤、盐、石灰石f电力f电石f聚氯乙烯f水泥”绿色循环经济产业链条中极其重要的、不可替代的一环，在公司产业链及 循环经济的地位见下面的示意图： 受公司委托，**水泥研究设计院派技术人员进行了实地考察和调研，编写了《**有限公司60万吨/年水泥粉磨技术改造项目》可行性研究报告，请有关部门审批。
常规注水泥塞作业规程 1 主题内容与适用范围 本规程规定了注水泥塞的作业设计、作业准备、作业程序、质量控制与安全要求，资料录取及质量检验。 本规程适用于油井裸眼段、套管内注水泥塞作业，主要用于以下几种用途： 处理钻井过程中的井漏； 定向钻井的侧钻和造斜； 堵塞报废井及回填枯竭层位； 其他类型的注水泥塞作业亦可参照使用。 2 引用标准 无 3 作业设计 3.1 资料收集 3.1.1 收集作业井的井身结构、封固井段、井径数据、井下情况、设备情况、钻具情况、钻井液性能、钻井参数。 3.1.2 收集水泥浆性能。 3.2 设计原则 水泥塞厚度应严格按工程技术要求执行。 3.3 注水泥塞设计编写要求 编写内容、格式应符合附录A的要求。 4 作业准备
4.1 材料准备 4.1.1 按设计要求备足合格的油井水泥和添加剂,并妥善保存,防止受潮。 4.1.2 作业前取水泥样和水样做水泥浆初凝、终凝、流动度试验和添加剂配方试验。水泥养护温度应按作业井段的温度。 4.1.3 备足配浆液,其总量不应小于使用量的1.5倍 4.2 井眼及管柱准备 4.2.1 准确计算、丈量、配好注水泥塞管柱,并作好记录。 4.2.2 循环并处理好泥浆性能，提高泥浆对井壁的冲洗效果，钻井液性能应能维持井壁稳定、井眼干净、无油气侵。 4.2.3 保证按下入钻具紧扣顺序、整立柱起钻，不得错扣。 4.3 地面设施、设备准备 4.3.1 对地面设备进行严格细致检查，保证固定部位安全可靠，转动部分运转正常，仪表准确灵活。主要检查下列部位： a)井架及底座； b)提升系统：绞车、天车、游动滑车、大钩吊环、钢丝绳及固定绳卡等； c)动力设备:柴油机、钻井泵、空压机、发电机及传动系统； d)仪表:指重表、泵冲数表、泵压表、及扭矩表等； 4.3.2 B型钳使用灵活、安全可靠性的质量检查 4.3.3 地面管线连接可靠、不刺不漏。 4.3.4 顶替泥浆的计量准备。
常规注水泥 注前置液：为提高水泥泵顶替钻井液的效率，保证水泥环质量，在钻井液与水泥浆之间注入一段“液体”，这种特殊的液体称为前置液，按其性质分为冲洗液和隔离液，在顶替钻井液过程中起到冲洗、稀释和隔离钻井液作用，从而提高水泥浆的顶替效率。 注水泥浆：指按封固井段内井眼与套管之间环荣大小计算用水泥数量，通过固井专用设备将干水泥和配浆水混合成一定密度的水泥浆，并通过套管注到井内。 压胶塞：指注水的水泥数量到达设计要求时，将胶塞压入井内。起作用是有效地隔离顶替液与水泥浆，并刮下套管壁上的水泥浆，同时与管串上的浮配合，起到控制替钻井液量的作用。 为防止先期注入的水泥浆在套管内与钻井液发生混窜，有时还在注前置液之后加入一个下胶塞，这是一个空心只有一层特殊隔膜的胶塞。起作用时组织水泥浆在套管内狱卒阿宁也混攒。当水泥浆充满套管时，下胶塞坐在浮攒上，压力达到一个较小的值时，隔膜被破坏通道打开，保证后续施工正常进行。 钻替井液：指用顶替液推动胶塞，将套管内的水泥浆替到套管外的环形空间，到达封固的层的过程，这是固井工作的重要环节。由于常用的顶替液为钻井液，故称替钻井液。 碰压：当顶替液的数量达到套管串浮箍以上的容积时，胶塞将坐在浮箍上，流体通道封闭，使套管内压力突然升高，这一现象称为碰压。它标志着浮箍以上的套管内的水泥浆全部被顶替到环空。 套管试压：碰压后，为了验证套管串的密封情况而进行的压力试验。具体做法是将套管内压力提高到某一规定的数值，经一定时间后而不下降为合格。说明整个管串的密封性很好，符合油气井投产的使用条件。如果在一定时间内套管内压力下降，则说明管串密封有问题，需查找原因进行处理。有些油田规定在水泥浆侯凝之后进行套管试压。 侯凝：试压结束后，将套管内的压力释放掉，使套管处于不变形的状态下侯凝，保证固井质量。此时，应注意浮箍、浮鞋的密闭性，如发生倒流现象，则需根据水泥浆与泥浆的压差值，确定一个回憋压力。此压力不宜过高，以免套管变形，一般在套管内外静压差基础上附加1-2Mpa. 分级注水泥 分级注水泥是利用连接在管串上的可以打开和关闭的特殊接箍，将一口井的注水泥作业分两次或三次完成的注水泥工艺。 分级注水泥技术可以降低环空液柱压力，减少注水泥作业井漏的发生，从而降低了施工压力，保证施工的安全。同时还可以防止或减少水泥浆失重造成的油气水上窜，有利于提高固井质量。除此之外，还可选择最佳的水泥封固段，节约水泥，降低固井成本。 简单的说可分为两种：正规非连续式双级注水泥和非正规连续式双级注水泥。 正规非连续式双级注水泥：注一级前置液—注一级水泥浆—压第一级胶塞—替顶替液—碰压—敞压—投入打开塞—打开分级箍通道—循环洗井侯凝—注二级前置液—注二级水泥浆—压入关闭塞—替顶替液—碰压—关闭分级箍通道—结束。 非正规连续式双级注水泥：注一级前置液—注一级水泥浆—投一级胶塞—替顶替液—投打开塞—注二级前置液—注二级水泥浆—投关闭塞—替顶替液—一级胶塞碰压二级通道打开—关闭塞坐封通道关闭—施工结束。 尾管注水泥 步骤：在接好注水泥管线并试压后，将前置液通过钻杆泵入，随后注入水泥浆（通过钻杆），注水泥结束后，压入钻杆胶塞并进行顶替，当钻柱内水泥浆被顶替完后，钻杆胶塞与尾管胶塞重合闭锁，压力上升到某一定值（尾管胶塞剪断压力）时，由钻杆胶塞和尾管胶塞组成的
什么是固井 一、固井：在已钻出的井眼中下入一定尺寸的套管，并在套管与井壁或套管与套管之间的环形空间内注入水泥的工艺过程。 二、井身结构包括以下几方面的内容：所下套管的层次、直径、各层套管下入的深度、井眼尺寸（钻头尺寸）、各层套管的水泥反高等。 三、设计井深的主要依据：地层压力、地层破坏压力和坍塌压力。 四、套管的类型：⒈导管；⒉表层套管；⒊技术套管；⒋生产套管；⒌尾管。 五、井深结构设计的原则：①能有效的保护油气层，使油气层不受钻井液的损害；②能够避免漏、喷、塌、卡等复杂情况产生，保证全井顺利钻进，使钻井周期达到最短；③钻达下部高压地层时所用的较高密度的钻井液产生的液柱压力，不至于把上一层套管鞋处薄弱的裸露地层压裂；④下套管过程中，钻井液液柱压力和地层压力之间的压差，不至于造成卡阻套管。 六、套管柱的受力：轴向压力、外挤压力和内压力。 七、套管柱的附件：⒈引鞋（套管鞋、浮鞋）；⒉回压法；⒊套管扶正器；⒋磁性定位套管； ⒌联顶节。 八、水泥熟料主要成分：①硅酸三钙（C3S）；②硅酸二钙（C2S）；③铝酸三钙（C3A）；④铁铝酸四钙（C4AF）。 九、水化作用：油井水泥与水混合后，水泥中各种矿物分别与水发生水解和水化反映，某些水化产物还能发生二次反映。 十、水化反映的不断进行水泥浆形成水泥石可分为三个阶段：①胶溶期；②凝结期；③硬化期。 十一、稠化时间：指油井水泥浆在规定压力和温度条件下，从开始搅拌至稠度达100Bc所需要的时间。 十二、稠度：水合水泥混合后会逐渐变稠，变稠的速率。 十三、注水泥的设备：水泥车、水泥混合漏斗、水泥分配器、水泥头、胶塞、储灰罐。 十四、碰压：胶塞被推至浮箍时，泵压突然升高。 十五、注水泥主要工序包括：循环和接地面管汇→打隔离液→顶胶塞→碰压→候凝。 十六、提高泥浆的顶替效率：⒈紊流顶替；⒉打前置液；⒊活动套管；⒋调整完井液和水泥浆的性能；⒌使用扶正器。 十七、引起油、气、水窜的原因：水泥浆在凝固过程中的失重是导致油、气、水窜的主要原因，井壁存在泥饼、水泥硬化过程体积收缩也是造成油、气、水窜的原因。 十八、水泥浆失重：指水泥浆柱在凝固过程中对其下部或地层作用的压力逐渐减小的现象。十九、防止油、气、水窜的措施：①采用两用水泥；②分级注水泥；③减小水泥浆返高；④环空憋压候凝；⑤使用特种水泥。 二十、特殊固井技术：习惯上把除了常规一次注水泥技术方法。 二十一、特殊固井技术的种类：⑴、内管注水泥；⑵、尾管固井工艺；⑶、分级注水泥技术。二十二、完井：指从打开生产层到把井交付给采油生产期间的全部生产过程。 二十三、完井包括：打开生产层、下油层套管固井、射孔到试采的全部工艺过程。 二十四、井下复杂情况：钻井作业过程中，由于钻井液的类型与性能选择不当及井身质量较差等原因造成井下钻具的遇阻遇卡、钻进时严重憋跳钻、井漏、井喷等现象，不能维持钻进与其他钻井作业正常进行。 二十五、钻井事故：由于检查不周到，违章操作，处理井下复杂情况的措施不当或疏忽大意而造成的钻具折断、顿钻及井喷失火等恶果。
注水泥（固井技术） 第一节. 注水泥设计和计算的基本条件和参数 1. 注水泥设计的主要条件与参数: (1)井所在区域; (2)海域水深, 转盘到海平面高度, 转盘到泥线高度; (3)设计井深(测量井深和垂直井深); (4)井眼轨迹, 造斜点, 最大井斜角; (5)井的性质, 探井还是生产井; (6)油气层估计深度; (7)薄弱地层的破裂压力值, 高孔隙地层压力; (8)井底 (9)钻井液类型及主要性能; (10)套管资料； (11)套管程序; (12)其它条件； 2. 通过实验应取得的参数与资料: (1)水泥浆类型; (2)水泥浆密度; (3)流变性能; (4)自由水含量; (5)失水量; (6)可泵时间; (7)稠化时间; (8)抗压强度; (9)混合水需要量; (10)水泥造浆量; (11)添加剂种类及加入量(固体添加剂为重量百分比, 液体添加剂为体积 百分比)。 第二节. 注水泥质量控制和安全措施 1. 根据注水泥设计和计算参数作出完全符合井况和钻井作业要求的固井 设计。 2. 井眼准备必须达到: ①井壁稳定、不垮塌、不漏失; ②通过循环和处理后钻井液性能稳定, 井眼畅通无阻卡; ③岩屑清除彻底; ④地层孔隙压力, 薄弱地层破裂压力准确; ⑤通过循环建立正确的循环压力。 为此,要求在完钻后彻底通井划眼, 大排量循环, 彻底清除岩屑。一般规定,大斜度井固井, 尾管固井, 在电测后至下套管(尾管)前循环通井不少于2～3次。 3. 套管程序必须符合地层情况, 同一井段不得出现两套以上的地层压力,
套管鞋一定要坐在坚硬地层。 4. 海上作业, 一般规定, 浮箍至浮鞋之间不得少于两根套管; 浮箍位于油气层底界以下不少于25米。 5. 水泥返高面必须满足产层和复杂地层的封固要求, 一般应根据目的层性质确定水泥返高面: (1)常压油气层固井, 水泥返到油气层顶界以上至少150米; (2)高压油气层固井, 水泥返到油气顶界以上至少300米; (3)隔水套管、表层套管固井, 水泥必须返到泥面; (4)技术套管固井, 水泥一般返到上层套管鞋内以上100米左右; (5)尾管固井, 水泥返至尾管顶部。 6. 根据油田经验, 确定裸眼容积附加数, 保证产层封固要求。规定如下: (1)隔水管套固井, 按钻头直径计算的环空容积附加数为200％; (2)表层套管固井, 按钻头直径计算的环空容积附加数为100％; (3)技术套管和油层套管, 按钻头直径计算的环空容积附加数为50％; (4)尾管固井, 按钻头直径计算的环空容积附加数为30％; (5)如果采用电测环形容积, 南海西部地区附加数取5％～10％, 渤海地区取30％左右。 7. 保证水泥浆质量: (1)根据井温和地层液体性质选择水泥类别。如果地层液体中含有硫酸盐溶液, 必须选择高抗硫酸盐型油井水泥; (2)根据井底静止温度,确定是否使用防止水泥强度衰退的添加剂。例如井底静止温度达110℃时会导致水泥石强度的热衰退, 因此超过110℃时的井必须在水泥中加入水泥重量的35％～40％的硅粉; (3)根据井底循环温度选用缓凝剂和其它添加剂。井底循环温度预测不准会导致添加剂的错误选择, 以致造成水泥浆闪凝或超缓凝; (4)重视水质检查是保证水泥浆质量的关键因素之一。例如用淡水配水泥浆, 钻井平台的钻井水应作氯根检验, 凡氯根含量超过500 PPm, 必须更换钻井水。海上用泥浆池配混合水时, 一定要将泥浆池清洗干净, 否则, 会因钻井液材料而影响水泥浆质量; (4) 必须保证现场材料与化验用材料的性能和质量的一致性。 8. 水泥浆体系必须符合地层和施工要求。 海上固井作业常用的水泥浆体系有如下几种: (1)普通海水水泥浆体系, 适用于无特殊要求的导管固井和作表层套管尾随水泥浆; (2)低失水水泥浆体系, 适用于技术套管固井作尾随水泥浆; (3)低密度、高早期强度水泥浆体系, 适用于大斜度井固井, 全面提高水泥石强度; (4)触变水泥浆体系, 适用于漏失层固井。当触变水泥浆进入漏失层时, 前缘的流速减慢并开始形成一种胶凝结构。最后由于流动阻力增加, 漏失层被堵塞。一旦水泥浆凝固, 漏失层将被有效地封堵; (5)延迟胶凝强度水泥浆体系, 适用于气层固井。 9. 套管注水泥, 打水泥塞或挤水泥, 都必须进行水泥浆性能试验。 10. 水泥浆主要性能必须满足地层和作业要求: (1)水泥浆密度, 必须大于钻井液密度。在地层承受能力较大的情况下, 对
固井水泥用量计算的研究 顾军 摘要水泥用量是固井作业的重要参数。以往的计算公式均以电测井径为依据，误差较大。本文根据实际固井资料提出了计算水泥用量的新公式，它消除了电测井径不准产生的不确定问题，为准确计算固井水泥用量开辟了一条新途径。 主题词固井水泥计算方法 固井水泥用量的淮确计算可以节约固井费用，避免固井漏失，提高固井质量。常用计算方法有两种，即传统的方法和文献[1]推荐的方法。 1、传统的方法 计算固井水泥用量的传统方法是电测井径环空容积再附加一个百分数。其计算公式为 N=n(1+e) 式中：N——固井水泥用量，袋， n——按电测井径计算的水泥量，e——附加系数，％。 2．文献[1]推荐的方法 经验公式为： N=n十0.1(1500－h)－c 式中：h——封固段长度，m； c——修正系数，袋。当c＜400m时，c＝80袋，当400m＜c＜2000m时，c＝0。 分析(1)、(2)式可知，两个计算公式的实质是相同的，即电测井径计算量再附加一个系数。由于电测井径的淮确性和附加量的经验性，使得两式的计算误差较大，因此有必要对固井水泥用量的计算问题进行深入的研究。本文用回归分析方法得出了新的计算公式，现场应用实例表明其计算精度较高。 新公式的建立 对某一地区相同井深和井眼尺寸的井而言，固井资料中的水泥封固段长度和实际水泥用量能真实地反映井径的变化，即环空容积的大小。鄯善油田∮241.3mm井眼下∮177.8mm油层套管固井的有关数据列于表1。由表1可看出，鄯善油田的水泥附加系数为－44.44—84.62％，波动幅度较大，因此用附加系数的方法计算固井水泥用量显然是
不科学的。 水泥用量主要与封固长度有关，为了找出两者间的关系，拟用最小二乘法，将数据分别代入线性回归、指数回归和乘幂回归这三种基本函数，并求出衡量回归程度好坏的标准差。回归结果列于表2。标淮差的表达式为 式中：n＝数据组数 y =实际值 y=预测值。 i 表1 固井基本数据统计表
中国建材报/2009年/2月/10日/第B01版 机械与装备 水泥粉磨20项新技术的开发应用 中国建材经济研究会水泥专业委员会粉磨专家组组长李宪章 目前水泥粉磨工艺设备的现有技术，都离不开3种方案。第一种方案是开流，主要粉磨设备是利用1台长筒管磨机，将不同硬度的水泥混合物料同时送入磨机内进行粉磨。第二种方案是针对第一种方法存在的出磨水泥混合材过粉磨的现象，采取了圈流粉磨工艺方案，经管磨机排出的水泥粉体被输送至选粉机后，被分离成一种水泥成品，和另一种粗粉被送回磨机再粉磨。这种方法克服了前者的弊病，但也带来新的问题，一方面水泥产品中20μm～40μm的平均粒径明显增多，另一方面水泥熟料被磨成10μm以下的含量极少，水泥的颗粒级配不合理，熟料强度没有最大限度地发挥出来。投资大、施工量大、设备多、工艺复杂、维修量大、操作人员多。第三种方案仍然是开流粉磨工艺，在第一种方法的基础上，在长筒管磨机前增加了预粉磨设备，30万吨以下规模多采用细破碎机，30万吨以上规模多采用滚压机方式，其粉磨方法是各种水泥混合料同时进入预粉磨设备，再输送到管磨机细磨后成为水泥成品，仍然是与开流粉磨工艺相同。虽然台时产量大幅度增加，混合材的过粉磨现象更加剧烈，仍然存在产生静电、包球、吸水性大、石膏脱水、水泥砂浆漂浮物增多等情况。由于混合材的过粉磨耗费了大量的电耗和时间，做了许多无用功。 北票理想机械工程(集团)有限公司在多年从事水泥生产线的工艺设计和设备制造的基础上，不断地总结现有生产工艺设备存在的不足，先后获得9项国家专利和3项省级科技成果，1项企业标准晋升为建材行业装备标准申报成功，还被确定为省级高新技术企业。其中大直径管磨机采用滚动轴承的先进技术已在我国普遍应用。在水泥新标准实施后，北票理想机械公司研究发明，并实践了水泥粉磨系统20项新技术。在水泥生产的粉磨系统中采用了以多点给料、区别粉磨为中心的新粉磨工艺，取代了半个世纪以来不断小改小革的开流粉磨工艺和带选粉机的圈流粉磨工艺。这些技术既保留了开流粉磨水泥颗粒比表面积高的优点，又具备了圈流粉磨工艺产量高、电耗低的优点，既克服了开流粉磨工艺存在的混合材过粉磨现象，又解决了圈流粉磨工艺投资大、设备多、循环负荷大和维修困难等诸多缺点，使水泥生产的粉磨系统工艺及设备进入了一个新的发展阶段。 1.多点给料循环粉磨工艺是水泥粉磨系统的核心技术。 针对现有3种水泥粉磨工艺存在的缺点，北票理想粉磨研究所联合粉磨实验站的技术人员做了大量的研究和实践，新粉磨工艺的中心技术内容是采用对物料进行多点给料循环粉磨工艺，其流程的技术方案是:①将易磨性较差的，如熟料等单独加入循环粗粉磨机进行预粉磨，由于该磨机自身特殊的粉磨特性，能够将粗粉返回到磨前进行，循环粉磨，熟料等较硬物料被粉磨后，出料粒度均匀，细度稳定，为进一步细磨奠定了良好的基础。②将易磨性较好的混合材料和循环粗粉磨机出磨粉状熟料，一起加入到下一台双位进料微粉管磨机的一仓进行细粉磨。③混合材种类中的粉煤灰、石膏粉、矿渣超细粉及粗粉磨机除尘器收下的细粉，由于不能完全达到水泥成品的细度，让其进入双位进料微粉磨机的二仓继续研磨，同时也起到混合、搅拌均匀的目的。 通过对不同硬度、不同粒度的物料在粉磨时采取多点的给料方式加入磨机进行粉磨之后，使难磨的物料磨的时间长，容易磨细的物料在磨机里粉磨的时间短，让各种物料经过粉磨之后达到粒径比较接近，水泥成品粒径分布更加合理，水泥成品中30m～800μm的颗粒中水泥熟料含量明显减少，水泥强度增高，熟料掺加量减少5%～10%。此工艺流程克服了现有粉磨生产工艺存在的多种物料一同直接进入磨机前仓共同粉磨时出现的过粉磨现象。取代选粉机的圈流粉磨工艺，
低密度水泥浆固井技术探讨 （大庆钻探钻井生产技术服务二公司，吉林松原138000） 低密度水泥浆固井技术的基本原理就是利用水泥浆的低密度性质，发挥通过和填充性，对油井的周围进行有效的填充和密闭，由此保证油井的安全。在低密度水泥浆的发展过程中，其比例设计和添加剂的合理使用成为了其发展的主要推动力，而且增加了强度的低密度水泥浆也在实际的应用中获得了成功。 标签：低密度水泥浆；配比设计；应用优势 1 低密度水泥浆固井思路 随着研究层面的拓展，微观力学和宏观力学的研究进一步通过密集堆积的理论，明确了用颗粒材料粒径大小分布调整来提高其宏观力学特性可能。其原理就是通过对混合物质内的固体粒径的大小和分布状况的调整，使之合理分配和混合，让水泥浆的体系具备更加优良的填充效果，而且让各种粒径的材料实现更好的密集堆积效应，增加水泥浆更多的固相，由此增加水泥浆的性能指标。这时低密度高强度水泥浆就应运而生了。其组成不仅仅考虑到了原料的物理性能，也考虑到了水泥浆化学特性。 2 低密度水泥浆的配备设计 在试验的过程中发现，低密度水泥浆的试验效果降低，尤其是强度的变化差异的主要原因就是，高速度的剪切和破碎对水泥造成的影响。因此在低密度水泥的配备的时候，应当控制搅拌器的转速，控制在4000转每分钟，并控制搅拌的时间，这样就可以达到较为理想的试验效果。 研究人员为了使得整个水泥浆系统达到应用的标准，并提高效果，在试验中已经形成了一个系列化的密度配合方案，基本配比的组合形式为：G级石油井水泥，粉煤灰、漂珠、增加稳定剂、水。在实际的应用中通过改变材料的比例和水量来实现对水泥浆密度的调整。按照上面的组合形成的不同密度的水泥浆都可以实现固井要求，例如：试验中采用的60%水泥、25%粉煤灰、15%漂珠、2%外加剂，水：灰7:3，这样产生的水泥浆密度为1.43g/cm。并且利用这一密度的水泥浆对某油田的3口油井进行加固处理，在施工结束后的检测中得到了较好的胶结数据，胶结良好的段占整个井的80%以上。 3 低密度水泥浆的固井技术特性 3.1 低密度水泥浆的稳定性提高 低密度水泥浆在研究和发展中已经逐步过渡到低密度高强度的材料特性上，因此整个水泥浆的体系的沉降稳定性更好，这主要是来自于增强剂的添加，其中
（二）插入法固井工艺 插入法固井工艺一般用于大直径套管固井，是用下部连接有浮箍插头的小直径钻杆插入套管的插座式浮箍（或插座式浮鞋），与环空建立循环，用水泥车通过钻杆向套管外环空注水泥。采用该工艺注水泥能减少水泥浆在套管内与钻井液的掺混，缩短顶替钻井液时间，同时水泥浆可提前返出从而减少因附加水泥量过大而造成的浪费和环境污染。 1. 插入法固井工艺流程 插入法固井工艺套管结构为：插入式浮鞋+套管串（也可以为：引鞋+1根套管+插入式浮箍+套管串）。钻杆串结构为：插头+钻杆扶正器+钻杆串。插入法固井工艺流程:注入前置液→注入水泥浆（见图）→替入钻井液（替入量比钻杆内容积少0.5m3）→放回压检查回压凡尔是否倒流→上提钻杆循环出多余的水泥浆（见图）。 注水泥 水泥浆 钻井液 钻杆 套管 扶正器 插座式浮鞋
下入钻杆,插头插入插座, 注入水泥浆替泥浆结束,起钻循环 2．插入法固井的有关计算 （1）套管串浮力计算 大直径套管固井一般是表层套管固井，要求水泥返出地面，固井施工后，管外环空全部为水泥浆。为了保证套管不被浮起，套管串所受的浮力F f 必须小 于套管串的重量G t 。 套管串所受的浮力F f 的计算公式： F f = S w Hρ s g×10-7 (1) 式中 F f —套管串所受的浮力，kN S w —套管外截面积，cm2 H—浮箍深度，m ρ s —水泥浆密度，g/cm3 g—重力加速度。 套管串重量G t 的计算公式： G t = qH×10-3+ S n Hρ n g×10-7 (2) 式中 G t —套管串重量，kN q—每米套管重量，N/m H—浮箍深度，m S n —套管内截面积，cm2 ρ n —套管内泥浆密度g/cm3 g—重力加速度。 要保证套管串不被浮起，需满足G t ≥F f 。若计算后G t ≤ F f ，必须加重钻 井液，即加大ρ n 的值，以提高套管串的重量G t ，使G t ≥F f 后方可施工。因此， 必须进行钻井液“临界密度”ρ min 的设计。“临界密度”是指替钻井液结束时， 套管串所受的浮力F f 与套管串的重量G t 相等时套管内钻井液的密度。计算方法 是把（1）和（2）式整理后（g取10）即可得出。 “临界密度”ρ min 的计算公式： ρ min =（S w ρ s －q×10-3）/ S n (3) 式中ρ min —临界密度 g/cm3 在做固井设计时，设计替入泥浆的密度ρ s 要大于临界密度ρ min ，实际应 用中，一般按： ρ s =ρ min +（0.1～0.2） （2）钻柱坐封压力的计算 由于插入法固井内管（钻柱）和浮箍的连接是通过插入接头和浮箍插座用插入的方法连接的，所以若不在密封球面与承压锥面之间施加一定的压力，在施工中就会在反向压力的作用下钻具产生“回缩”，造成密封球面与承压锥面之间“脱开”，而失去密封作用。因此，在设计中进行坐封压力的计算是非常必要的。 坐封压力F z 的计算公式为： F z =P max S m ×10-3 (4) 式中 F z —密封球面与承压锥面之间施加的压力（坐封压力） kN
水泥粉磨工艺现状与技术改造分析 发表时间：2019-12-16T13:56:45.630Z 来源：《科学与技术》2019年第14期作者：刘国民[导读] 随着技术的发展以及市场要求的不断提升，摘要：随着技术的发展以及市场要求的不断提升，当前水泥生产工艺得到了较大的创新和发展，极大的提升了水泥的生产质量。水泥作为现代建筑施工中不可缺少的重要原材料，其本身的质量和性质对建筑股工程的施工质量有着重要的影响，因此，进一步优化水泥粉磨工艺，提升水泥生产质量是未来水泥生产行业的发展目标。本文结合实际，就当前水泥粉磨工艺的发展现状进行了分析，就如何实现生产 工艺的技术改革提出了意见。 关键词：水泥粉磨；工艺发展现状；技术改造引言 水泥生产质量与粉磨工艺的应用效果有着较大的关联，粉磨工艺中使用的设备以及工艺效率对生产质量有着重要的影响。当前我国的水泥粉磨工艺发展尚不完善，在生产过程中存在水泥产量低、生产耗能高以及设备体积小等问题，对于水泥生产工作的进行以及水泥的生产质量有着极大的影响。在未来的发展中，相关的技术人员应当注意对水泥的生产技术进行进一步的优化和改造，提高生产质量，满足当前的建设需求。1水泥粉磨工艺发展现状1.1水泥粉磨设备的产能低，耗能高 当前我国水泥生产过程中使用的粉末设备一般是直径3m以下的设备，属于中小型生产设备，生产效率较低，且生产过程中能量消耗大，无法满足当前我国的可持续发展需求。在当前的城市建设中，建筑工程的数量不断增加，对水泥的使用量要求也不断的提升，水泥生产行业的工作压力不断增大。一些生产厂家为了满足工程使用需求，将传统的生产工艺改良为了熟料生产工艺，但是，当前的粉磨设备直径小，运行效率得不到提升，直接影响了生产效率以及生产质量。造成这种问题的主要原因是生产企业的资金不足，且技术能力较差，难以在生产中引入大型的生产机械设备，对生产效率与生产质量产生了较大的影响。同时，许多生产企业对设备的日常管理不足，粉磨工艺对于设备的损耗较为严重，日常缺乏管理会增大设备故障的出现概率，对企业的生产收益有着极大的影响。另外，当前生产设备耗能严重，生产中电能浪费现象成为了水泥生产行业当前亟待解决的问题，与国家的可持续发展要求不相适应。 1.2水泥粉磨产品的质量不够稳定 当前建筑工程中对水泥质量的要求不断提升，工程中对水泥的细度等质量性质的要求不断提升，且国家为了保证建筑工程的规范使用，对于现代建筑中使用的水泥质量性质和参数进行了明确的规定，针对不同类型的产品，对于水泥的比表面积以及筛余进行了规定，这也是指导水泥生产的重要制度要求。在当前的水泥生产过程中，为了提升生产效率对于生产流程进行了随意的改动，由于生产人员的技术实力不足，在改变生产流程的情况之下，水泥的生产细度难以得到保证，生产质量不稳定，难以满足建筑工程使用需求。 1.3水泥颗粒较粗 在水泥生产中，颗粒细度要求不仅有助于提升生产质量，还有效的避免了生产原料的损耗，降低了生产成本。在当前的水泥粉磨工艺使用中，存在水泥颗粒较粗的问题，其不仅影响生产质量，使得水泥材料的结构强度有所下降，还增加了生产中的材料消耗，生产成本有所提升，对企业的生产效益有着较大的负面影响。在未来的生产中，厂家应当注意对水泥颗粒的粗度进行调整，提升水泥的强度，降低生产中的熟料掺量，提升水泥的强度，优化生产配比，保证生产质量的同时降低生产成本。2水泥粉磨工艺的技术改造从上文可以看出，当前水泥粉末工艺的应用上存在较多的不足，生产质量得不到提升，生产销量低，生产成本高，不利于水泥生产行业以及建筑行业的进一步发展。在未来的生产中，水泥生产企业要注意改良当前的粉磨工艺，提升生产效率，降低生产中的材料使用量以及能耗，提升生产质量，保证行业的可持续发展。 2.1合理设计水泥粉磨工艺流程 在水泥粉磨工艺之中，水泥加工借助设备的机械力来完成，因此，在传统的生产中，粉磨设备的日常使用磨损问题较为严重。粉磨设备在生产过程中会借助内部的衬板结构来完成对水泥颗粒的加工处理，借助较大的反应面积提升了生产质量，产生了微米级的水泥粉体，其具备较高的凝活性，可以有效的提升建筑工程的施工质量。当前的粉磨工艺可以分为开路工艺形式和闭路工艺形式，两种工艺形式存在较大的差异，开路工艺在生产中难以对水泥的细度进行控制，因此在未来的生产中，技术人员应当尽量选择闭路粉磨生产工艺，加强对水泥材料细度的控制，提升生产质量。 2.2对物料的控制 传统的球磨生产工艺的生产效率较低，且生产中对设备的损耗较为严重。因此，在未来的生产中，技术人员可以使用预先粉磨的生产工艺，在使用球磨之前进行预先处理，对提升产量和降低能源消耗有着重要的作用。在生产中，技术人员可以借助预粉磨技术来预先处理，降低水泥颗粒进入球磨设备时的粒度，避免球磨设备的损耗。在生产中，进入球磨材料的粒度、水粉笔等对于粉磨设备的运行消耗和能源使用有着较大的影响，较高的含水量会直接影响水泥的粉磨细度，并造成糊球问题，影响生产效率，甚至造成球磨设备的运行故障。在实际生产中，生产技术人员要加强对原材料水分的控制，在生产流程中设置烘干设备，避免原材料含水量过高影响生产质量。除了烘干设施之外，在生产中还需要加强球磨设备的通风处理，避免生产中出现堵塞问题。常见的通风手段包括对球磨的漏风位置进行封堵，加装封闭阀门，对原料的入磨角度进行合理的调整，确保材料在球磨设备中的通畅流动，提升生产效率。 2.3对粉磨设备进行创新改造 在当前的水泥生产中，高效率的球磨生产设备得到了大量的使用。球磨设备在提升生产效率的同时也增加了生产过程中的能源消耗。当前技术人员对生产流程进行了改良，材料在进入球磨之前要进行预处理，降低材料进入球磨时的粒度，降低球磨设备的损耗。但是，预粉磨过程会影响生产流程，导致球磨设备结构与实际生产环节不相适应，影响了生产效率。在未来的生产中，技术人员可以对球磨内部的钢球直径进行优化，降低直径，提升钢球的表面积，优化研磨能力和研磨质量。借助预粉磨技术和球磨设备的创新设计，水泥生产效率和生产质量都得到了较大的提升。 2.4半终粉磨的应用
固井技术基础（量大、多图、易懂） 概述 1、固井的概念 为了达到加固井壁，保证继续安全钻进，封隔油、气和水层，保证勘探期间的分层测试及在整个开采过程中合理的油气生产等目的而下入优质钢管，并在井筒与钢管环空充填好水泥的作业，称为固井工程。 2、固井的目的 1. 封隔易坍塌、易漏失的复杂地层，巩固所钻过的井眼，保证钻井顺利进行； 2. 提供安装井口装置的基础，控制井口喷和保证井内泥浆出口高于泥浆池，以利钻井液流回泥浆池； 3. 封隔油、气、水层，防止不同压力的油气水层间互窜，为油气的正常开采提供有利条件； 4.保护上部砂层中的淡水资源不受下部岩层中油、气、盐水等液体的污染； 5.油井投产后，为酸化压裂进行增产措施创造了先决有利的条件； 3、固井的步骤 1. 下套管 套管与钻杆不同，是一次性下入的管材，没有加厚部分，长度没有严格规定。为保证固井质量和顺利地下入套管，要做套管柱的结构设计。根据用途、地层预测压力和套管下入深度设计套管的强度，确定套管的使用壁厚，钢级和丝扣类型。 2. 注水泥 注水泥是套管下入井后的关键工序，其作用是将套管和井壁的环形空间封固起来，以封隔油气水层，使套管成为油气通向井中的通道。 3. 井口安装和套管试压 下套管注水泥之后，在水泥凝固期间就要安装井口。表层套管的顶端要安套管头的壳体。各层套管的顶端都挂在套管头内，套管头主要用来支撑技术套管和油层套管的重量，这对固井水泥未返至地面尤为重要。套管头还用来密封套管间的环形空间，防止压力互窜。套管头还是防喷器、油管头的过渡连接。陆地上使用的套管头上还有两个侧口，可以进行补挤水泥、监控井况。注平衡液等作业。 4. 检查固井质量 安装好套管头和接好防喷器及防喷管线后，要做套管头密封的耐压力检查，和与防喷器联接的密封试压。探套管内水泥塞后要做套管柱的压力检验，钻穿套管鞋2~3米后（技术套
1.现场水泥浆稠化时间试验温度主要取（井底循环温度）。 2.实际施工时间与稠化时间的关系是稠化时间=现场施工时间+（60~90min）。 3.高温条件下会造成水泥石强度的衰退，采取加入硅粉的办法，控制强度衰退， 硅粉，石英砂被称为（热稳定剂）。硅粉的加入量一般控制在（25%~30%）之间。 4.固井作业，注水泥前所选用的前臵液，要具有良好（相容性）。 5.注水泥顶替过程中，可能发生（U型管）效应。 6.什么是U型管效应？ U型管效应再某种程度上由于注入的水泥浆密度大于钻井液密度，形成套管内外静液柱差，当这种压差超过管内外沿程流动阻力损失时在管内形成了“液柱”的自由落体。 7.使用内管注水泥方法的好处 可以防止注水泥及替泥浆过程在管内发生窜槽。 解决顶替泥浆量过大，时间长问题。 可以防止产生过大的上顶力，防止套管向上移动。 可以保证使水泥返出地面。 节省固井成本，节约水泥用量。 8.正规非连续式注水泥程序？ 第一级按正常套管注水泥方法，注完水泥并碰压后，井口卸压，证实下部浮鞋浮箍工作可靠，水泥浆不回流。则再投入打开塞，打开分级箍注水泥孔眼，可进行第二级注水泥工作。注水泥前可调整处理井下钻井液性能。二级注水泥结束后臵入关闭塞，碰压并使注水泥孔永久关闭。
9.正规非连续式注水泥第一级水泥返深一般距分级箍（200m）。 10.打开塞的下落速度现场一般按照（1m/s）计算。 11.注水泥塞的目的？ 处理钻井过程中的井漏。 定向井的侧钻和造斜。 堵塞报废井及回填枯竭层位。 提供衬管测试工具的承座基础。 隔绝地层。 12．固井后，出现水泥塞的可能原因有哪些？ 钻井液性能不好，石粉沉淀，出现假塞现象； 套管长度与实际长度不符； 浮箍、浮鞋失灵，敞压时管内回流水泥浆； 替泥浆时，泥浆中混有水泥浆。 13. 施工哨子有几声？分别是怎样规定的？ 施工哨子有五声。第一声哨，循环准备哨。参加施工的人员全部到位，注水泥车开始循环，下灰车开始充气；第二声哨，注水泥开始；第三声哨，注水泥结束；第四声哨，替钻井液开始；第五声哨，替钻井液结束。 14.注水泥施工时间、可泵时间、侯凝时间的关系是：施工时间<可泵时间<侯凝时间 15.表层固井的作用？ 1封隔上部不稳定的松软地层和水层 2安装井口装臵，控制井喷 3支撑技术套管与油层套管的重量 4保护淡水。
浅谈水泥粉磨工艺 李纯茂刘骁（云南创兴建材新技术有限公司昆明650000） 摘要：介绍了现行的几种水泥粉磨工艺，并对其优劣作了分析，同时指出分别粉磨将成为水泥粉磨工艺发展的方向。 关键词：水泥；粉磨；工艺 水泥作为大宗建筑材料，在推动国家建设和国民经济发展中起着不可替代的作用，我国仅2009年就消耗了近16.3亿t水泥。而水泥的生产伴随着大量的能源消耗，同时排放大量的CO2影响环境。如何节能减排，在生产成本和社会责任之间如何权衡，成为水泥生产厂家必须面对的问题。 在水泥生产过程中，粉磨系统电耗占整个水泥生产系统电耗的2%~65%（生料粉磨系统电耗约占水泥综合电耗的24%，水泥粉磨系统电耗约占水泥综合电耗的24%），成本占35%左右，因此水泥粉磨工艺对水泥生产效益影响极大。 1现行水泥粉磨工艺简介 目前国内水泥生产的工艺方法较多，根据粉磨设备的选配不同可分为开流粉磨、圈流粉磨和预粉磨，根据原料入磨的工艺选择可分为混合粉磨和分别粉磨。 1.1开流粉磨工艺 开流粉磨工艺是利用管式磨机，将不同硬度、不同大小的混合物料同时送入磨内粉磨。开流粉磨对比圈流粉磨颗粒级配较好一些，强度也较高。但粉磨后的成品水泥中30~80μm的颗粒中混合材的含量约有30%以下，5~30μm的颗粒中混合材的含量约有60%以下，0~5μm的颗粒中混合材的含量约有80%左右。这种粉磨工艺比表面积虽然高但都是由混合材的过粉磨产生的，因此称为假性比表面积。混合材在水泥中主要起物理性能的载体作用，活性度较低，水泥的颗粒形状过细会导致产生静电、包球、吸水性大、石膏脱水等现象。在粉磨过程中过粉磨会耗费大量的电耗和时间，增加无用功。 1.2圈流粉磨工艺 圈流粉磨工艺是把经磨机粉磨之后的粉料输送至选粉设备中分选，细度达到要求的细粉成为水泥成品，粗粉回到磨头二次粉磨。圈流粉磨有利于产品细度和温度的调节和控制，粉磨效率比开流粉磨要高10%～20%左右，成品细度越细优势越明显。但圈流粉磨得到的水泥产品中20~40μm 的平均粒径明显增多，5~20μm以下的平均粒径含量减少，这种方法导致水泥的颗粒级配不合理，熟料强度没有最大限度地发挥出来。 1.3预粉磨工艺 目前我国在2000t/d以上的新型干法水泥生产线中已经普遍采用辊压机与球磨机组成的预粉磨系统（包括循环预粉磨、联合粉磨、半终粉磨等），这是因为辊压机在粉磨效率上几乎是球磨机的2倍左右，有很大幅度的节电效果。辊压机与球磨机组成的预粉磨系统的节电水平因其消耗功率的大小而变化，辊压机每消耗1（kW·h）/t，可使球磨机电耗下降1.8～2（kW·h）/t左右，从而使辊压机和球磨机组成的预粉磨系统的总电耗降低0.8～1（k W·h）/t，节电效果显著。节电效果显著。遗憾的是由于我国工业水平相对滞后，材料工业及制造工艺等问题导致辊压机的辊压只能保持在8MPa左右。料饼打散后比表面积在90~120m2/kg之间，而且粒内没有发生晶格裂变，使整个粉磨系统的电耗与国外相比，仍有一定差距。如果将水泥折合成52.5的纯水泥比较，日本比我国低10（kW·h）/t，印度比我国低7~8（kW·h）/t，因此，我国粉磨工艺节能减排的空间还很大。 2混合粉磨和分别粉磨 2.1混合粉磨工艺 应用技术 59 2010年第3期
水泥工业先进粉磨技术 原刊于ZKG INTERNATIONAL 2003年第3期《水泥－石灰－石膏》 集团公司海外事业部翻译 概要 由于像立磨这样的现代节能粉磨工艺的使用，球磨在水泥工业中的重要性已经开始下降。尤其是联合粉磨工艺的使用使得现有使用球磨的粉磨工艺效率得到了很大的提高，但是工厂的结构却愈显复杂。目前很多新建工厂更青睐于单级粉磨工艺。以下说明阐述了基于不同目的下的市场倾向，并讨论了不同工艺的市场份额。 1. 简介 生料，煤和水泥熟料的粉磨车间可以占据水泥工厂电耗的60-75%，目前基本在95至110kWh/t之间。近100年来具有相对较低效率的球磨主宰了水泥工业的粉磨技术。30年代，随着用于粉磨原料和熟料的立磨的问世，优于球磨的高效率粉磨工艺得到了首次使用。起初立磨通常仅用于粉磨生料和煤。随后在80年代高压粉磨辊磨（辊压机）问世，起初是与球磨机共同运行的，有时可使熟料粉磨的能量消耗减少50%，同时也提高了球磨机产量。在80年代末期，通过立磨配置在球磨机上游被作为“预粉磨设备”的也获得了相同的结果。联合工艺意味着球磨机获得了新生，但同时粉磨工艺也变得复杂起来。随着90年代初期水平辊磨（筒辊磨）的问世，大大地提高了单级粉磨工艺的重要性。多年来，水泥工业产生了许多现代粉磨工艺，有关他们的工艺技术以及市场份额将在下面给予说明。 2. 现代粉磨工艺 水泥工厂中所使用的四种基本原料：生料，煤，熟料和矿渣，必须粉磨到不同的要求细度。产量，原料的易磨性，进料粒度和湿度通常相差很大，因而相应使用球磨机，立磨，辊压机和筒辊磨这四种类型的磨机。图1汇总了2000至2002年间全球新磨机订购情况。共订购了299台磨机，也就是每年100台，其中166台即56%为立磨，32%为球磨机，8%为辊压机，4%为筒辊磨。主要针对的是熟料和水泥粉磨，大约占比例的40%，其次为32%的生料粉磨。