当前位置：文档之家 › 水泥浆胶凝强度与防窜能力间量化关系

水泥浆胶凝强度与防窜能力间量化关系

  • 格式：ppt
  • 大小：398.00 KB
  • 文档页数：38

下载文档原格式

  / 38

合集下载

国内油田调整井固井防水窜技术评述

国内油田调整井固井防水窜技术评述

（） １ 地层压力系统复杂 ： 老区调整井往往都是长期 高压注水开发的主力油藏 ， 由于地层的非均质特性和局 部注采不平衡 ， 原有的地层压力系统 已遭到破坏 。在平 面上地层孔隙压力 自注水井到采油井 的压力变化象一 个横写的“ ” ， ｓ 型 在采油井周 围形 成 了一个压降漏斗 ； 在纵向上则形成 了高压层 、 低压层和常压层并存的多套 压力层系 ， 层间压差大且液体亏空层 和蹩压层并存 ， 易 发生层间互窜。固井时水泥浆 的凝 固过程常处于液体 压力“ 动态” 变化的环境下 ， 固井施工的难度大 ， 质量也
我 国大部分 陆上 油 田均 已进 入 高含 水开 发后期 ， 即
难 以保 证 。
使新开发的油藏也大多采用早期注水开发方式（ 即注采 同步） 保持地层产能。由于开发老区新探 明的地质储量 有限， 为了稳产、 增产 ， 各油 田相继布置了第二套 、 第三 套甚至第四套调整井网， 这使得 国内油 田调整井的钻井 固井数量呈增长趋势 ， 伴之而来的调整井 固井质量问题
维普资讯
２０ ０８年第 ８期
西部 探矿 工程
６ ９
国 内油 田调 整 井 固 井 防水 窜技 术 评 述
黄永洪
（ 江苏石油勘探局钻井处 ， 江苏 江都 ２５ ６） ２２ １ 摘 要： 近年来国内油田调整井钻井数量一直呈增加趋势。开发后期调整井固井作业 中的水窜问题 是各 油田 尚未很 好 解 决的技 术难题 ， 因而严 重地 制 约 了油 田 开发 战略 地 实施 。就调 整 井 固井的技 术 难点、 影响因素、 窜的根 源和防窜材料的作 用机理进行 了讨论 ， 水 对国 内各 油田采取 的防窜工艺措施 和现用抗水窜水泥浆体 系的固井效果和存在问题进行 了分析和评价 。最后 ， 出了防窜材料应具备 提 的特 性和 抗 水 窜水 泥浆体 系的技 术要 求 。 关键 词 ： 固井 ； 调整 井 ； 水泥 浆 ； 胀 ； 窜技 术 ； 膨 防 外加 剂 中图分 类号 ｉ Ｅ ４ 文 献标 识码 ： 文章 编号 ：Ｏ ４ ５ （ Ｏ ８ Ｏ 一 Ｏ ６ 一 Ｏ Ｔ ２ Ｂ １Ｏ— ７６２ Ｏ ）８ Ｏ９ ４ １

多功能防窜水泥浆体系研究与应用

多功能防窜水泥浆体系研究与应用

多功能防窜水泥浆体 系研究与应用
滕 学清－刘 洋 杨成新 郭小 阳 ， 宁 ， ， ， 李
１中 国石油 塔里 木油 田公 司 ， 疆 库 尔勒 ８１０ ；２ “ 气藏地 质 及开 发工 程”国家重 点实验 室 ・ 南石 油大 学 ， ． 新 ４ ００ ． 油 西 四川 成 都 ６ ００ １５ ０
多年 的研 究 发 现 ， 胶凝 强度 发展 速 度 与水 泥 浆 的 静 防窜 性 能 密 切 相 关 ， 提 出 了过 渡 时 间 的概 念 ， 并 以
此 衡 量 静 胶 凝 强 度 发 展 速 度 。 “ 渡 时 间 的概 念 ” 过
最 初 由 Ｔｎｌ ｉｓ ｙ在 １７ ｅ ９ ９年提 出 ， 定义 为 是 一 种水 并 泥 浆 失 去 了传 递 静 液 柱 压 力 能 力 、 于 塑 性 状 态 处 的 阶 段 ［］ ｕｔｎ等 人 定 义 水 泥浆 静 胶 凝 强 度 从 １ １ ０。Ｓ ｔ ０ ｏ ４ ａ发展 到 ２ ０Ｐ 所 经 历 的时 问为 静胶 凝 强度 发 ８ Ｐ ４ ａ 度 过 渡 时 间是气 体 窜 流 的危 险 时 问 ， 缩短 静胶 凝 强
泥 浆 失 重 密 切 相关 ， 当水 泥 浆 柱 无 法 压稳 气 层 时 ， 气 体 可 以通 过 水 泥浆 基 体 窜流 ， 可 以沿着 界 面 微 也 环 隙窜 流 ［９。针 对 基体 内窜 流 问题 ， 以通 过 提 】 ． 可 高 水 泥 浆 抗 窜 阻力 、 短静 胶 凝 强度 过 渡 时 问 、 缩 缩 短气体运移距离 ； 但对 于界 面 窜 流 而 言 ， 小 水 泥 减 沿 着 固井 二 界 面 窜流 。基 于 以上 观点 ， 本文 从 阻 止
１， １ １ 石体积收缩率 ， 能避免微环 隙形成 ， 从而阻止气体 展 过 渡时 间 ［］这 已经成 为 了行 业标 准 。静 胶凝 强

水泥浆的性能及其提高固井质量措施

水泥浆的性能及其提高固井质量措施
水泥浆的性能及其提高固井质量 措施
一、描述油井水泥及水泥浆性能的参数
水泥的性能
★ 自由水 ★ 抗压强度 ★ 安定性 ★ 细度 ★ 稠化时间
水泥浆的性能 (现行)国家和API标准
★ 密度 ★ 自由水(析水) ★ 滤失量(失水) ★ 稠化时间 ★ 流变性能 ★ 水泥石抗压强度 ★ 水泥石渗透率
水泥浆的性能 (原)国家标准
YP，Pa
8.13
6.57
4.37
1.88
0.55
/
/
PV，Pa.s 0.6219 0.5865 0.3344 0.2652 0.2093 0.1421 0.1419
注
水泥浆密度ρc=2.25g/cm3，压力为15MPa。
② 压力的影响
一般情况下，压力对流变性能的影响不如温度 明显。
流变参数 常压 20 MPa 40 MPa 60 MPa 80 MPa 100 MPa
（3）提高稳定性的方法：
提高水泥浆稳定性就是降低游离水量和沉降量， 主要方法是增加浆体粘度和静切力。
增加水泥浆的粘度：减少用水量（增加水泥或 减轻剂或加重剂）、增加固相物细度、加入增粘 聚合物（一般受温度影响大）。
增加水泥浆的静切力（胶凝强度）：一般可加入 AlCl3、 FeCl3和硫酸铝等。应注意的问题：
对于有效封隔地层来说，水力胶结强度比剪切胶结强 度的作用更大。
7、水泥石的渗透率
渗透率是一定压力下，水泥石允许流体通过的特性， 单位μ m2。
一般情况下，对水泥石渗透率不作要求，用于封固 腐蚀性地层应尽量降低渗透率。
三、提高注水泥质量的措施
1、对注水泥质量的基本要求
（l）对固井质量的基本要求 水泥浆返高和水泥塞高度必须符合设计要求； 注水泥井段环空内的钻井液顶替干净； 水泥石与套管及井壁岩石胶结良好； 水泥凝固后管外不冒油、气、水，不互窜； 水泥石能经受油、气、水长期的侵蚀。

混凝土抗压强度与渗透性关系原理

混凝土抗压强度与渗透性关系原理

混凝土抗压强度与渗透性关系原理一、引言混凝土是工程建筑中最常用的材料之一，其性能对于工程的安全和可靠性至关重要。

混凝土的抗压强度和渗透性是两个重要的性能指标，两者之间存在着密切的关系。

本文将从混凝土结构、抗压强度、渗透性等方面进行探讨，分析混凝土抗压强度与渗透性关系的原理。

二、混凝土结构混凝土是一种由水泥、砂、石子等材料按一定比例混合而成的复合材料。

混凝土的结构由水泥凝胶、骨料和孔隙组成。

水泥凝胶是混凝土的主要胶结材料，其强度和耐久性决定了混凝土的抗压强度和渗透性。

骨料是混凝土的主要强化材料，其强度和形状对混凝土的抗压强度和渗透性有着重要的影响。

孔隙是混凝土结构中的弱点，对混凝土的抗压强度和渗透性有着显著的影响。

三、混凝土抗压强度混凝土抗压强度是指混凝土在受到压力作用下的承载能力。

混凝土的抗压强度与水泥的性质、水泥用量、骨料的性质、骨料用量、水灰比等因素有关。

水泥的早期强度和长期强度对混凝土的抗压强度有着重要的影响。

水泥用量的增加可以提高混凝土的强度，但过量的水泥会增加混凝土的收缩和温度变形。

骨料的强度和形状对混凝土的强度有着重要的影响。

骨料用量的增加可以提高混凝土的强度和耐久性，但过量的骨料会增加混凝土的渗透性。

水灰比是指混凝土中水的用量与水泥用量的比值，水灰比的大小对混凝土的强度和渗透性有着重要的影响。

水灰比过大会导致混凝土的收缩和渗透性增加，水灰比过小会导致混凝土的工作性能降低。

四、混凝土渗透性混凝土渗透性是指混凝土中水分和其他物质的渗透能力。

混凝土的渗透性与水泥凝胶的密实程度、孔隙的大小和分布、骨料的形状和大小等因素有关。

水泥凝胶的密实程度越高，渗透性越小。

孔隙的大小和分布对混凝土的渗透性有着显著的影响，孔隙越大、分布越密集，渗透性越大。

骨料的形状和大小对混凝土的渗透性也有着较大的影响，骨料的圆形度越高、大小越均匀，渗透性越小。

五、混凝土抗压强度与渗透性关系混凝土的抗压强度和渗透性之间存在着密切的关系。

水泥浆防窜性能评价实验研究

水泥浆防窜性能评价实验研究
剂+分散剂+消泡剂。
* 收稿日期：2020-10-15
作者简介：毛平（1987-），女（汉族），湖北襄阳人，
助理工程师，
现从事完井技术科研项目工作。
96
2.2
2021 年第 7 期
西部探矿工程
降失水剂对水泥浆体系抗窜能力的影响分析
水化膜，并能形成空间网状结构，通过保持体系稳定性
成膜降失水剂是使用硼酸、硼砂等无机物和 PVA
余丰源,蒋代华,李圣会, 等.同位素示踪技术在土壤硒素转
化中的应用及硒素植物有效性研究进展[J].湖北农业科学,
2020,59(7):11-15.
刘靳,涂耀仁,段艳平, 等.Cu 同位素示踪技术应用于环境领
域的研究进展[J].环境保护科学,2020,46(2):85-92.
韩振华,张燕飞,梁文涛, 等.同位素示踪技术于草地生态水
240
0.170
0.28
152
11.44
34.46
48
0.168
0
680
11.86
170.25
240
0.170
0.75
146.24
7.88
51.39
注：1#配方：水泥+成膜降失水剂+消泡剂；2#配方：水泥+共聚物降失水剂+促凝剂+消泡剂；3#配方：水泥+纤维素降失水剂+促凝
剂+分散剂+消泡剂。
从表 2 中的水泥浆启动压力可知，当水泥浆的静凝
实验仪器和方法
主要实验仪器
常压稠化仪、高温高压失水仪、瓦林搅拌器、水泥
浆静胶凝强度分析仪均为 Qiandele 公司仪器。
水泥为 G 级水泥，聚合物类、纤维素类、成膜类降

纤维水泥浆体系防窜性能研究

纤维水泥浆体系防窜性能研究
纤维水泥浆 ； 静胶凝强度 ； 压强度 ； 抗 防窜性能
中图分类 号 ： ５ ． ＴＥ２ ６ ７ 文献标识码 ： Ａ
Ｓｔ ｄ ｎ ａ ｔ－ ｈ ｎ ｌｎ ｒ ｏ ｍ ａ ｅ ｏ ｉ ｅ ｅ ｅ ｔｓ ｕ ｒ ｕ ｙ ｏ ｎ ｉｃ ａ ｎｅ ｉ ｇ ｐｅ ｆ ｒ ｎｃ ｆｆ ｂ ｒ ｃ ｍ ｎ ｌ ｒ ｙ
文章编号 ：６３５ ０ （ ０６ ０ —０ ６０ １７ —０ ５ ２ ０ ）５０ ４ —４
纤维水泥浆体 系防窜性能研究
何树 山 ， 一 ，步玉环 ，王瑞和
（． １ 中国石油大学 石 油工程学院 ， 山东 东营 ２ ７ ６ ； ． ５ ０ １ ２ 吉林石 油集 团有限公 司， 吉林 松原 １８ ０ ） ３ ０ ０ 摘要 ： 针对 固井过程 中的气窜问题 ， 对纤维 水泥浆 的防窜性 能进行 了实验 研究 。结 果表 明 ， 维水泥浆 的静胶凝 强 纤
维普资讯
２０ ０ ６年 第 ３ ０卷 第 ５期
中国石油大学 学报 （ 自然科学版）
Ｊ ｕｎ ｌ ｆＣ ｉａＵｎｖ ｒｉ ｆＰ ｔｏｅ ｍ ｏ ｒ ａ ｈｎ ｉｅｓ ｙｏ ｅｒｌｕ Ｏ ｔ
Ｖｏ ． ０ Ｎｏ ５ １３ ． Ｏｃ ． ０ ６ ｔ２ ０
度 提高速率 比无纤维水泥 的快 ， 而且静胶凝强度达到一定值之后其抗压 强度会迅 速增大 ， 有利 于固井作业完 成后水
泥浆 的快速凝结 ， 防止气窜的发生 ； 纤维水泥浆与无纤维水 泥浆 的稠化时 间相差较小 ， 且直 角化性能理 想 ； 维长度 纤 为 ３０ １ ０ ｎ 掺量为 ０ １ ％－０ ３ ５ ０ｔ 、 ４ ａ ．２ － ． ％的纤 维水 泥浆体系具有较低的水泥浆 防窜性能 系数 ， 以有效地提 高水 泥 可
ｏ ａ ｈ ｎ ｅｉ ｇ ｆｇ ｓｃ ａ ｎ ｌ ．Ｆｉｅ ｅ ｎ ａ ｓ ｒｏ ｈｃ ｅ ｉ ｇ ｔ ｔ ｍｅ ｔ ｔ ｏ ｔ ｉ ｅ ｎ ｈ ｗｓａ ｄ ｌ ｉ ｈ — ｎ ｌ ｎ ｂ ｒｃ ｍｅ ｔｈ ｓｌ ｓ ｅｒ ｒｉ ｔ ｉｋ ｎ ｎ ｉ ｗｉ ｃ ｅ ｎ ｍｅ ｈｅ ｎ ｈ ｕ ｂ ｒａ ｓ ｏ ｎ ｉｅ ｇ ｔａ ｇ ｅ ｗｉ ｆ ｄ ａ ｒ ｔ ｉ ｅ ｉｇｐ ｒ ｒ ｎ ｅ ｈ ｃ ｎｎ ｅ ｆ ｍａ ｃ ．Ｆｉｅ ｅ ｎ ｌｒ ｙ ｓ ｏ ｗ ｎ ｉｃ ａ ｅｉ ｇｃ ｅ ｆ ｉｎ ｓ ｔ ｂ ｒ ｅ ｇ ｈ ｏ ５ ｋ ｏ ｂ ｒｃ ｍｅ ｔｓ ｕ ｈ ｗｓｌ ａ ｔ ｈ ｎ ｌ ｏ ｆ ｃ ｔ ｈ ｆ ｅ ｎ ｔ ｆ ０～ １ ０ ｔ ａ ｄ ｏ — ｎ ｉｅ ｗｉ ｉ ｌ ３ ０ｐ ４ ｍ ｎ ｆ ｅ ｒ ｐ ｒｉｎ ｏ １ ｉ ｒｐ ｏ ｏ ｔ ｆ ｂ ｏ ０． ２％ ～ ０． ３％ ．ｗｈ ｃ ａ ｆ ｃｅ ｔ ｎ ａ ｃ ｈ ｎ ｉｃ ａ ｎ ｌ ｇ ｐ ｒｏ ａ ｃ ｆｃ ｍｅ ｔｓ ｒ ｙ ｉｈ ｃ ｎ ｅ ｉｉｎ ｌ ｅ ｈ ｎ ｅ ｔ ｅ ａ ｔ ｈ ｎ ｅｉ ｅ ｒ ｎ ｅｏ ｅ ｎ ｌ ｙ — ｎ ｆ ｍ ｕ ． Ｋｅ ｒ ｓ ｉｅ ｅ ｎ ｌ ｒｙ；ｓ ｉ ｅ ｔｅ ｇ ｈ；ｃ ｍｐ ｅ ｓｖ ｔｅ ｇ ｈ ｎ ｉ ｈ ｎ ｅｉ ｇ ｐ ｒｏ ａ ｃ ｙ ｗｏ ｄ ：ｆ ｒｃ ｍｅ ｔ ｕ ｒ ｂ ｓ ｍｔ ｇ ｌ ｒ ｎ ｔ ｃ ｓ ｏ ｒ ｓｉ ｅｓ ｒ ｎ ｔ ；ａ ｔ ｃ ａ ｎ ｌ ｅ ｒ ｎ ～ ｎ ｆ ｍ ｅ

短候凝防窜水泥浆体系作用机理与技术优势分析

短候凝 防窜 泥 浆体 系
作用机 理 与技术优势 分析
孙兴华
（ 胜利石油工程有限公司黄河钻井总公司固井公司 山东 ・ 东营 ２ ５ ７ ０ ６ ４ ）
摘 要 针对常规水泥浆体 系的性能缺 陷， 结合短候凝 防窜水泥浆体 系性 能要 求， 分析其作用机理 － ９技术优势 ， 从而
短候凝 防窜水 泥浆体 系 固井技术 作用机理 为现场 固井施工提供理论 与技术参考 。 关键 词
中 图分 类 号 ： Ｔ Ｑ１ ７ ２ 文献标识码 ： Ａ
１ 常规水泥浆体系的性能缺陷 物薄膜及 提高水相粘度来达到 降低失水的 目的。 １ ． １常规水 泥浆 水化 过程 中有 自由水 的析 出 ３ ． ３旱 强 剂 （ Ｓ Ｇ－ Ｚ Ｑ Ｊ ） 水泥浆在深入 水化过程 ， 会有过多的配浆水 的析 出， 分布 水泥浆 内加入早强剂可 以缩短稠化时间，加速水泥凝结 于环状水泥柱体（ 在两个交界面上） ， 聚集成无数细小水流 ， 因 及硬化 ， 提高水泥石 早期 强度 。 重力差 ， 水流会沿轴 向方 向向上流动， 不断聚集成更 大的水流 Ｓ Ｇ。 Ｚ Ｑ Ｊ 是 由无 机 早 强 材 料 改 性 而成 ， 为 白色或 略带 灰 色 即水 带 ， 使 它们 降低 了对 地 层 的压 力 ， 从而引发地层水、 气 流 粉末 。它 的作用机理是通过改变水泥水化 时的离子浓度 ，与 窜。 水泥熟料水解 出来 的氢氧化钙发生化 学反应 ，加速 了水泥中 １ ． ２水 泥浆 固结 后 的体 积 收 缩 石 膏体系 的水化速度 ，从而缩短水泥浆稠化时 间。另外早强 水泥浆在凝结硬化过程中， 虽然 固相体积在不 断增 多， 但 剂 加 速 了 Ｃ Ａ 的反 应 和 钙 矾 石 的生成 ， 使 水 泥 石 的 结 构致 密 ， 由于失水和 自由水的析 出， 失去 的液相体积 比增加的固相还要 达 到 早 强 的 目的 。 多， 因而， 总体积 的绝对 体积是减少 的。通过实验测量对 比水 ３ ． ４晶格 膨 胀 剂 （ Ｓ Ｇ－ Ｐ Ｚ Ｊ ） 泥浆 与水泥石 的体积 ， 有４ ． ４ ８ ％的差值 ， 致使水泥浆这种 固结 在 井 内条件 下 ， 由于 受到 套管 和地 层 的限制 ， 掺有 膨胀 剂 的 后体 积 收 缩 的特 性 也为 地层 水 窜提 供 了一 定 的通 道 。 水 泥水 化后 可产 生 轻度 膨胀 ， 可 堵塞 环 空微 环 隙， 改善 水泥 石 内 １ ． ３ 防 窜性 能差 部结构， 减 小 水泥 石 渗透 率 ， 提 高水 泥 石双 界 面 的胶 结质 量 。 常规水泥浆体 系在 孔隙压力 下降时，浆体 内压力突然增 Ｓ Ｇ ． Ｐ Ｚ Ｊ 的 是 由镁 、 钙 的氧 化 物 、 硫 酸 盐 和 碳 酸 盐 以适 当 加， 说 明此时气体 己窜入水泥浆内。因此防窜能力差。 配 比混 合 而 成 。 为 灰 白色粉 末 ，易溶 于 水 。它 的 作 用 机 理 是 ２短候凝防窜水泥浆体系 的性能要求 Ｍｇ 和Ｃ ｇ 扩散 到 大 孔 中 结 晶 ， 起 充 填 孔 隙 的作 用 ， 部分 Ｍｇ ２ ＋ 水泥浆体系必须具有在低温条件 下速凝 、 早强的特 点， 稠 和 Ｃ ａ ２ 就 地 形 成 细 小 的 氢氧 化 物 晶体 。这 些 结 晶 态 物 质 在 水 化时间短， 水泥石早期强度大 ； 具有 一定塑性 能力 ， 防止疏松 化 过 程 中生 成 水 镁 石 、 羟钙 石 和 钙 矾 石（ ＡＦ ｔ ） ， 并 伴 随较 大 的 体 地层漏失； 应具备低渗透特性， 从液态转变为固态的过渡期内， 积膨胀， 其膨胀量分别为水化反应前 固体体积 的 ２ ． １ ９ 倍、 １ ． ９ ８ 能够 减 少 水 泥 浆 的透 气 性 和 降低 水 泥 石 的 渗 透 率 。防 止 地 层 倍 和 ２ ． ２ ９倍 。 因此 可 以起 到 提 高 水 泥 石 强 度 和 降 低渗 透 率 的 动态干扰水泥石胶结 的影响 ，并有效减少地层流体对水泥石 作 用 。 的腐 蚀 。具 有 低 滤 失量 。系 具 有 良好 的 沉 降 稳 定 性 和 零 游 离 ３ ． ５ 增韧剂（ Ｓ Ｇ— Ｚ Ｒ Ｊ ） 液 。具有一定 的微膨胀特性 。 ３短候凝防窜水泥浆体系作用机理 ３ ． １ 分散 剂（ Ｓ ｔ． Ｊ Ｚ Ｊ ）

对水泥浆失重与胶凝强度之间关系的新认识


摘
要 ：在 Ｓｂｎ ａｉ ｓ水泥浆 失 重计 算模 型 中 ， 泥浆 失 重与 胶凝 强 度之 间 为一 线 性 关 系。本 文 通 过对 该 关 系进 水
行 理论 分析 和实 验研 究 ， 现 了该关 系存 在 的不 足 ， 通 过 大量 的水 泥 浆失 重 实 验 结 果进 行 了验 证 。研究 结 果 表 发 并
维普资讯
・
８ ・ ０
钻
采
工
艺
２０ ０ ２正
５ ０
机 理 ， 未 考 虑 水 泥 浆 组 分 、 观 结 构 、 观 性 能 对 而 微 微
水 泥 浆 失重 规 律 的 影 响 。 本 文认 为 ， 于水 泥浆 失 重 ， 必 要 结 合 水 泥浆 对 有
２ 水 泥 浆有 效 浆柱 压 力 测量 装 置 ．
在 水 泥 浆 凝 结 过 程 中 ， 于 水 泥 浆 胶 凝 结 构 的 由 逐渐形成 ， 其有 效 浆 柱 压 力 不 能 用 一 般 流 体 的传 质 传压方式进行传递 ， 因此 ， 法 用 常 规 方 法 测 量 水 泥 无 浆 在 凝 结 过 程 中 的有 效 浆 柱压 力 。 本 文 用 具 有 高 渗 透 、 变 形 特 性 且 充 满 液 体 的 强 海 绵 做 水 泥 浆 柱 和传 压 液 体 的 连 通 、 隔离 介 质 ， 可 既
研究 予以明确 。
坏 的 能 力 ， 是 水 泥 浆 的胶 凝 强 度 。装 置 在 模 拟 水 就 泥浆 静 态 胶 凝 的 条 件 下 ， 过 测 量 破 坏 浆 体 结 构 所 通 需 要 的力 来 测 量 水 泥 浆 的 胶 凝 强 度 。 测量 时 ， 片从左 至右缓慢 切 割浆 体 （ 刀 Ｖ≤０．６ ６ ａ ｒｎ ， ｒ ／ ｉ）所 受 阻 力 的 大 小 即 反 映 了 浆 体 结 构 力 的 ｍａ 强 弱 ， 过 转 换 即可 求 出 水 泥 浆 在 凝 结 过 程 中 的 胶 通 凝强度 。

水泥浆的性能及其提高固井质量措施


THANKS
谢谢您的观看
03
提高固井质量的水泥浆性能优 化措施
优化水泥浆的配方与配比
选用优质原材料
选择高强度、低水化热的水泥熟料，以及具有适当粒度和级配的 骨料。
优化水泥熟料与骨料的配比
通过实验确定最佳的水泥熟料与骨料的配比，以提高水泥浆的抗压 强度和耐久性。
控制水灰比
水灰比是影响水泥浆性能的重要因素，通过调整水灰比可以控制水 泥浆的流动性和稳定性。
水泥浆的性能及其提高固井 质量措施
汇报人： 2023-12-15
目录
• 水泥浆的基本性能 • 水泥浆在固井工程中的应用 • 提高固井质量的水泥浆性能优
化措施 • 水泥浆性能对固井质量的影响
及实例分析 • 未来研究方向与展望
01
水泥浆的基本性能
水泥浆的组成与分类
组成
水泥、水、外加剂、混合料等。
分类
05
未来研究方向与展望
进一步优化水泥浆的配方与配比研究
总结词
优化水泥浆的配方与配比是提高固井 质量的关键。
详细描述
通过对水泥浆的配方与配比进行精细 化研究，可以针对性地改善水泥浆的 各项性能指标，如流动度、稳定性、 抗压强度和耐久性等，从而提高固井 质量。
提高水泥浆流动性和稳定性的新技术研究
总结词
水泥浆在固井工程中的主要作用
保护油气层
通过在井壁和套管之间注入水泥 浆，可以有效地保护油气层，避 免开采过程中其他地层流体对油
气层的侵害。
封隔不同地层
水泥浆可以将不同地层封隔开来， 避免地层间流体相互渗透和窜通， 从而保障油气井的稳定生产。
提高井筒质量
水泥浆可以加固井筒，提高井筒的 抗压能力和稳定性，从而延长油气 井的使用寿命。

防气窜固井水泥浆体系研究

防气窜固井水泥浆体系研究时培忠【期刊名称】《《能源与环保》》【年(卷),期】2018(040)010【总页数】3页(P23-25)【关键词】油气井; 固井; 气窜; 水泥浆【作者】时培忠【作者单位】长江大学湖北武汉430100【正文语种】中文【中图分类】TE2450 引言油气井在注水泥之后，当环形空间内的液柱压力与地层流体的压力之间存在不平衡时，会导致地层中的流体进入到环形空间内，产生纵向流动。

在固井操作中，一般将气窜的情况分为初次气窜和二次气窜两种。

初次气窜是指在固井作业期间或者固井完成后的短时间内所发生的气窜现象。

环空气窜现象是影响固井质量的一个重要因素，发生环空气窜后会导致地层与水泥浆与套管间存在缝隙造成井口冒油冒气，影响油气井的正常生产，甚至会导致油气井的报废［1-3］。

D区块在钻井至5 967 m时开始遇到气侵异常现象，到6 777 m共钻遇8套气层。

根据D区块情况，针对气层尾管固井，考虑使用防气窜水泥浆体系针对D区块进行封固。

为了保证D区块的固井效果，需要针对D区块的地层优选出相应的防窜胶乳水泥浆体系［4］。

1 防气窜水泥浆体系研究1.1 胶乳加量对水泥浆常规性能的影响胶乳水泥浆是具有最好防窜效果的水泥浆体系，因此，研究以胶乳水泥浆为主体。

在室内，结合D区块的实际固井设计，为达到更好的防窜作用，在胶乳水泥浆体系中加入MX孔隙支撑剂。

在水泥浆中加入丁苯胶乳，能够提高水泥环的抗气窜、抗腐蚀性能，保证固井质量。

通过室内研究，不同比例下的胶乳含量对水泥浆体系性能的影响结果见表1，胶乳加量对水泥石力学性能的影响见表2。

表1 胶乳加量对水泥浆体系性能的影响Tab.1 Effect of latex addition on the performance of cement slurry system胶乳/% φ600/φ300 φ6/φ3 API失水量/mL 稠化时间/min 0 216/108 4/3 74．2 236 2．5 221/128 2/2 64．6 241 5．0 223/131 7/4 59．4 252 7．5 225/136 7/6 53．0 244 10．0 217/1298/6 44．0 235 12．5 212/136 9/7 25．4 263 15．0 226/136 9/8 20．0 251 17．5 235/142 10/8 18．6 249 20．0 245/155 12/10 15．3 243表2 胶乳加量对水泥石力学性能的影响Tab.2 Effect of latex addition on mechanical properties of cement stone加量/% 抗压强度/MPa抗冲击强度/(kJ·m －2)剪切强度/MPa 拉伸强度/MPa抗窜能力/(MPa·m －1)0 36．8 1．78 3．52 0．26 9．4 2．5 36．2 1．83 3．98 0．32 10．8 5．0 35．8 1．93 4．23 0．38 11．3 7．5 33．8 1．98 4．63 0．42 12．2 10．0 27．3 2．04 4．88 0．51 14．1 12．5 26．5 2．12 5．02 0．58 14．9 15．0 22．8 2．14 5．11 0．63 15．8 17．5 22．3 2．20 5．16 0．58 15．6 20．0 21．2 2．23 5．08 0．61 15．2配方:G级水泥 +35%硅粉 +淡水 +2．5%CJ56L胶乳稳定剂+6%CG88L降滤失剂+3%CF44L分散剂+3%MX+1．33%H63L缓凝剂+1%CX66L消泡剂+胶乳(0% ～20%)。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
水泥浆胶凝强度与防窜能力间 量化关系
绪论
1.3防窜研究的过程及成果
工艺 措施
水泥浆 性能
统
国计 外规
律
窜
国 内
流 机
理
GFP SRN GFP•SRN CCGM GFP/SRN
SWPI
Pp>Pe+Pr
绪论
1.4窜流还存在的原因
（1）固井作业所面临的工况越来越恶劣； （2）窜流的形成还有更深层、本质因素； （3）评价方法不能满足客观评价水泥浆针
窜流发生机理研究
3.4窜流发生机理
注水泥过程中: Pp<Pe+Pr ;不窜
凝固 Pe
过程中
Pp - Pe
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
不窜
<Pr
Pr
Pp - Pe
窜流
>Pr
当且仅当 Pp - Pe >Pr 时;窜流才会发生
窜流发生机理研究
3.5窜流发生机理研究结 论
能够预测关系式的状态，就能预测窜流的发生与否； 防窜能力评价方法应该以窜流发生条件为基础；
注意：
水泥浆水化反应的不可逆性，在测量参数随 时间的变化时，要求实现不破坏连续测量
实验装置
2.2重新研制的实验装置
窜流实验装置； 胶凝失重测量装置； 气侵阻力测量装置； 胶凝强度测量装置；
实验装置
目的：研究窜流的 发生过程 难点：水泥浆易堵 塞窜流介质入口 解决办法：从底部 灌浆
2.3窜流实验装置研制
时间（min）
图4-8.胶凝强度发展曲线
4.3对影响因素研究的结论
深层因素
胶凝强度 Pe +Pr
膨胀性能
条件关系 式的状态
窜流发 生与否
防窜新方法
胶凝强度
水化收缩 取 代
4.2对影响因素的实验研究 （2）胶凝强度与气侵阻力的关系
实验结果
气侵阻力(cm水柱)
120
配方9
100
80
60
40
20
0 0
50
100
150
200
250
300
胶凝强度(Pa)
图4-6.胶凝强度与气侵阻力2
4.2对影响因素的实验研究 （2）胶凝强度与气侵阻力的关系
实验结果分析：
Pr ( 0 )
0.05
配方4
0.045
配方5
配方7
0.04
0.035
0.03
0.025 0
50
100
150
时间（min）
图3-3.水泥浆失重曲线（3个配方）
300 配方4
250 配方5 配方7
200 最大浆柱有效压力
150
100
50
0
0
50
100
150
200
时间（min）
图3-4.水泥浆气侵阻力实验结果
证实了窜流发生的条件关系式
浆柱有效压力(MPa)
0.05 配方3
0.04
0.03
0.02
0.01
0
0
50
100
150
200
胶凝强度(Pa)
图4-2.胶凝强度与失重1?
4.2对影响因素的实验研究 （1）胶凝强度与失重的关系
实验结果分析：水泥浆失重机理
0Pa 胶凝 强度
水化 收缩
50Pa 胶凝悬 挂失重
50Pa 絮凝 结构
初凝前 结晶 结构
气侵阻力与胶凝强度之间成带截距的线形关系， 其原因在于胶凝强度越大 ，窜流介质破坏浆体结构 进入浆体的阻力越大。
4.2对影响因素的实验研究 （3）膨胀性能的防窜作用
实验结果分析：
膨胀性能有助于维 持井底有效压力，有 利于防窜。
浆柱有效有效压力(KPa)
50 原浆 膨胀浆体
40
30
20
10
0 0 50 100 150 200 250 300 350 时间（min）
难点：实现不破坏连 续测量
解决办法：用薄刀片 从左至右一次性测量。
测量原理：通过测量刀片破 坏浆体结构时的阻力来测量 胶凝强度。
装置示意图
实验装置
2.6胶凝强度测量装置研制
（3）创新点
①测量方法上实现了不破坏连续测量。
测量及测量中的计算简单可靠。
可进行80摄氏度以下的加温测量。
窜流发生机理研究
3.1气体窜流实验现象
对具体井况防窜能力的需要。
绪论
1.5论文目标及假设条件
目标：
找到窜流形成更深层次、本质的原因，找到
防止窜流发生的突破口。
建立能客观预测水泥浆防窜能力的评价方法。
假设条件： 顶替良好。 水泥浆体系稳定。
实验装置
2.1需要测量的参数及注意事项
参数： 胶凝强度；
水泥浆膨胀性能；
水泥浆失重及失重曲线；
气侵阻力。
装置示意图
实验装置
（1）研制
目的：测量浆柱有效 压力。 难点在于：真实地传 递出浆柱有效压力。 解决办法：用渗透率 高、弹性好的海棉做 隔离层。
2.4失重实验装置研制
装置示意图
实验装置
2.4失重实验装置研制 （2）创新点
①使传压介质与浆柱连通，测量到真实的有 效液柱压力；
②增加失重浆柱的长度，使用精密压力表， 提高了装置的测量精度； ③该装置可用于高温常压测量；（<80C）
随胶凝强度的增加，气体侵入方式的变化
对浆体结构的破坏、侵入为力学行为
窜流发生机理研究
3.2水窜流过程
破坏方式：与气体为 窜流介质时基本相同
渗流
作用机理：与气体为 窜流介质时稍有不同， 水的浸润作用明显。
浸润破坏示意图
窜流发生机理研究
浆柱有效压力(MPa)
气侵阻力（cm水柱）
3.3非膨胀浆体失重和气侵实验结果
防窜的途径，增加Pe +Pr。
影响窜流发生的深层因素
4.1对影响因素的理论分析
水泥浆静胶凝特性 延迟胶凝特性 触变性能 膨胀性能 体系稳定性 提高顶替效率因素
胶凝强 度发展
气侵 阻力
井底有效压力 注水泥设计 工艺措施
影响窜流发生的深层因素
4.2对影响因素的实验研究 （1）胶凝强度与失重的关系
实验结果
实验装置
（1）研制
目的：测量气侵阻 力曲线。 难点：实现不破坏 连续测量。 解决办法：用浆筒分 隔浆体，每个浆筒单 独测量。
2.5气侵阻力测量装置研制
装置示意图
实验装置
2.5气侵阻力实验装置研制 （2）创新点
改变窜流介质入口位置，真正测量浆体结 构被破坏时的气侵阻力。
可进行恒温测量（<80C） ，并实现不
图4-1.原浆和膨胀浆体失重对比实验
4.2对影响因素的实验研究 （4）胶凝强度自身的发展规律
三个阶段: 0--50Pa 50-150Pa 250--
与水泥浆水化反应的 阶段性特点是相符的
胶凝强度(Pa)
1200
配方10
1000
配方11
配方12
800
配方13
600
400
200
0
0
50
100
150
200
破坏连续测量。
利用连通器原理改进测量部分，使测量精 度得到大幅度提高。
实验装置
2.6胶凝强度测量装置研制
（1）
过去的测量方法
旋转粘度计法 浮筒法 旋转法 金属片法
不足：不能或难以实 现不破坏连续测量
共同点：测量原理上 都把胶凝强度转化为 阻力进行测量
实验装置
2.6胶凝强度测量装置研制
（2）研制
目的：测量胶凝强度 曲线