低密度水泥浆体系的研究与应用36页PPT

1.25~1.30g/cm3低密高强水泥浆体系研究与应用李德伟*（中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆固井公司,陕西西安710000）摘要：2019年，油田公司为了保护油层，保护套管的要求，调整了油、气井产建方案，油气井实行全封固，同时对低密度段封固质量及性能提出了更高的要求。

低密度水泥石24h抗压强度达到7.0MPa 以上。

因此，为了解决承压能力低区块难以实施一次上返固井工艺的技术难题，研制出了一种复合减轻剂以及形成了三种低密高强水泥浆体系,使用密度范围为1.25~1.30g/cm3,适用温度范围广泛,具有水泥浆稳定性好、抗压强度高、渗透率低、防气窜能力强、失水量易控制等特点，提高低密度段固井质量，满足甲方产建方案要求。

混灰流程方便，现场施工工艺简单，取得了很好的经济效益。

关键词：1.25~1.30g/cm3；低密高强；水泥浆体系；复合减轻材料；现场应用中图分类号：TE24文献标识码：B文章编号：1004-5716(2021)03-0101-04随着长庆油田对低压低渗透油气藏的进一步勘探和开发，深井和长封固段井的数量也逐年增多，低压易漏井和深井长封固井的固井难点也日趋突显出来。

为避免长封井和易漏井固井施工中出现漏失，并保证固井质量，对固井水泥浆的各项性能提出了更高的要求，特别是在2019年，为了适应新环保法的要求，长庆油田调整了油、气井产建方案，油气井实行全封固，同时对低密度段封固质量及性能提出了更高的要求。

不仅要进一步降低水泥浆密度，还要保证水泥浆在大温差下的各项性能，最大程度地满足油田勘探开发的要求。

1长庆油田低密度水泥浆应用现状目前，长庆油田应用的低密度水泥浆密度范围在1.35~1.65g/cm3之间，难以满足地层承压能力特低的区块的固井要求和固井质量要求。

但该水泥浆密度和低温条件下的抗压强度，还不完全满足长封段固井要求。

1.25~1.30g/cm3低密高强水泥浆体系的研究的完成将有利于保证长庆油田深井和长封固井的固井施工及提高固井质量，改善下部漏失层承压能力；同时随着水泥浆密度的进一步降低，也减少了液柱压力与地层压力的过平衡的程度，尽可能避免了油气层带来的损害；为长庆油田后续开发的需求提供了有利的技术支撑，对固井技术的发展起到积极的推动作用。

人造微珠低密度水泥浆的研究与应用近年来，人造微珠低密度水泥浆逐渐引起人们的关注。

由于其低密度、高强度、防腐蚀及耐高温等优点，得到了广泛的应用。

本文主要介绍人造微珠低密度水泥浆的研究与应用情况。

一、人造微珠低密度水泥浆的组成人造微珠低密度水泥浆主要由水泥、人造微珠和混合材料组成。

其中，水泥是主要的固化剂，人造微珠是浆体的轻质填料，混合材料起到调节浆体含水量，提高流动性的作用。

二、人造微珠低密度水泥浆的制备方法1. 混凝土泵送法将水泥、人造微珠和混合材料按一定比例混合，加入适量的清水，搅拌均匀后将浆料泵送至目标区域，待其凝固后即可得到人造微珠低密度水泥浆。

2. 雾化喷涂法将三种材料混合，经过高速的旋转和喷出之后形成雾状，经过一定时间后在目标区域成型，是一种速度较快、装置简单的制备方法。

三、人造微珠低密度水泥浆的应用1. 海洋油气开采海洋油气开采需要进行岩石固井作业，人造微珠低密度水泥浆可作为海底芯取得固结材料。

2. 防水层加固在建筑工程中，为保证结构的防水性，可使用低密度水泥浆来填充有缝隙的地方，形成防水层，以提高结构的耐久性。

3. 地基沉降补偿在土地沉降严重的地区，为避免建筑物的倾斜和损坏，可使用低密度水泥浆进行灌浆，以补偿地基沉降。

4. 隧道建设在隧道的建设过程中，可使用低密度水泥浆进行钻孔灌浆作业，以加固隧道结构。

四、结论人造微珠低密度水泥浆具有高强度、低密度、防腐蚀以及耐高温等特点，得到了广泛的应用。

其中，主要应用于海洋油气开采、防水层加固、地基沉降补偿以及隧道建设等领域。

随着材料科学研究的不断发展，人造微珠低密度水泥浆的应用前景将会更加广阔。

五、人造微珠低密度水泥浆的优点1. 具有较高强度和韧性，不易破裂或开裂。

2. 低密度，便于搬运和使用，能够降低工作人员的劳动强度。

3. 耐腐蚀，适用于复杂环境，例如海洋油气平台、地下建筑物等。

4. 耐高温，适用于高温环境，例如高温地下隧道、液化天然气(LNG)等。

57为提升油气资源储备，相关企业逐渐将工作重点由陆地的油气资源勘探开采、转移向海洋发展，在海洋深水处具有较为丰富的油气资源，在未来发展中对深水钻井技术会广泛应用，需要使用到超深水低温低密度水泥浆体系进行深水固井支持，因此，相关人员应积极研究超深水低温低密度水泥浆体系的应用。

一、建立超深水低温低密度水泥浆体系的意义相关企业在进行油气田勘探开发时，面对越来越复杂的固井出现问题，例如，复杂井、长封固井段和低压易漏井数量增多，企业需要使用到更先进的现代固井技术以及相应的材料。

建立超深水低温低密度水泥浆体系能有效的解决固井中主要存在的问题。

例如，水泥环高脆性、二界面胶结的质量较差、水泥浆漏失等。

超深水低温低密度水泥浆体系可以针对水泥浆漏失现象，通过降低套管外液柱的压力，实现水泥浆液柱压力与连接的地层孔隙之间的压力差得到降低，有利于通过压力差实现固井的目的，并且使水泥浆滤液、固体颗粒较少的进入到油气层。

为实现这一目标，目前已经有研究成果研发了多种低密度水泥浆体系，在但应用时仍存在一些问题，例如，当降低水泥浆密度之后，相应的水泥石强度也随之降低、水泥浆体会进行收缩等问题，一些严重的问题，导致部分低密度水泥浆体系不能适应低压易漏地层施工条件下的固井要求。

油气资源作为不可再生的能源，相关工作人员在进行开采勘探等工作时，应加强对油气资源的保护重视程度。

通过加强固井技术，提升层间封隔质量，这就需要使用到超深水低温低密度水泥浆体系。

因此，研发低温低密度水泥浆体系具有重要的应用价值，有利于提升长封固井段等油井固井质量，提升相关企业的气油采收率，提升其经济利益。

二、常用低密度水泥浆体系分类常用低密度水泥浆体系种类较多，第一，矿渣低密度水泥浆体系。

在铁矿石在高温环境下冶炼生铁时会产生矿渣，其中主要成分有铁矿冶炼伴生矿物物质、焦碳灰分和助熔剂成分等。

矿渣中的化学成分有氧化硅、氧化铝和氧化钙等，能发生水化反应，当水化反应进一步生成较多的水化产物，帮助水化产物结构转变更加致密化，有利于增加水泥石的强度。

深井低密度水泥浆体系的研究【摘要】本文主要研究深井低密度水泥浆体系，通过对其组成、性能测试方法、流变性、耐温性等方面的研究，探讨其应用前景。

通过实验和分析，发现深井低密度水泥浆体系具有优势，但也存在不足之处。

提出了深井低密度水泥浆体系的发展方向。

通过本研究，有助于深入了解深井低密度水泥浆体系，在钻井工程中的应用价值。

深井低密度水泥浆体系的研究对提高钻井工程效率和安全具有重要意义，对相关学术研究和工程实践具有一定的参考价值。

【关键词】深井, 低密度水泥浆, 研究, 组成, 性能测试方法, 流变性研究, 耐温性研究, 应用前景, 优势, 不足, 发展方向.1. 引言1.1 研究目的研究目的是为了探索深井低密度水泥浆体系在油气井封固中的应用潜力，通过对其组成、性能、流变性和耐温性的深入研究，为优化油气井封固工艺提供科学依据。

具体而言，我们将通过实验测试和分析，探讨深井低密度水泥浆体系在减小井壁渗透压和有效降低地层泥浆压力的能力，以及提高封固质量和封固效果的潜力。

我们将深入了解深井低密度水泥浆体系的制备工艺和影响因素，以及其在高温高压环境下的稳定性和适用范围。

通过研究深井低密度水泥浆体系的应用前景，我们将为油气井封固工艺的改进和优化提供科学依据，从而推动油气勘探开发工作的进步和提升。

1.2 研究背景深井低密度水泥浆体系的研究背景主要包括以下几个方面：一是随着石油勘探和开发的深入，深水和超深水油气藏逐渐成为石油工业的主要开发对象，而深水和超深水油气藏的井深、井压、井温等条件较为苛刻，传统的水泥浆往往无法满足工程需求。

研究深井低密度水泥浆体系具有重要的现实意义。

二是在传统的石油勘探工程中，水泥浆体系在井下封固、加固和隔离油层的工作中起着至关重要的作用。

传统水泥浆在深井环境下往往由于密度过高、硬度过大等问题导致难以应用。

研究深井低密度水泥浆体系对于提高水泥浆的适应性和可靠性具有重要意义。

随着海域油田和页岩气开发的兴起，对深井低密度水泥浆的研究和应用需求也逐渐增加。

超低密度水泥浆体系设计和研究孙富全侯薇靳建洲高永会（中国石油集团工程技术研究院，天津塘沽）摘要欠平衡钻井的发展和某些低破裂压力地层要求固井水泥浆密度低于1.20g/cm3，有些甚至要求水泥浆密度低于1.00g/cm3。

为此，本文引入了超低密度水泥浆的概念；分析了所使用的减轻材料选择依据，提出超低密度水泥浆设计原理，超低密度水泥浆密度可达0.96g/cm3；讨论了超低密度水泥浆稳定性、失水、强度等性能，并对超低密度水泥浆的的综合性能进行试验，试验结果表明其综合性能优良，可以满足各种固井工程的应用要求。

关键词固井超低密度水泥浆紧密堆积水泥浆性能Abstract: under-balanced drilling and some low pressure and circulation-lost formation require cementing slurry density below 1.20 g/cm3. In some cases, slurry density less than 1.00 g/cm3 is also needed. So, the concept of super light weight slurry is introduced in this paper, the choosing rule for the light weight materials is analyzed and the design theory of super light weight slurry is put forward, by which the slurry density can reach 0.96g/cm3. The slurry properties, such as stability, fluid loss, strength development, etc., are discussed in this paper and slurry complex property has been tested. The testing results show the super light weight slurry has excellent complex property, which can fulfill the need of various cementing application.Key words: Cementing Super light weight slurry High packing Slurry property1、前言低密度水泥浆在低压，易漏，低渗等油气层固井中具有广泛的应用，一般密度范围为1.20～1.60g/cm3。

HLC低密度高强度水泥浆体系的研究与应用HLC低密度高强度水泥浆体系是一种新型的水泥浆体系，它具有低密度、高强度、耐久性好、施工方便等优点，因此在各种建筑结构中有着广泛的应用。

一、HLC低密度高强度水泥浆体系的组成HLC低密度高强度水泥浆体系的组成主要包括水泥、轻质骨料、细砂、缓凝剂、抗裂剂和增强剂等。

其中，轻质骨料和细砂的使用可以有效地减少水泥的用量，同时还能增加水泥浆体系的抗裂性。

二、HLC低密度高强度水泥浆体系的性能特点1、低密度：由于使用了轻质骨料，使得HLC低密度高强度水泥浆体系的密度很低，一般在160-185kg/m3之间，能够有效地减轻建筑物的重量，从而减小结构的负荷。

2、高强度：HLC低密度高强度水泥浆体系的强度高于普通水泥浆体系，其抗压强度可达到10MPa以上，抗拉强度可达到1-2.5MPa，从而使得建筑物更加牢固。

3、施工方便：由于HLC低密度高强度水泥浆体系具有较低的密度，在施工过程中能够更加容易地挤出，有利于施工效率的提升，同时还能减小施工难度。

三、HLC低密度高强度水泥浆体系的应用1、轻型墙板：由于HLC低密度高强度水泥浆体系具有低密度和高强度的特性，因此在轻型墙板的制作中有着广泛的应用，能够有效地提高墙板的抗裂性和承载能力。

2、建筑楼板：在建筑楼板的施工中，HLC低密度高强度水泥浆体系可以作为楼板的填充材料，能够有效地减小楼板的自重，从而减小建筑物的负荷。

3、岩土工程：在岩土工程中，HLC低密度高强度水泥浆体系可以用于注浆固结、砂浆加固和填充等方面，能够更加有效地提高工程的耐久性和稳定性。

综上所述，HLC低密度高强度水泥浆体系具有较好的性能特点和应用前景，对于提高建筑物的性能和耐久性具有重要意义，值得进一步研究和应用。

四、研究进展随着人们对建筑结构性质与性能的要求越来越高，HLC低密度高强度水泥浆体系的研究也逐渐深入，尤其在轻质混凝土领域备受关注。

目前，研究者们主要关注以下几个方面：1、材料成分的调整。

78一、漂珠低密度水泥浆性能影响因素1.搅拌速度对密度的影响选用不同细度的漂珠,细度分别为60目、100目、200目,搅拌速度分别为2000～14000r/min,为了能充分打碎漂珠,让水泥浆密度更加均匀,搅拌时间为120s,经过研究发现：（1）随搅拌速度的增大,漂珠低密度水泥浆密度增大。

原因是在搅拌器的高速搅拌下,较大颗粒的漂珠被浆叶打碎,漂珠所占体积相对减小,水泥颗粒更加密实,漂珠的比表面积增大,从而导致低密度水泥浆密度增大。

（2）随搅拌速度的增大,水泥浆流动性变差。

因为漂珠被打碎,固相颗粒的比表面积相对增大,吸水量增大,从而导致水泥浆体逐渐变稠。

（3）搅拌速度低于4000r/min时,水泥浆密度受转速影响较小,密度变化在0.02g/cm3以内;在4000～12000r/min时,密度波动较大,达0.33g/cm3; 大于12000r/min 时,密度波动较小,在0.025g/cm3以内。

（4）在相同的搅拌速度下,漂珠粒径越大,加量越大,水泥浆密度增加量越大,反之水泥浆密度增加幅度就越小。

（5）搅拌速度对漂珠低密度水泥浆密度影响很大,因此,严格控制漂珠低密度水泥浆的搅拌速度，搅拌速度控制在4000r/ min以内。

2.压力对密度的影响用低于4000r/ min的速度搅拌漂珠低密度水泥浆,测量常压下密度，放置高温高压稠化仪内加热、加至预定压力,稳定压力2小时,卸压后取出水泥浆进行测量密度值，实验表明:（1）随着压力增大,漂珠水泥浆密度也增大。

这是因为随着压力增加,部分漂珠被压碎,水泥浆密度增加。

压力小于30MPa,密度变化可控制在0.03g/cm3以内；压力大于60MPa时密度增大幅度更加明显;当达到90MPa时,水泥浆密度增幅达0. 30g/cm3以上;（2）漂珠加量越大,密度越低,其承压能力越差;（3）漂珠细度越细,其承压能力越强,在现场施工中,建议使用细度小于100目的漂珠,以提高漂珠低密度水泥浆的承载能力,确保证浆体的稳定性。