低密度水泥浆固井技术探讨

泡沫水泥浆固井技术前言油田常用的低密度水泥浆基本上可分为四类，即：1、用搬土控制自由水的搬土水泥浆，密度可控制在1.45g/cm3以下，但是这种水泥浆体系水灰比较高、抗压强度低，在使用上受到限制。

2、添加火山灰、硬沥青等低密度添加物的低密度水泥浆。

3、添加强度高、较低密度的漂珠配制漂珠水泥浆。

4、添加发泡剂和稳定剂，并充入空气或氮气的泡沫水泥浆。

从水泥本身讲，用提高水灰比的办法使水泥浆密度降到1.26g/cm3是非常不成功的。

1978年以后开始使用了两种新型的超低密度水泥浆，两者都以气体作为低密度的添加物，其中之一是气体充填于硬的、耐压空心漂珠内，有些空心漂珠水泥浆的密度比清水还低。

第二种是具有独特流变性能的泡沫水泥浆，这种剪切强度很高的水泥浆即使在很高的速度梯度下也可保持很好的流变性能，有利于提高水泥浆的顶替效率，这种新型材料的推广应用在地面建筑上已使用多年了。

一、泡沫水泥的基本性能1、性能稳定其气体能够均匀地分散在水泥浆中，不聚集，不上浮，形成的气泡保持相对稳定，满足固井要求。

2、抗压强度泡沫水泥在不控制失水的条件下，抗压强度较高；加入降失水剂后，失水控制较好，但强度降低较大。

在水力压裂作业时泡沫水泥的抗压强度虽低，但并不增加水泥环裂缝出现和发展的危险。

在套管试压和压裂作业时井内高压在水泥环处所产生的应力是拉应力，水泥环承受拉应力的能力主要取决于水泥机械性能（杨氏模量和波松比）及抗拉强度。

水泥石的抗压强度作用很小。

3、导热性水泥石的导热系数随水泥浆密度的降低而降低。

泡沫水泥的隔热性优于常规水泥。

4、可塑性泡沫水泥可塑性好，当套管承受压力时它可以变形，且不会像常规水泥那样出现破裂。

泡沫水泥的可塑性一般比普通水泥至少大一个数量级，而价格比纤维水泥要经济。

目前，泡沫水泥浆以其成本低、密度低、强度高、替浆泵压低、隔热性能好等优点日益受到人们的重视。

二、泡沫水泥的应用泡沫水泥可以解决一系列钻井时发生的问题，其中包括：1、对于普遍存在着的裸井眼段较长，而且存在漏层的深井套管来说，使用等于或小于钻井泥浆密度的泡沫水泥浆一次注水泥，较双级或多级注水泥经济而有效。

超低密度水泥浆固井技术在煤层气井中的应用
超低密度水泥浆固井技术在煤层气井中的应用
敬倩;王海升;强明宇
【期刊名称】《中国石油和化工标准与质量》
【年(卷),期】2018(038)004
【摘要】煤层气井具有:井身浅、井底温度低、力学稳定性差等特点,采用常规水泥浆固井常出现稠化时间长、流动性差、失水量大、易污染、易发生气窜等问题.因此,试验超低密度水泥浆固井技术,以便实现低压固井,达到保护储层的目的则显得十分有必要.本文以山西晋城某区块13口试验井为例,介绍了超低密度水泥浆固井技术在煤层气井中的应用及取得的成果,希望可以为煤层气开发井固井工程提供一定的借鉴及思考.
【总页数】2页(185-186)
【关键词】煤层气井;固井;超低密度
【作者】敬倩;王海升;强明宇
【作者单位】中海油能源发展股份有限公司山西分公司,山西晋中030600;中海油能源发展股份有限公司山西分公司,山西晋中030600;中海油能源发展股份有限公司山西分公司,山西晋中 030600 【正文语种】中文
【中图分类】TE256
【相关文献】
1.适合煤层气井固井的低密度水泥浆体系 [J], 李明; 齐奉忠; 靳建洲; 于永金
2.超低密度早强水泥浆在天然气井固井中的应用[J], 魏周胜; 王文斌; 陈小荣; 韩湘义; 冯旺成; 肖纪石。

深井低密度水泥浆体系的研究
深井低密度水泥浆体系是指在深井钻井中使用的一种具有特殊性能的水泥浆体系。

由
于深井钻井的特殊环境，传统的水泥浆体系常常不能满足需求，因此需要对深井低密度水
泥浆体系进行研究和优化。

需要考虑深井环境下水泥浆的密度。

深井钻井中，常常需要使用低密度的水泥浆来填
充井眼，以减轻地层压力。

研究者需要寻找合适的添加剂，来降低水泥浆的密度，并且保
持其良好的流动性和硬化特性。

深井环境对水泥浆的温度也提出了很高的要求。

深井钻井中，水泥浆会受到高温的影响，因此需要研究耐高温的水泥浆体系。

研究者需要选择耐高温的材料，来保证水泥浆在
高温环境下的稳定性和硬化性能。

深井钻井中常常遇到高岩性地层，这对水泥浆的黏度和流动性提出了更高的要求。

研
究者需要寻找添加剂或改变配方，来提高水泥浆的黏度和流动性，以确保其能够在高岩性
地层中顺利运输和填充。

深井钻井中还需要考虑水泥浆的硬化时间和强度发展。

深井钻井往往需要很长的时间，因此水泥浆的硬化时间不能太长，需要尽快形成强度以支撑井筒。

研究者需要通过优化水
泥浆的成分和配方，来控制其硬化时间和强度发展，以满足深井钻井的需求。

深井低密度水泥浆体系的研究涉及到密度、温度、黏度和流动性、硬化时间和强度发
展等多个方面。

通过研究和优化水泥浆的配方和成分，可以满足深井钻井的特殊需求，确
保钻井作业的安全和顺利进行。

这对于深井开发和资源勘探具有重要意义。

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。

水泥固井质量检测方法探讨和评估低密度的水泥浆是最近几年才发展起来的一项固井技术。

在整个中低压的产层增加的情况下，采用一种低密度的水泥井进行灌浆对于提高单井的相应产能和增加相应的勘探储量以及对于汽油的开发都具有重要的意义，同时也得到了比较充分的应用。

但是，因为空心微珠的加入充分的改变了水泥石与水泥浆的本来性能，直接的导致了声幅的测井不可以准确的对固井质量进行评价，这样是不利于该项技术的推广的。

所以，对水泥固井相对质量在实际的测量方法上进行了具体的评估和分析，希望可以给有关人士提供参考性意见。

标签：水泥固井；检测方法；探讨；具体评估在整个油田的生产工艺中，为了充分的确保正常的采购原油，就必须在地层和钢套管之间用水泥进行加固连接，这种连接加固的方式就是所说的固井，紧接着会在水泥和套管之间射穿，只有这样才可以将油层内部的原油从套管和透过的水泥采出来。

但是，对于水泥固井的实际质量检测，并从实际的工程上来说，是有一定要求的。

本文就此进行了分析和探讨。

1 关于固井的定义固井是水井和油在建井过程中一个比较重要的环节之一，对于固井质量的好坏将直接的关系到有关固井的使用年限，甚至对于整个注以及采期之间是否可以顺利的进行生产都有影响。

固井质量上的评价体现：对水泥环和套管界面、地层和水泥环的交界面在水泥结胶的程度。

日前，对于固井的质量评价很大程度上都集中在了固井的水泥环和套管的界面上，但是从地层和水泥环的界面来说对于胶结的质量评价比较少。

对于水泥环的界面来说，其胶结如果良好，对于地层界面的窜通也会带来比较严重的后果。

所以，不仅要对水泥环界面的质量进行评价的同时也要去重视地层界面的质量评价。

2 有关水泥固井平衡压力的注水泥对于水泥固井来说，其水泥施工监控和设计是整个固井施工中一项比较重要的环节，对于井的施工参数和水泥相关的设计质量以及相应水平的调整，会直接影响到相应固井的质量。

对于平衡压力下进行水泥的注浆要通过两个不同的过程：主要有候凝的过程和顶替的全过程。

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。