低密度高強(qiáng)度水泥漿體系分析

（新疆貝肯能源工程股份有限公司, 新疆 克拉瑪依 834009）

低密度高強(qiáng)度水泥漿體系分析

賀為利

（新疆貝肯能源工程股份有限公司, 新疆 克拉瑪依 834009）

利用水泥漿進(jìn)行固井作業(yè)時(shí)，當(dāng)遇到溶洞型碳酸、裂縫性地層時(shí)井漏的機(jī)率大大增加，導(dǎo)致固井質(zhì)量無(wú)法滿足要求，甚至固井失敗，而使用低密度水泥將可有效避免井漏情況的發(fā)生。

低密度高強(qiáng)度；水泥漿體系；分析

一、試驗(yàn)內(nèi)容

1 試驗(yàn)材料及設(shè)備介紹

為對(duì)低密度高強(qiáng)度水泥體系進(jìn)行研究，本文進(jìn)行的試驗(yàn)所需材料包括DRSIS分散劑、DRA-IS早強(qiáng)劑、DRF-300S降水劑、DRB-IS增強(qiáng)材料、漂珠、G級(jí)油井水泥等，使用的設(shè)備有：激光粒度分析儀、高溫高壓養(yǎng)護(hù)釜、高溫高壓稠化儀、高溫高壓失水儀、常壓稠化儀等。

制備水泥漿及測(cè)試其性能均嚴(yán)格按照API標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施。

二、材料與外加劑的分析

材料與外加劑分析主要包括水泥與外摻料性能、外加劑選擇研究量方面內(nèi)容，接下來(lái)進(jìn)行逐一分析研究。

1 水泥與外摻料性能分析

DRB-IS由很多種類具有活性的超細(xì)材料組成，其粒徑較G級(jí)水泥小，所以比表面積相對(duì)較大，在水泥漿液體系中能夠發(fā)揮較好的懸浮穩(wěn)定作用；漂珠、DRB-IS增強(qiáng)材料、G級(jí)水泥雖然具有不同的粒徑，可增強(qiáng)低密度水泥漿堆積密實(shí)度，提高水泥石強(qiáng)度；DRB-IS增強(qiáng)材料中含有的活性成分，有利于水泥的水化，確保水泥石早期具有較高的強(qiáng)度。

2 外加劑選擇分析

DRF-300S降失水劑屬于固體成膜降水劑，將其添加到水泥漿中可起到防竄、防漏以及降濾失效果。其與坂土、漂珠、粉煤灰、重晶石粉、鈦鐵礦粉一起可配置出不同密度的水泥漿，以滿足生產(chǎn)要求。另外，DRF-300S降失水劑不會(huì)給水泥的抗壓強(qiáng)度、水泥的稠化時(shí)間產(chǎn)生不利影響。

DRS-IS分散劑可使水泥漿初始流動(dòng)度得到提高，使水泥流變性能得到明顯改善，和調(diào)凝劑、降失水劑配合使用，可使配置出的水泥漿滿足固井施工相關(guān)指標(biāo)要求。

DRH-100L緩凝劑一般為液體狀態(tài)，添加到水泥漿中能夠在要求范圍內(nèi)調(diào)節(jié)水泥的稠化時(shí)間。使用適量的該緩凝劑幾乎不會(huì)給水泥石強(qiáng)度的發(fā)展造成影響，與坂土、漂珠、粉煤灰、重晶石粉、鈦鐵礦粉配合使用可配置出密度不同的水泥漿，且對(duì)使用的水質(zhì)無(wú)特殊要求。

DRA-IS早強(qiáng)劑早強(qiáng)促凝性能優(yōu)良，使可使水泥漿的觸變性得到提高，具有良好的防水竄性能，與坂土、漂珠、粉煤灰、重晶石粉、鈦鐵礦粉配合使用，可配置中不同密度的水泥漿。

表1 低密度高強(qiáng)度水泥漿綜合性能對(duì)比

三、低密度高強(qiáng)度水泥漿體系配方

1 低密度高強(qiáng)度水泥配方

文中使用不同組成比例的材料共配置出了8種水泥漿，編號(hào)1#～8#。下面逐一介紹不同型號(hào)的水泥漿配方。

其中1# 水泥漿配方為：0.2%的DRX-IL消泡劑、1.0%的DRA-IS早強(qiáng)劑、4.5%DRF-300S、91%DRB-IS增強(qiáng)材料、98%漂珠、G級(jí)水泥以及157%的水，水泥漿密度為1.20g/cm3；2# 水泥漿配方與1#配方比較相似，唯一不同是未添加1.0%DRA-IS的早強(qiáng)劑；3# 水泥漿的配方為：0.2%DRX-IL消泡劑、4.0%DRF-300S、58%DRB-IS增強(qiáng)材料、57%的漂珠、G級(jí)水泥以及110%的水，水泥漿密度為1.30g/m3；4# 水泥漿的配方較3#多0.2%DRH-100L緩凝劑；5# 水泥漿配方為：0.2%DRX-IL消泡劑、0.2%DRH-100L緩 凝 劑、4.0%DRF-300S、41%DRB-IS增強(qiáng)材料、37%的漂珠、G級(jí)水泥以及87%的水，水泥漿密度為1.40g/m3；6# 水泥漿與5#水泥漿相比除使用0.3%DRH-100L緩凝劑不同外，其余材料均相同；7# 水泥漿配方為：0.2%DRX-IL消泡劑、0.5%DRH-100L緩凝劑、3.5%DRF-300S、31%DRB-IS增強(qiáng)材料、24%漂珠、G級(jí)水泥以及72%的水，水泥漿密度為1.50g/ m3；8# 使用的DRH-100L緩凝劑為0.7%，其余材料與6#水泥漿相同。

2水泥漿穩(wěn)定性分析

將低密度高強(qiáng)度水泥漿放入處于80℃狀態(tài)的常壓稠化儀進(jìn)行20min的養(yǎng)護(hù)處理，完成后放入沉降筒中，接著放入21MPa、100℃的高溫高壓養(yǎng)護(hù)釜中養(yǎng)護(hù)24h后，完成成型后拆出分成不同的小塊，計(jì)算不同塊的密度大小。研究證實(shí)，不同水泥石塊密度相差很小，由此表明水泥漿的穩(wěn)定性較好。

3水泥漿綜合性能的分析。（如表1所示）

將不同型號(hào)的水泥漿放入到60℃與80℃環(huán)境中，以評(píng)價(jià)不同型號(hào)水泥漿綜合性能（如表1所示），從表中數(shù)據(jù)不難看出低密度高強(qiáng)度水泥具有較高的綜合性能，主要表現(xiàn)為：水泥漿稠化時(shí)間易調(diào)、游離液為0，API失水量未超過(guò)50ml，其具有高于20cm的水泥流動(dòng)度。另外，密度為1.20g/cm3與密度超過(guò)1.30g/cm3水泥石24h強(qiáng)度分別高于10Mpa、14Mpa，由此可知水泥漿的綜合性能可滿足施工工作中固井要求。

結(jié)語(yǔ)

水泥石密實(shí)度的提高可通過(guò)DRB-IS增強(qiáng)材料顆粒級(jí)配作用實(shí)現(xiàn)，以達(dá)到增強(qiáng)水泥石強(qiáng)度的目的。同時(shí)配置出的低密度高強(qiáng)度水泥漿，在抗壓強(qiáng)度、稠化時(shí)間調(diào)節(jié)、穩(wěn)定性上優(yōu)點(diǎn)突出，能夠滿足實(shí)際生產(chǎn)中的固井要求。

[1]魏繼軍,張洪印,李連江,馬志賀． 低密度高強(qiáng)度水泥漿體系研究與應(yīng)用[J]． 鉆井液與完井液,2013,04:59-62+96．

TE25

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