防窜膨胀水泥浆的应用.pdf

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1、◇能源科技◇科技嚣向导2014年02期防窜膨胀水泥浆的应用杨亚馨(胜利油田黄河固井公司山东东营257064)【摘El在固井过程中，为了防止环空二界面微间隙的产生，尤其是为了开发不收缩水泥浆体系以保证层间封隔质量。在室内进行了环空水泥封隔实验，并且对所开发的膨胀水泥浆体系的性能进行了室内实验评价。实验结果表明，根据地层实际情况而设计的膨胀水泥浆体系能够有效地封隔地层，现场应用表明，该膨胀水泥浆体系能够有效地封隔储气层。本文介绍了该膨胀水泥浆体系在2个地区现场固井中的应用情况。【关键词】层间封隔；膨胀水泥；水泥浆性能；微间隙固井作业中水泥被顶替至地层和套管之间．其主要作用是封

2、隔地的水层，水层之上覆盖适当的油层，以避免水的蒸发。层防止地层流体串流。油气井在寿命期内以及其被废弃之后，其层间封水泥浆的制备隔必须保证完好无损。即使在固井作业中水泥浆被正确预置至正确位采用G级油井水泥．配置水泥浆密度为16．4ppg．膨胀剂采用干混置并且实现了良好的水力密封，但是，在经过一段时间后，这种完好无的形式。膨胀实验主要关注地层强度对水泥浆膨胀性能的影响，~P#I-损的层间封隔也会消失．而这种情况多数是由于地层的微间隙引起的部钢桶厚度分别为lmmA装置和厚度为10mm的B装置1．收缩膨胀机理6．线-I生膨胀实验结果水泥的收缩和膨胀主要取决于水泥的水化产物．因为水

3、泥的水化实验温度为170℃．膨胀剂加量为10％．2个星期后测量水泥石的产物因水化成分的不同所形成的体积不同。所以宏观上表现为水泥体线性膨胀率为3％。在水泥浆凝固后水泥石的膨胀就开始了。积的变化。即体积的收缩或膨胀。7．环空模拟实验结果2．膨胀水泥实验装置A外部套管代表松软地层．如松散的砂岩．在整个实验本次研究所采用的膨胀水泥是在普通波特兰水泥中加入10％膨过程中．测量内部钢桶的径向应变保持恒定基本为0．这一实验结果胀剂，水泥浆的膨胀性能：搅拌后的塑性粘度69cp，搅拌后的屈服值表明水泥环在内部钢桶上的施加应力不大．即表明套管与水泥环之间71b／100ft2．养护后的塑性粘

4、度79cp,养护后的屈服值71b／lOOft2。的胶结质量较差。3．机械性能相反的．外部钢桶的测量值随时间的增加而增加．并在7000min抗压强度的试验压力为41Mpa．杨氏模量取决于应力应变曲线中时到达最大值500LLstrain．这一实验结果表明水泥环发生了膨胀并在最适合的线性部分。最佳值为6688Mpa。外部钢桶上施加了一定的压力．即在外部钢桶上产生一定的应力．在4．线性膨胀模具水泥浆凝固以后水泥的膨胀就开始了实验结果证实了参考文献中作水泥的线性膨胀性能是利用膨胀试验装置测量的膨胀试验装置者的理论观点．水泥浆的膨胀方向趋于地层方向．同时实验结果表明是由一个下底盘、一

5、个开口的可膨胀圆环和一个上底盘组成。其中可膨胀水泥不适合封固松散地层．因为松散地层不能在界面上提供反作膨胀环带有2个固定别针．安放在2个底盘之间，上下底盘之间通过用力．并且在界面上有产生微间隙的可能性。一个螺丝固定实验装置B的外部钢桶代表硬地层虽然装置A和B实验用材4．1试验过程料、试验条件相同，但是实验结果却大相径庭。外部钢桶测量的最大应首先在倒入水泥浆以前要对试验模具在一定温度下进行水浴养力为80~strain．而内部钢桶的最大值为2701xstrain。护加温。然后倒入水泥浆．此时测量可膨胀环2个别针之间的距离由于水泥膨胀因而在外部钢桶上产生一定的压力．同时由于外部

6、钢D1．接着把模具放在事先预热好的水浴中养护，整个试验过程中，水泥桶比较坚硬可以取代或者抗拒水泥的膨胀力．此时水泥的膨胀趋向内浆浸入水浴中。当水泥浆开始凝固膨胀时．膨胀环的外径开始变大．此部钢桶的方向．在这种情况下．膨胀水泥在套管和地层2个界面都产生时测量膨胀环2个别针之间的距离D2一定压力．所以在坚硬的地层使用膨胀水泥能够产生良好的水利密封。4．2水泥浆配置8．现场实例研究试验采用G膨胀水泥．密度为16．4ppg,水泥浆制备规范为API标膨胀水泥浆体系的主要应用之一是用来封隔气井．气井主要指天准配置规范。膨胀剂采用干混模式。然气井和煤层气井一旦气井存在微间隙．气体很容易

7、向地面方向产5．环空模拟试验生窜流．因此，在封固气井时必须保证良好的层间胶结质量。由于挤水环空模拟试验装置由2个同轴钢桶组成．这两个钢桶的直径大小泥作业费用很高．所以固井作业最主要的目标就是必须保证生产套管不同．内部钢桶内外径为11lmm和113ram．外部钢桶的内外直径分别的固井质量。此外．储气层上通常伴有盐层，而盐层进行钻井作业时通为196mm和198mm．内外钢桶的高度为80ram．内部钢桶用来模拟井常采用密度较高的钻井液。因而，封固盐层就会产生新的挑战。在开发下条件中的套管，外部钢桶用来模拟地层。应变测量仪安装在钢桶上