新型早强剂水泥浆体系室内性能探究

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1、新型早强剂水泥浆体系室内性能探究摘要：现今使用的水泥浆体系不能完全满足中低温浅层油气井的固井需要，达不到防止窜槽和低温促凝以及微膨胀的目的，本文针对这些问题研发了一种具有膨胀性能的新型早强剂，设计开发出一套新型早强剂水泥浆体系。实验结果表明：该水泥浆体系具有温度适用范围广、微膨胀、沉降稳定性好、抗压强度高、流变性能好、防气窜性能好，稠化时间可调等优良性能，为提高中低温油气井固井质量提供了技术依据。关键词：水泥浆早强剂微膨胀水泥浆性能目前中低温浅层油气井固井存在以下几大难点：一是水泥浆在低温低压条件下，普通硅酸盐水泥水化速度缓慢，并且具有较高的水泥石强

2、度和较短的稠化时间［1］;二是水泥浆的候凝时间比较长，油井水泥强度发展缓慢；三是油井水泥浆在低温低压下凝固时会发生体积收缩，从而导致水泥环与地层和套管间形成微间隙，使界面胶结出现问题。现今使用的水泥浆体系不能完全满足中低温浅层油气井的固井需要，达不到防止窜槽和低温促凝以及微膨胀的目的［2］。近年来，国内自主研制的一些无机氯盐早强剂会使水泥石中氯离子的浓度增加，从而造成氯离子与套管之间产生较大的电极电位，对套管产生了一定的腐蚀作用，影响固井质量和作业安全[3]o这些早强剂与其它水泥外加剂都存在着一定的不配伍性，从而较大的影响了水泥浆的流变性能。因此，亟

3、需研发一套中低温水泥浆体系，提高水泥石的早期抗压强度，以满足中低温浅井固井需要。一、新型早强剂水泥浆体系设计思路本文主要从以下三个方面入手，保证水泥浆具有良好的综合性能和较高的早期强度，从而满足施工的要求。1•加入一种新型的早强剂，形成高早强、微膨胀的水泥浆体系，以提高在中低温条件下水泥浆的稳定性和水泥石的致密性，保证水泥石具有良好的力学性能，从而达到提高中低温浅气井的固井质量的目的。2.考察该水泥浆体系的常规性能。3.考察该体系是否能够满足施工作业的基本要求。二、新型早强剂水泥浆体系1.晶种的制备在水灰比0.44的G级水泥浆中加入3%硫酸盐A,搅拌

4、均匀，放在常温水浴箱中养护，7d后取出，放入烘箱，在12(TC下通风干燥，粉碎后磨入球磨机粉磨至0.125mm,方孔筛筛余20cm,说明该水泥浆体系的流变性较好，摩阻较小，有利于降低泵注压力，降低施工作业可能发生的风险。3•稠化性能图2是配方为G级高抗硫酸盐水泥+1.0%分散剂+3%DSW-Z+2.0%降失水剂+0.2%消泡剂+44.0%水(p=1.90kg/L)配制的水泥浆，在30°C,lOMPa条件下所呈现的稠化曲线。从图4可以看出，该水泥浆的初始稠度为lOBc,稠化时间为211min,稠化曲线中间段过渡平稳，没有发生闪凝等现象，曲线近似为直角稠

5、化。四、结论1•新型早强剂DSW-Z能够提高水泥石的抗压强度，在晶种加量3%时效果最好。1.不同温度下，DSW-Z均能增大界面胶结强度，当DSW-Z加量达到和超过3%时，水泥石体现出一定的膨胀性且随着养护龄期的增加而减小。3•新型早强剂水泥浆的流变性能较好，会使固井过程中泵压降低，从而减小注水泥施工的难度；稠化曲线中间段平稳，曲线的发展趋势近似为直角稠化，完全能满足中低温浅井固井施工要求。参考文献[1]刘崇建，黄柏宗，徐同台.油气井注水泥理论与应用[M].北京：石油工业出版社，2001：443-447[2]屈建省，许树谦，郭小阳.特殊固井技术[M].

6、北京：石油工业出版社，2006：58-60.[3]王瑞和，齐志刚，布玉环等.一种新型曼尼希碱促凝剂的性能研究[J].石油钻探技术，2009,37(3)：13-16⑷要秉文，高振国，梅世刚，等•高价阳离子硫酸盐对混凝土早期强度的影响打］.武汉理工大学学报，2004,26（11）：26-28.