水泥浆的性能及其提高固井质量措施

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1、水泥浆的性能及其提高固井质量措施1一、描述油井水泥及水泥浆性能的参数水泥浆的性能(现行)国家和API标准★密度★自由水(析水)★滤失量(失水)★稠化时间★流变性能★水泥石抗压强度★水泥石渗透率水泥的性能★自由水★抗压强度★安定性★细度★稠化时间水泥浆的性能(原)国家标准★密度★流动度★凝结时间★水泥石抗折强度2二、水泥浆的性能1、水泥浆密度水泥浆密度是一个重要参数，主要由水泥、水、外加剂和外掺料的比例控制。一般含水量越小，密度越大。混合水最小水量最大水量不可泵送可泵送泵3（1）用水量：水化需水量、标准用水量、最小用水量、最大用水量。水化需水量：在

2、正常情况下，水泥水化和凝固的需水量一般为水泥质量的25％左右。而水泥浆具有可泵性的最小含水量为38％。可见，实际水泥浆存在较大的游离水，主要以束缚水和自由水的形式存在。4标准用水量：按照水泥正常水灰比的加水量。如G级44％，A、B级46％，C级56％，D、E、F、H级38％。正常用水量：根据“水泥浆含水量的确定”，在室温下，水泥浆的常压稠度的最大值≤11ABc的含水量。最小用水量：根据“水泥浆含水量的确定”，在室温下，水泥浆在常压稠化仪中搅拌20min，其最大稠度为30ABc的含水量。5最大用水量：为了使水泥颗粒保持悬浮，直至凝固，根据“水泥浆含

3、水量的确定”，在27℃条件下，水泥浆游离水不大于1.4％的含水量。最佳用水量：根据“水泥浆含水量的确定”，在室温下，水泥浆在常压稠化仪中搅拌20min的最大稠度不大于11ABc，且游离水不大于1.4％的含水量。在配制水泥浆时应满足2个指标，稠度和游离水含量。对它们的要求是随不同的注水泥类型而改变的。这与油井水泥的质量检验是两个概念（如标准规定，任何水泥浆在增压稠化仪中稠化1530min的最大稠度应小于30BC，对G级和H级水泥，游离水还应小于1.4%）。6（2）密度设计：根据井下条件和施工作业的要求进行密度设计。设计准则：①满足井下压力条件限制

4、。静液柱压力必须大于地层孔隙压力，静液柱压力与流动阻力之和必须小于地层破裂压力。②满足顶替效率的密度差要求。尾浆＞领浆＞前置液＞钻井液。可能的条件下，考虑密度差0.120.24g/cm3，但密度越大，流动阻力也越大。7③满足水泥石强度和胶结要求。对于尾浆，特别是封隔油气层段的水泥浆，应尽量使用标准密度（同时，也有利于降低渗透率和孔隙度）。非胶凝材料加重剂和减轻剂应尽量少加。8（3）密度的调节方法：用加入外加剂和外掺料调节水泥浆的密度。水泥浆的正常密度范围是1.781.98g/cm3。低密度水泥：加减轻剂。主要有空心微珠、硅灰、粉煤灰、硅藻土、

5、水玻璃、膨润土等。高密度水泥：加分散剂减水和加重剂。加重剂主要有重晶石、钛铁矿粉、铁矿粉、盐等。9（4）密度的测量方法：常压钻井液密度计、加压钻井液密度计、振荡管密度计和核密度计等。影响密度测量准确性的因素：温度压力、排量、水泥浆混合效率、空气混入、浆体稳定性、安放密度计的位置和取样间隔等。102、水泥浆的稳定性水泥浆的稳定性，已越来越得到人们的重视。实践已证明，许多水泥浆由于配方设计不合理，稳定性差，固相颗粒产生沉降，析出自由水。因此，容易形成桥堵或油气水窜流通道，特别是水平井和大斜度井更容易在井眼上侧形成连通的自由水带和在下侧形成固相沉降垫层

6、引起窜槽。11（1）稳定性的表示方法：水泥浆的稳定性一般可用游离水量（水泥石的体积收缩量）、水泥柱的纵向密度分布和表示。实际应用中，只要存在上述情况之一，都认为水泥浆是不稳定的，即：垂直水泥柱存在较大的密度梯度，和/或水泥浆静止2小时游离出较大的自由水。这两种现象单独发生，也可以同时出现。12（2）稳定性的测量方法：①API标准的自由水；②水泥柱纵向收缩；③水泥柱纵向密度梯度（分布）。13（3）提高稳定性的方法：提高水泥浆稳定性就是降低游离水量和沉降量，主要方法是增加浆体粘度和静切力。增加水泥浆的粘度：减少用水量（增加水泥或减轻剂或加重剂）、增加

7、固相物细度、加入增粘聚合物（一般受温度影响大）。14增加水泥浆的静切力（胶凝强度）：一般可加入AlCl3、FeCl3和硫酸铝等。应注意的问题：应区分概念胶凝与絮凝。流变学角度，胶凝是由静止而产生的触变性，施加外力即可恢复流动；而絮凝则是生成具有结构性的絮凝物，施加外力不能分散流动，只能整体移动。化学角度，胶凝是生成具有胶体结构的凝胶；絮凝则是生成沉淀物。应注意静切力提高值应适当。要充分估计停泵一定时间内能开泵循环和不压漏地层。153、水泥浆的流变性流变参数是描述水泥浆在外力作用下，产生流动的特点的参数。它的合理描述和准确测量，直接影响准确计算注水

8、泥过程的流动摩阻压力。常用流变模式参数有：PV、YP(宾汉)，n、k(幂律)，YP、n、k(赫巴)等。16（1）流变性能的测定方法：常