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1、油井水泥在我国的研究现状、生产应用水平及发展趋势摘要随着石油工业的发展，油气勘探和开发领域日益扩大，钻井技术逐渐提高。深井、超深井和特殊井频频问世，给油井技术提出更高的要求。油井水泥广泛用于石油和天然气的勘探与生产,也用于水井、污水处理井和地热井的密封。油井水泥对钻井的成功起着重要的作用。主要用作钻孔内壁和钢套管之间的环形密封物,以便把压力大的和压力小的地带隔开。本文从我国油井水泥的的研究现状、生产水平、及发展趋势来对油井水泥进行论述。关键字油井水泥性能现状趋势前言20世纪60年代初,我国就开始了油井水泥的研究
2、和生产,当时受苏联的影响,在分类和生产上采用苏联的模式。这个时期的油井水泥仿苏联45℃,90℃,120℃,150℃水泥进行生产。20世纪80年代我国开始按照API规范进行油井水泥分类并且研制开发,随后向全国推广。生产厂家也开始依据API的分类和指标要求从事生产,到1993年底实现了API油井水泥的全部转化，我国油井水泥的标准已经同国际接轨。一、油井水泥的性质油井水泥专用于油井、气井的固井工程，又称堵塞水泥。它的主要主用是将套管与周围的岩层胶结封固，封隔地层内油、气、水层，防止互相串扰，以便在井内形成一条从油层流
3、向地面且隔绝良好的油流通道。油井水泥的基本要求为：水泥浆在注井过程中要有一定的流动性和适合的密度；水泥浆注入井内后，应较快凝结，并在短期内达到相当的强度；硬化后的水泥浆应有良好的稳定性和抗渗性、抗蚀性。在水泥颖粒中的复合物,经过水化和再结晶,变成硬化的物质,虽然水泥凝固只用几二、油井水泥的生产工艺现状1油井水泥的分类和使用目前我国油井水泥按照GB10238-1998的定义分为A,B,C,D,E,F,G,H等8个级别,每个级别的油井水泥用于不同的井况。此外还根据水泥抗硫酸盐的能力进一步分为普通型(O)、中抗硫酸盐
4、型(MSR)、高抗硫酸盐型(HSR)。在这8个级别的油井水泥中,G级油井水泥可以与外加剂或者与外掺料相混合,用于各种条件下的注水泥浆设计。因此,G级油井水泥是国内各油田应用最广和应用最多的油井水泥。A级油井水泥在我国大庆、吉林等油田的表层固井中被广泛的应用。H级油井水泥虽也可以与外加剂或者与外掺料相混合,用于各种条件下的注水泥浆设计。但是,我国的水泥浆设计,习惯上采用G级油井水泥,所以限制了它的广泛使用,现在只有新疆等少数油田在使用。D级油井水泥也称中深油井水泥,在中原、吐哈等油田在使用。其余B,C,E,F级油
5、井水泥在油田使用的较少。2油井水泥的生产工艺油井水泥的产量,随着各油田用量的增加而增加。粗略统计我国油井水泥的年用量在80万t左右,而且以G级居多。油井水泥虽然分为8个级别,但在生产工艺上大体相同,主要的生产工艺是采用“干法旋窑”,该方法能耗低、产量高、有利于质量稳定,能够满足油井水泥的高性能指标的要求。而且随着我国水泥工业的发展,“新型干法旋窑”的水泥生产工艺已经成为当今水泥生产的主流,油井水泥的生产也将向“新型干法旋窑”工艺生产进行全面的转化3质量分析油井水泥的生产过程和工艺较为复杂,造成以上不合格的影响因
6、素也较多,对其起决定性作用的有熟料质量和粉磨工艺参数熟料质量直接决定油井水泥化性指标的合格与否,同时影响物性指标。熟料矿物组成中,对C3S,C3A,R2O含量的控制又是重中之重。C3S是水泥熟料的主要成分,水泥的大部分强度由它提供。但C3S含量过高将使得抗硫酸盐性能变差,稠化时间无规律变化,游离液含量也将增大。C3S的晶体尺寸过小将使得稠度增大,稠化时间缩短,出现不合格产品。适当偏高地控制C3A的含量,有利于早期强度,但过于偏高又将使得水泥浆稠度升高,稠化时间缩短,导致不合格。C3A和粉磨细度结合考虑,更有利于
7、水泥浆稠度和稠化时间的控制。R2O即碱含量,R2O对油井水泥的质量危害较大,影响水泥浆流变特性,能使水泥浆速凝,硬化不正常。而且高碱含量,放出的热量较多在水泥浆候凝过程中,使井下套管的热膨胀加剧,凝固后套管收缩产生间隙,造成流体窜流,因此要严格控制碱含量,指标应尽可能的低。此外,对高抗硫酸盐油井水泥的抗硫酸盐性能,除了以上指标外也要控制C4AF的含量。其早期水化速度居中,早期强度类似于C3A,而后期强度尚能增长,但含量大时会使水泥石强度倒缩。粉磨工艺参数,直接影响油井水泥物理性能指标。粉磨温度过高易引起石膏脱水
8、,将导致水泥浆稠度明显增加,稠化时间缩短,甚至出现假凝。粉磨细度偏粗,游离液含量就有超标的危险。粉磨过细水泥浆稠度增稠,水泥石强度增加,稠化时间将缩短。三、面临的的主要问题和发展方向油井水泥材料面临的主要问题是:油井水泥属水硬性胶凝材料，其固有的水化特性、使用环境(高温、高压)和施工工艺(高水灰比、高流动性能)决定了其致命的"四高"缺陷，即高体积收缩、高滤失量、高密度和高脆性。这些缺陷
