油井水泥、外加剂_以及固井工艺技术

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1、油井水泥、外加剂以及固井工艺技术固井工程处固井技术研究所马小龙概述随着石油勘探开发事业的发展，钻井技术的进步给固井提出更高的技术要求。用纯水泥固井已成为过去，一代又一代的油井水泥外加剂问世，用以改善水泥浆性能，使之能适应深井或超深井、特殊井复杂地层等的固井施工，达到封隔地层、支撑套管和地层、保护油气层、延长油井寿命和提高石油采收率的目的，同时外加剂的应用水平的提高反过来也促进固井技术的发展。如今，固井工程已成为石油工程、化学工程、硅酸盐科学、高分子科学、流变学等多学科互相渗透的综合学科。固井可能带来的

2、危害作业水深：1524m离岸距离：77km油公司：BP钻井承包商：越洋钻探公司固井服务公司：哈里伯顿11人死亡，17人受伤，大面积海域受到严重污染水下防喷器组现代完井工程简介井筒密封性没有建立或失效环空注水泥质量差，未能封隔油气储层，导致油气上窜套管鞋装置失效，未能阻止油气上窜未能及时监测到油气上窜，井控失效负压力测试解读错误，油气井完整性未满足要求，就进行下一步的施工井控监督未及时下达指令紧急停车系统失效，造成油气点燃油气在深水平台上点燃导流至泥浆天然气分离装置时天然气泄漏至钻机平台消防系统未能组织

3、油气点燃紧急封井器未能及时密封紧急封井器未能封住井口充氮水泥体系复杂，影响因素多水泥浆体积少，易受污染（充氮水泥45桶）未加降失水剂未进行全面的室内实验充氮水泥可能稳定性差，氮气会上窜环空水泥密封性差充氮水泥中50％的泡沫地面条件下不稳定约18.5％的泡沫水泥（井下条件）不稳定哈里伯顿公司的充氮水泥浆的屈服值过低（135℉时的屈服值为21b/100ft2）水泥浆的失水量过大（失水为302mL/30min，标准规定为50mL/30min）委托独立实验室对固井水泥浆进行了超过500次的实验水泥浆体系存在的

4、问题套管鞋内2道密封失效（套管内水泥和浮箍阀）充氮水泥易受污染，氮气从浆体中上窜油气进入套管内另一个的原因可能是：浮箍阀未能转换或者密封失效套管鞋内密封失效，密封装置失效套管鞋内装置未能封隔油气现代完井工程简介固井可能带来的危害台H6-1井339.7mm表层套管固完井候凝时，北东方向约250米冒气水后目前情况涩北气田气层埋藏浅，分布井段长（408.0-1738.2m），层数多（54-79），气水界面复杂,浅层气、浅层盐水活跃。台H6-1井、台6-7井，一开钻至800m下入表层套管固井后，候凝过程中套管

5、外地表窜出盐水和水溶气，被迫报废台6-7井273mm表层套管固完井候凝时，地表窜出盐水和水溶气第一节油井水泥Oilwellcement常用的油井水泥主要为硅酸盐水泥。本节介绍的波特兰水泥，即为硅酸盐水泥，因为它呈灰色，同英国海岸外围波特兰岛上的石头颜色很相似，故得名“波特兰水泥”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中的密封；主要用于密封井筒中地层与套管柱间的环形空间，以便将高压地层与低压地层隔开为了能有效地封闭环空，油井水泥必须具备以下性能：1.水泥石渗透率低；2.

6、水泥与地层岩石和套管胶结良好；3.在地层条件温度、压力下性能不变并能承受继续钻进时的机械振动；4.保持套管免受井内腐蚀性介质的腐蚀；5.保护套管，防止钻井时井壁岩石蠕动导致的套管损伤。一、波特兰水泥的化学组成及矿物组成1.原料：分为两大类：一类是钙质材料为主，其中CaO质量分数大于45%；另一类是粘土质材料，包括有铝矾土、页岩、泥灰岩、火山岩等，要求粘土质材料中二氧化硅质量分数为60%~70%、Al2O3：10~20%、Fe2O3：4~9%，除此之外尚须加入部分校正材料，如硅石、铁矿石、蛇纹石等第一节

7、油井水泥Oilwellcement2.化学组成:CaO:62~67%SiO2:20~24%Al2O3:3~7%Fe2O3:2~6%3.水泥熟料的矿物组成水泥熟料是一种多矿物的聚集体，由许多不同的矿物和中间体组成，主要由:硅酸三钙3CaO·SiO2（C3S)水泥的主要成份，一般的含量为40％～65％。对水泥的强度，尤其是早期强度有较大的影响高早期强度水泥中含量可达60％～65％，缓凝水泥中含量在40％～45％硅酸二钙2CaO·SiO2（C2S）含量一般在24％～30％之间；水化反应缓慢，强度增长慢；对水

8、泥的最终强度有影响第一节油井水泥Oilwellcement铝酸三钙3CaO·Al2O3（简称C3A）促进水泥快速水化；其含量是决定水泥初凝和稠化时间的主要因素；对水泥浆的流变性及早期强度有较大影响；对硫酸盐极为敏感；对于有较高早期强度的水泥，其含量可达15％。铁铝酸四钙4CaO·Al2O3·Fe2O3（C4AF）对强度影响较小，水化速度仅次于C3A，早期强度增长较快，含量为8％～12％其中硅酸盐质量分数为80%。除上述四种基本化合物外，还可能有石膏、碱金