2019年 特种水泥浆体系ppt课件.ppt

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1、第四部分特种水泥浆体系04-121绪论CH1油井水泥CH2油井水泥的凝结与硬化CH3特种水泥体系CH4油井注水泥顶替技术2绪论油气井注水泥技术是一门多学科组成的应用科学，包括地质、石油、机械、化学、流体力学和电子等学科。它所要解决的主要问题是提高井壁与套管间水泥环的密封质量。一、油气井注水泥的目的1、使环形空间完全充满水泥浆；2、使水泥浆在注替和凝结过程中压稳油、气、水层；3、保护生产管柱。3固井工程的内容包括下套管和注水泥两大部份。其设计内容较广，具有复杂性和特殊性两大特点：（1）固井作业是一次性工程；（2）固井作业是一项系统工程、隐蔽工种，涉及学科多、内容

2、多，且主要流程在井下，施工时未知因素多，有一定风险；（3）固井质量直接影响油气田安全合理开发和后继钻井的正常进行；（4）固井工程是一项时间短，费用高，工序内容多，工作量大和技术性强的工程。二、固井工程的特点4根据注水泥封隔油气水层和加固井壁的主要目的，注水泥质量的基本要求如下：（1）水泥浆返高和套管内水泥塞高度必须符合地质和工程设计要求，过高和过低都是不允许的；（2）注水泥环形空间的钻井液应全部被水泥浆顶替干净，即在封固井段无钻井液窜槽发生；（3）水泥环与套管和井壁之间具有足够的胶结强度，能经受住酸化压裂等增产措施。影响胶结强度的因素：水泥的类型和使用的添加剂

3、；井壁状况；套管表面状况等。（4）水泥石应具有良好的密封性能和低渗透性能，能较好的防止油、气、水窜及油、气、水的长期侵蚀和破坏。三、注水泥质量的基本要求5本世纪初期，1910年已开始在600～900米的浅井中进行固井。现在已能较好地在7000米和10000米的深井中进行注水泥作业。注水泥技术随着科技进步在不断发展和完善。根据国内外多年的研究和现场经验总结，提高注水泥质量的总目标是替净和封严。四、注水泥技术发展状况6针对如何提高水泥浆顶替效率，防止油、气、水窜，提高水泥石封固质量，减少或消除水泥浆对油气层的损害等问题，国内外进行了大量的研究工作，主要内容如下：（

4、1）重视油井水泥系列及外加剂的研究；（2）提高水泥浆的顶替效率；（3）防止环空气窜技术；（4）注水泥流变学计算机软件的应用；（5）水泥浆对油气层的损害研究。四、注水泥技术发展状况7油井水泥CH1一、油井水泥的定义油井水泥是指应用于各种钻井条件下进行固井、修井、挤注作业的硅酸盐水泥（波特兰水泥）和非硅酸盐水泥，包括掺有各种外掺料活外加剂的改性水泥或特种水泥的油井水泥体系。通常将包括API各级波特兰水泥称为基本油井水泥，其它如触变水泥、膨胀水泥、抗腐蚀水泥等称为特种油井水泥。油井水泥与建筑工业所用的水泥的物理、化学性能不同。建筑水泥需要满意的早期强度和凝结时间，而

5、油井水泥必须按照所需进行注水泥井段的地层特点、温度和压力范围等，要求严格确定水泥浆稠化时间、强度、失水、流变参数和渗透率等性能。8二、油井水泥发展状况到目前为止，基本油井水泥和特种油井水泥都取得了很大的发展。现将世界石油2019年“固井”专刊所列世界七大公司固井用基本水泥和特种水泥混合物列于下表：9二、油井水泥发展状况10从上表可以看出：基本水泥有了很大发展，共有13类水泥。过去曾经有的APIA,B,C,D,E,F,G,H,J九种基本水泥，现已简化或取消而成A,B,C,G,H五种，而且在表中归结为一类水泥。D,E,F级水泥，可由G,H级水泥加入缓凝剂来实现。取

6、消J级水泥的主要原因是J级水泥在62oC以下基本不水化，初级反应活性低。除第一类油井水泥（波特兰水泥）外，还有许多特殊油井水泥。最近，特种油井水泥混合物也获得很大发展，包括低密度水泥、膨胀水泥、触变水泥、高寒地区水泥、提高胶结强度的水泥、抗CO2腐蚀水泥、抗酸溶水泥和合成树脂水泥等。二、油井水泥发展状况11§2油井水泥的主要成分一、化学组成1.主要氧化物1）氧化钙（CaO)氧化钙是熟料中含量最大（通常占62%～67%）、最重要的成分，它与酸性氧化物SiO2，Al2O3，Fe2O3反应生成硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙和铁铝酸四钙，一般来说，增加熟料中氧化钙含量能

7、增加硅酸三钙的含量，就可以提高水泥的强度。122）二氧化硅（SiO2）二氧化硅在水泥熟料里含量仅次于氧化钙，通常占20%～24%。它与氧化钙在高温下能合成硅酸三钙和硅酸二钙，这两种硅酸盐矿物对水泥石强度影响最大。油井水泥品种不同，SiO2含量是不同的。3）三氧化二铝（Al2O3)三氧化二铝在水泥熟料中的含量通常占3%～7%。三氧化二铝在高温下与氧化钙、氧化铁形成铝酸三钙（3CaO·Al2O3)和铁铝酸三钙（4CaO·Al2O3·Fe2O3),并熔融为液相，促进硅铝酸钙的形成。当水泥中Al2O3增多时，铝酸三钙含量升高，使水泥稠花时间缩短，水泥抗硫酸盐侵蚀性变差

8、。一、化学组成134）氧化铁（Fe2O