低密度水泥浆体系的研究与应用

1、关于低密度水泥浆体系的研究与应用现在学习的是第1页，共36页一、室内研究二、现场试验 三、效益分析 四、结论 目 录现在学习的是第2页，共36页 吉林油田英台、乾安、嫩字等地区地层情况复杂，为易漏失地层，特别是乾安地区裂缝极为发育，同时该地区青山口组和泉头组地层油气水十分活跃，层间夹层薄，给固井施工造成很大的难度，这就要求固井水泥浆体系在较低密度的情况下，具有良好的流动性、合适的稠化时间、较高的抗压强度和很小的失水量，因此，针对各个区块的具体特点，开展了低密度系列配方的研究工作，并现场应用，取得了很好的效果，使固井质量有了突破性的进展，对延长油井使用寿命和提高采收率具有重大意义。现在学习的是第

2、3页，共36页一、室 内 研 究 1、英台地区设计的水泥浆性能指标为：密 度：1.401.50g/cm3流动度：230mm稠化时间：90150min（4560，2030min，2030MPa）抗压强度：14MPa（24h、0.1MPa、5070）以设计的水泥浆性能指标为依据，进行了室内配方的优选工作。选择漂珠作为减轻剂，同时英台地区油气水窜问题较小，不要求控制失水，因此，应用硅粉作为外掺料来稳定体系，再通过早强剂SW、减阻剂USZ、缓凝剂GH1获得合适的稠化时间和抗压强度以及流动性。通过大量的室内实验，优选出了复合低密度水泥浆体系，各项性能见表1。现在学习的是第4页，共36页表1 复合低密度水

3、泥浆体系性能数据表序号外加剂加量水灰比流动度mm密度g/cm3稠化时间min抗压强度MPaSWUSZGH1条件用时条件24h7d140.500.62401.494520min20MPa110500.1MP 15.820240.500.62401.495020min24MPa98550.1MPa17.121.6340.300.62401.495525min26MPa120650.1MPa 18.321.9440.300.62451.496025min28MPa128750.1MPa 19.622.1注：水泥：漂珠：硅粉80:12:8一、室 内 研 究 现在学习的是第5页，共36页 从表1的数据可

4、以看出，通过调整外加剂的加量可以获得合适的流动度、稠化时间，同时体系均具有较高的抗压强度，能够提高水泥石与第二界面的胶结强度，从而提高固井质量。体系中还可以通过调整外掺料的比例获得所需的密度（范围在1.351.55 g/cm3）和稠化时间来满足不同的固井施工要求。 2、乾安地区 乾安地区的地层更为复杂，因此是低密度体系的研究重点，根据乾安地区的地层特点以及现场固井施工要求设计了以下的性能指标：密 度：1.501.65g/cm3流动度：220240mm稠化时间：90150min（7075，30min，35MPa）失水量:100ml(45,30min,7MPa)抗压强度：14MPa（24h、0.1

5、MPa、85）以设计的水泥浆性能指标为依据，进行了各项性能的优选试验。 一、室 内 研 究 现在学习的是第6页，共36页表2 降失水低密度体系密度数据表序号漂珠加量外加剂加量水灰比流动度mm密度g/cm3ABC191.81.50.10.552401.662101.81.50.10.552301.623111.81.50.10.552301.594121.81.50.10.55201.565131.81.50.10.552301.53一、室 内 研 究 控制好水泥浆的密度，是解决乾安地区固井易漏失的一个关键问题，为此，首先进行了密度调节试验，试验结果见表2。现在学习的是第7页，共36页 从表2的

6、数据可以看出，随漂珠加量的增加，水泥浆密度降低，当漂珠加量在1013时密度基本控制在1.50-1.65 g/cm3。 在优选出密度的基础上,通过调整降失水剂A的加量进行失水量试验，试验结果见表3。表3 降失水低密度体系失水量数据表序号漂珠加量外加剂加量水灰比流动度mm密度g/cm3失水量mlABC条件失水量11011.50.10.552301.624530min7MPa3062101.51.50.10.552301.62623101.81.50.10.552401.613041021.50.10.552401.6220一、室 内 研 究 失水量现在学习的是第8页，共36页 从表3的数据可以看出

7、，随着降失水剂A加量的增加，低密度体系的失水量降低，当A加量为1.8%时，降低到了50ml以下，这对保护油气层，提高采收率具有重大的意义。可以大大的降低水泥浆的瞬时失水，减少桥堵现象，降低泵送压力，提高顶替效率，保证固井施工安全，提高固井质量。 通过调整早强剂和缓凝剂可以获得较高的强度和合适的稠化时间，具体数据见表4。一、室 内 研 究 稠化时间、抗压强度优选现在学习的是第9页，共36页表4 降失水低密度水泥浆稠化时间、抗压强度数据表序号漂珠加量外加剂加量水灰比流动度mm密度g/cm3稠化时间min抗压强度MPaABC条件用时条件强度1101.81.500.552301.627530min7M

8、Pa88850.1MPa24h172101.81.50.10.552301.929216.93101.81.50.150.552401.6110717.34101.81.50.180.552401.6212017.15101.81.50.20.552401.6215816.86121.81.50.180.552401.6216516.2一、室 内 研 究 现在学习的是第10页，共36页 从表中数据可以看出，通过早强剂B和缓凝剂C加量的调节可以获得范围较大的稠化时间和较高的强度，符合设计指标，能够满足固井施工要求。 综合以上性能，优选出一组最佳方案： G级10漂珠1.8%A+1.5%B+0.1-

9、0.2%C 3、嫩字地区 嫩字地区为易漏、易窜地区，井深在1600米，固井要考虑的主要问题是降低水泥浆的密度和失水量，有效保护油气层和提高顶替效率，同时要求稠化时间合适，强度高，提高水泥环与第二界面的胶结质量。设计以下性能指标： 密 度：1.551.65g/cm3 流动度：220240mm 一、室 内 研 究 现在学习的是第11页，共36页 稠化时间：90130min（52，30min，25MPa） 失水量:220mmb.初凝时间：30-70minc.终凝时间：10mind.稠化时间：40-120mine.高温高压失水：14MPag.流性指数：0.700.90h.稠度系数：0.1PaSN现在学

10、习的是第21页，共36页 以设计指标为依据，严格的执行油井水泥外加剂的试验规程和操作规程，进行了下列各项性能的研究优选。 在不同养护温度下，调整LG加量，可以获得不同的凝结时间，通过反复的试验，优选出LG加量为25，养护温度3550的凝结时间，具体试验结果见表1。现在学习的是第22页，共36页表1 LG水泥浆常规性能数据表序号LG加量水灰比流动度mm密度g/cm3养护温度初凝时间min终凝时间min100.422401.924017835220.422601.9235365330.422601.9235535440.422601.9235665550.422601.9335854620.422

11、601.9240354730.422601.9240454840.422601.9140614950.422601.92407441040.422601.92505231150.422601.9250664现在学习的是第23页，共36页 从表1的数据可以看出，加入LG后，水泥浆体系的流动度明显提高，均大于260mm，改善了水泥浆的流变性，使入井水泥浆易紊流冲洗，降低了水泥浆的泵送难度，提高泵效，进而提高顶替效率，有利于提高固井质量。 从凝结时间数据可以看出，加入LG后的凝结时间较净浆明显缩短，养护温度相同时，初凝时间随加量的增加而变长，35养护时，2加量初凝时间36min，5加量初凝时间为85

12、min，终凝时间都小于5min。表中凝结时间数据符合设计指标，可满足5001500米调整井的固井施工要求，它的明显优势是可大大减小地下油、气、水侵入水泥浆中，使水泥浆凝结时间变长，甚至不凝，导致环空窜槽的可能性，有利于保证固井质量，提高采收率。 在优选出凝结时间的基础上，在室内进行了LG加量不同的水泥浆稠化时间、失水、抗压强度三大主要性能的优选，性能数据见表2。 现在学习的是第24页，共36页 表2 LG水泥浆稠化时间、失水、抗压强度性能数据表序号LG加量稠化时间min失水量ml抗压强度MPa条件用时条件失水条件24h7d123019min13MPa初稠10Bc52min-20Bc61min-

13、70Bc4530min7MPa102400.1MPa14.830.6234019min13MPa初稠10Bc65min-20Bc70min-70Bc4530min7MPa4540 0.1MPa1631.4344019min13MPa初稠10Bc110min-20Bc114min-70Bc4530min7MPa3240 0.1MPa18.432.4455020min15MPa初稠10Bc90min-20Bc96min-70Bc4530min7MPa2940 0.1MPa19.235.4506025min28MPa初稠10Bc 142min-70Bc4530min7MPa120840 0.1MPa

14、14.625.4现在学习的是第25页，共36页 从表中的各项数据可以看出，各项性能均符合设计指标，能满足固井施工要求，特别是稠化时间，初稠小于10Bc,20Bc时稠化时间就足以满足施工要求。20Bc至70Bc只有几分钟，呈明显的直角效应，稠化时间可调性强，可适用不同井深固井，能有效的防止油气水窜。从失水的数据可以看出，随LG加量的增加，失水量明显降低，且不影响其他性能，有利于保护油气层，提高采收率。24h抗压强度净浆14.6MPa，加量2时为14.8MPa，比净浆提高了1.4%，加量5时为19.2MPa，比净浆提高了31.5%，后期强度7天也明显高于净浆水泥石，并且LG加量越多，抗压强度提高的

15、幅度越大。 用自制的模拟实验装置对水泥石进行了胶结强度对比实验，实验结果见表3。现在学习的是第26页，共36页表3 水泥浆胶结强度数据表 温度 胶结强度Kpa LG加量3540455002.182.823.003.0333.874.364.486.0555.085.556.657.74 实验结果表明，水泥浆加入LG早强防窜剂后胶结强度均高于净浆水泥石，而且加量越大，胶结强度提高幅度越大。现在学习的是第27页，共36页加量为3时，胶结强度6.05Kpa，比净浆的3.03Kpa提高了50，加量5时，胶结强度比净浆提高了60.9%，从数据分析可以看出：早强防窜水泥外加剂配制水泥浆可大大提高水泥石与第

16、一界面和第二界面的胶结强度，有利于提高固井质量。 试验结果见表4：PaSn 流变指数 无因次加量流变性nK(PaSn)00.50491.413820.56240.792830.70880.295140.87910.093850.92300.121260.98690.0668现在学习的是第28页，共36页 从表中数据可以看出，随LG加量的增加，流变指数增加。原浆的n值为0.5049，2LG水泥浆n值为0.5624，比净浆提高了11.4%，3加量时比净浆提高了82.8%，由n值变化明显看出，早强防窜剂提高了水泥浆的n值，加量越大，n值越接近1。 从表中数据可以看出，加有LG的水泥浆k值明显下降，2

17、加量时比净浆降低了43.9%；4加量时比净浆降低了93.4%。这说明该早强防窜剂的加入能降低水泥浆的稠度系数,减小流动阻力，有利于提高顶替效率和固井质量。 通过以上大量的水泥浆性能试验结果表明，LG是一种高效水泥外加剂。用LG调配的水泥浆具有良好的性能，初凝时间合适，终凝时间小于5分钟，稠化时间可调，低失水，强度高。因此，LG是一种理想的水泥外加剂。综合性能数据见表5。现在学习的是第29页，共36页表5 LG水泥浆性能数据表LG加量水灰比流动度mm密度g/cm3养护温度初凝时间min终凝时间min稠化时间min失水量24h抗压强度MPank240.42大于2601.9235-503652561

18、-1101003214.8-18.40.560.880.0790.094现在学习的是第30页，共36页 通过大量的室内物理化学研究，优选出了LG多作用高效水泥外加剂。其水泥浆体系具有低失水、高流动性、高机械强度、凝结时间可调、稠化曲线呈直角效应的独特优点。它可满足我油田调整井的固井施工要求。保证固井质量，提高固井优质率。同时通过实践对比，采用以下工艺和措施：固井前降低泥浆粘度、切力、密度，使用初稠小、流动性好的水泥浆固井。根据每口井的具体情况使用合理压差固井，有效防止对产层的伤害。采取配套使用冲洗液的方法，以提高顶替效率。井身质量合格，井径规则，确保套管居中。二、现场试验现在学习的是第31页，共36页 在这些措施的保障下，我们在现场不同地区、不同井深试验了43口井，固井合格率100，优质率78.81%，较用其他体系有了大幅度的提高。其中现场跟踪19口井，主要是木头地区、扶余地区、西部斜坡，都获得了满意的效果，现场水泥浆性能稳定，符合室内试验及设计指标。木头地区同期用其他外加剂固井66口，其中有12口不合格，而用LG固井12口，合格率100，固