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固井常识五

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【摘要】:

==固井水泥浆==

    油井水泥是一种水硬性胶凝材料,它与水按一定的比例混合便形成水泥浆,并在井下硬化成具有一定抗压强度和渗透率的水泥石。

1)  水泥水化过程

     油井水泥的水化是放热反应,按其水化速度和结构的形成,大致可分为四个过程:起始期、迟缓期、凝结期和硬化期。

A、起始期。在水泥干粉与水混合的几分钟时间内,迅速发生水化反应,有大量水化热生成,在水泥矿物表面上形成一层水化硅酸钙凝胶,因这种作用最初仅在水泥颗粒表面进行,只消耗一部分水,其余的水份充满于水泥颗粒之间,水泥浆具有流动性能。

B、迟缓期。由于最初在水泥矿物表面生成的水化硅酸钙凝胶渗透率非常低,阻止了矿物进一步水化,而使水化速度明显变慢,此期,水泥浆的流动性能相对比较稳定,水泥浆的泵送入井应在这一时期完成。这一段时间可延续数十分钟到数小时。

C、凝结期。随着水化继续向水泥颗粒的深处发展,矿物表面的水化硅酸钙凝胶胀开,水化过程又加速进行,产生的水化物交互生成网状结构,失去了流动性能,水泥浆进入了凝结时期,这段时间大约需几十分钟。

D、硬化期。随着水化物继续沉积,大量晶体析出,体系的孔隙度、渗透率逐渐降低,强度逐渐增加,硬化成微晶结构的水泥石。这一段时期,随着水泥石渗透率的不断降低,水化反应速度逐渐变慢,但持续时间很长,可达数十天,甚至数年。硬化期的明显特征是强度增长,这也是固井所期求的。

2)   油井水泥常用外加剂

     由于井下环境比地面条件恶劣得多,为了使水泥浆广泛地用于油田钻井、完井、修井等作业中,对水泥浆密度、稠度、稠化时间和抗压强度等都具有更高的要求,采用纯水泥已远远不能满足工艺技术要求,必须依靠外加剂来调节其使用性能。目前,常用外加剂的种类主要有:缓凝剂、降失水剂、分散剂、消泡剂、促凝剂、抗高温强度稳定剂、减轻剂等等,

?其主要作用如下:

缓凝剂:主要是延长水泥浆稠化时间或凝结时间。

促凝剂:主要是缩短水泥浆稠化时间以及增大水泥石的早期抗压强度。

降失水剂:主要用以防止水泥浆急剧失水,保护油气层。

减轻剂:主要是降低水泥浆密度,防止水泥浆在低压漏失层发生漏失。

分散剂:用以改善水泥浆的流动性能,有利于水泥浆在低泵速泵压下进入紊流状态。

消泡剂:防止和避免溶解水起泡,稳定水泥浆密度。

抗高温强度稳定剂:在深井、高温情况下,加入硅粉,防止水泥石抗压强度出现热衷退现象。

 

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