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国内外低密度油井水泥的研制概况

2016-3-28 11:59:39      点击:
1. 国外低密度油井水泥的研制 

  美国研制油井水泥减轻剂过程是一个渐进的过程。 早在20世纪40年代,美国开始用粉煤灰作油井水泥的减轻剂,至1965年在固井工程中已有年用粉煤灰13万t的记录。其时,水泥浆体采用体积比,粉煤灰与水泥之比为1:1;如改为质量比,则为37:47。在该配比中掺入少量膨润土或粘土,以提高浆体的流动度和保水性,但在浆体中,膨润土之类的混合料必须搅拌均匀,方可保证质量。  

 当时,美国配制的纯硅酸盐水泥浆体的密度一般为1.87g/cm3,而用粉煤灰作减轻剂的水泥浆体的密度则为1.69g/cm3,已能适应一般固井工程的需要。 美国石油学会也曾经颁布油井水泥用粉煤灰标准。

  1973年,美国又开始研制利用粉煤灰中空心微珠作减轻剂,来减轻油井水泥浆体的密度,至1980年获得成功。Halliburton公司曾提出以粉煤灰中“高强微珠”(Hishstrength microspheres)作水泥减轻剂,其配制的水泥浆体的密度低达0.9~1.10g/cm3,几乎只有纯水泥浆体密度值的一半,堪称超低密度,次年获得“空心微珠低密度油井水泥”专利。

  2. 国内低密度油井水泥的研制   

  我国低密度油井水泥研究起步较晚,但20世纪80年代以后发展速度较快,现按所用减轻剂材料,分述如下:

  (1)硅粉。1966年中国建筑材料科学研究院研制出在油井水泥中添加67%的硅粉或硅藻土的低密度油井水泥。当水灰比为0.8~1.10时,密度降至1.40~1.52g/cm3,在大港油田试验成功。1974年,锦西水泥厂为辽河油田试验生产水泥浆的密度为1.55~1.60g/cm3的矿渣油井水泥,并将其用于固井。  

  (2)粉煤灰。20世纪80年代末,大港油田将粉煤灰添加进G级水泥中,使浆体密度降至1.50~1.60g/cm3。  

  (3)漂珠。为解决克拉玛依油田克拉玛依——乌鲁木齐大断裂以南的井眼漏失问题,1983年新疆石油管理局钻井工艺研究所用漂珠作减轻剂,配制低密度油井水泥,使水泥浆密度降至1.15~1.50 g/cm3,推广后较好地解决了该地区的水泥浆的漏失问题。

  1984年,辽河油田将漂珠添加在锦西水泥厂75℃油井水泥中,使水泥浆密度降至1.25~1.55g/cm3,较好地防止了古潜山油矿的井眼漏失。1984~1991年共应用623井次,使用漂珠达4000余吨。  

  至1988年末,有大庆、华北、四川、胜利、青海等油田或多或少地采用了漂珠低密度油井水泥。 1988~1990年,石油部工程技术研究所针对中原油田抗盐防漏问题,辽河油田稠油热采井防漏问题,与中原油田协作,以漂珠作减轻料,辐以T50等外加剂,研制出密度为1.20~1.40g/cm3的抗硫酸盐和耐高温的低密度水泥浆,并获得成功。