【7A文】油井水泥及外掺料物理改性技术进展与展望
47页1、油井水泥及外掺料物理改性技术进展与展望,报告内容,一、前言 二、油井水泥及外掺料物理改性途径与方法 三、认识与展望,一、前言,1.固井面临的地质条件更加复杂、固井难度不断增加 井深不断增加,带来高温、长封固段、小间隙等技术难题 复杂压力体系固井,窄密度安全窗口,压稳防漏固井矛盾突出 水平井、复杂结构井数量不断增加 CO2、H2S等腐蚀性地层对水泥环腐蚀 两高(高温、高压)、两低(低温、低压)固井环境 对固井质量要求愈来愈高(分段压裂、薄互层开发等),一、前言,2.油井水泥外加剂技术发展迅速,但是难以克服油井水泥固有的缺陷 固井油井水泥外加剂已经发展了11大类(降失水剂、分散剂、缓凝剂、早强剂、促凝剂、防气窜剂、减轻剂、加重剂、膨胀剂、高温强度稳定剂、前置液) 油井水泥外加剂用量已经占到油田钻井化学剂用量的38% 已经成为提高固井质量、保护油气层的重要手段 油井水泥由于受粒径、内部矿物成分等的固有特性的影响,其中熟料在高温下强度衰减严重且韧性较差,水泥浆混配过程中存在不均匀等因素影响,水泥石还存在着渗透率高、体积收缩、脆性等难以克服的缺陷,一、前言,3.物理改性技术 物理改性是指在水泥浆
2、中通过对粒度分布进行调控、脉冲振动或对颗粒形状进行整形处理,达到利用物理方法(非化学方法)对水泥浆/水泥石进行改性的技术方法 在建材、橡胶、高分子等行业已经得到广泛应用 通过对油井水泥及外加剂、配浆水和水泥浆进行一定的物理改性处理,可以提高油井水泥自身的活性,改善水泥石微观结构,提高水泥石的强度和各项力学特性,提高水泥石胶结质量等,报告内容,一、前言 二、油井水泥及外掺料物理改性途径与方法 三、认识与展望,二、油井水泥及外掺料物理改性途径与方法,1.采用颗粒级配设计水泥浆,颗粒级配设计原理: 优化水泥与充填材料之间的粒度分布,使材料之间的堆积比例达到最大。 有助于提高水泥石的强度、体系稳定性等综合性能。,二、油井水泥及外掺料物理改性途径与方法,单一颗粒堆积,等径球体有规则排列的配位数与孔隙率,二、油井水泥及外掺料物理改性途径与方法,异径球体级配,异径球体的级配与配位数相关,多组分球体的堆积特征,二、油井水泥及外掺料物理改性途径与方法,CemCRETE技术:高密度水泥浆DensCrete和低密度水泥浆LiteCrete设计技术,基于颗粒级配原理。 LiteCrete水泥浆体系:水泥浆密度
3、最低1.20g/cm3,其24Hr抗压强度大于14MPa,水泥石的渗透率和孔隙度明显小于常规水泥浆。 DensCrete水泥浆体系:2.04-2.9g/cm3的高密度水泥浆,其抗压强度通常可达到35MPa以上,水泥浆流动性好。,斯伦贝谢Cemcrete技术,二、油井水泥及外掺料物理改性途径与方法,中国石化工程院超高密度水泥浆技术,通过粒度分析,将3级粒度加重材料按一定比例与水泥混合,用激光粒度仪分析粒度分布,与理论计算之对比,可以看出拟合效果比较好,二、油井水泥及外掺料物理改性途径与方法,在官深1井的现场应用,2950m嘉陵江组超高压盐水层,二、油井水泥及外掺料物理改性途径与方法,水泥浆600转读数低于300,官深1井现场水泥浆性能,二、油井水泥及外掺料物理改性途径与方法,二、油井水泥及外掺料物理改性途径与方法,2.70稠化曲线,2.80稠化曲线,二、油井水泥及外掺料物理改性途径与方法,官深1井现场施工情况,二、油井水泥及外掺料物理改性途径与方法,二、油井水泥及外掺料物理改性途径与方法,固井质量 重叠段及嘉二段水层封固质量较好,下部较差。全井封固段固井质量声幅值合格率60.8%;优质率
4、达35% 套管鞋固井质量较好,2.油井水泥及外掺料分级处理技术,二、油井水泥及外掺料物理改性途径与方法,技术原理:针对水泥及粉煤灰超细粉对水泥浆体系的影响,采用分级的办法,在不破坏物料形状的情况下,将固体材料通过一定的分级工艺分成窄粒级的水泥和粉煤灰,通过优化颗粒级配,实现提高水泥石的强度以及降低渗透率的目的。,分级前原料,分级后样品,分级机结构示意图 典型的超细分级系统,分级处理的工艺流程,二、油井水泥及外掺料物理改性途径与方法,水泥及粉煤灰分级工艺、参数优化及调控出不同产品的粒级与得率。,二、油井水泥及外掺料物理改性途径与方法,原料 D1样品,D2样品 D3样品 D4样品,二、油井水泥及外掺料物理改性途径与方法,粉煤灰分级,二、油井水泥及外掺料物理改性途径与方法,水泥原料 D2,B2 F1,油井水泥分级,二、油井水泥及外掺料物理改性途径与方法,粉煤灰分级前原料,粉煤灰分级后样品,水泥分级前原料,水泥分级后样品,二、油井水泥及外掺料物理改性途径与方法,95分级水泥样品的抗压强度,160高温下分级水泥样品的抗压强度,单粒级水泥石抗压强度:95,F1=27.88MPa, 160 , B2
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