国产微珠超低密度水泥浆研究

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目前固井现场解决油气井漏失问题大致有分级注水泥工艺和降低水泥浆密度两种方法。前者施工程序复杂,需延长钻机作业时间和建井周期,成本较高,故目前现场多采用后者。此法能有效地保护油气储集层、提高单井产能,在解决低压易漏失层固井复杂问题中具有显著的优势。常见的低密度水泥浆是以粉煤灰、普通漂珠、国外3M公司生产的空心玻璃微珠为主要减轻材料,其不足之处是粉煤灰自身密度较高,作为减轻剂降低水泥浆密度能力有限,普通漂珠抗压能力太差,地面配制的水泥浆密度与井下水泥浆的真实密度不一致,在较高压力下,随着漂珠破碎率的增加,井下真实密度相对远高于地面密度,这就意味着该漂珠在制作超低密度水泥浆时有一定的压力局限性,而国外3M公司生产的空心玻璃微珠成本太高,另外泡沫水泥浆体系设备投资昂贵,配制工艺复杂。所以有必要优选出一种国产高性能空心玻璃微珠用于配制超低密度水泥浆。本文通过国产空心玻璃微珠抗压性能测试,对比3M公司同类型微珠的抗压性能,证明了国产空心玻璃微珠T40、T60和Y12000分别满足作为配制出适合低温(井底静止温度为49℃的井况)、中温(井底静止温度为89℃的井况)、高温(井底静止温度为159℃的井况)地面密度和井下真实密度基本一致的超低密度水泥浆的减轻剂的条件。并根据紧密堆积理论和颗粒大小级配技术设计了国产微珠—微硅复合超低密度水泥浆固相体系,通过正交试验优选了各外加剂的加量,从而获得了超低密度水泥浆体系。其中,低温水泥浆密度小于1.02g/cm3,中温水泥浆密度小于1.11g/cm3,高温水泥浆密度小于1.20g/cm3,且浆体稳定性好、早期抗压强度增长快、失水易控制、稠化时间可调。通过室内实验证明了能采用国产空心玻璃微珠代替国外的同类型产品作为超低密度水泥浆的减轻剂,以及国产微珠超低密度水泥浆体系的现场运用可行性,从而为现场固井采用该水泥浆体系提供了理论和数据支撑。
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