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油井水泥的生产及性能特点

放大字体  缩小字体 发布日期:2016-07-20  浏览次数:105
核心提示:油井水泥专用于油井、气井的固井工程,又称堵塞水泥。它的主要作用是将 套管与周围的岩层胶结封固,封隔地层内油、气、水层,防

油井水泥专用于油井、气井的固井工程,又称堵塞水泥。它的主要作用是将 套管与周围的岩层胶结封固,封隔地层内油、气、水层,防止互相窜扰,以便在井内形成一条从油层流向地面且隔绝良好的油流通道。

油井水泥的基本要求是,水泥浆在注井过程中要有一定的流动性和合适的 密度;水泥浆注入井内后,应较快凝结,并在短期内达到相当强度;硬化后的水泥浆应有良好的稳定性和抗渗性、抗蚀性等。

油井底部的温度和压力随着井深的增加而提高,每深入l〇〇m,温度约提高 3T:,压力增加1. 0 ~ 2. OMPa。例如,井深达7000m以上时,井底温度可达 200T;,压力可达到125MPa。因此,高温高压特别是高温对水泥各种性能的影响 是油井水泥生产和使用的最主要问题。高温作用使硅酸盐水泥的强度显著下 降,因此,不同深度的油井应该用不同组成的水泥。根据国家标准GB 10238— 98,我国油井水泥分为八个级别,包括普通型(0)、中抗硫酸盐型(MSR)和高抗 硫酸盐型(HSR)三类。各级别油井水泥使用范围如下:

A级:在无特殊性能要求时使用,仅有普通型。

B级:适合于井下条件要求的中抗或高抗硫酸盐时使用,分为中抗硫酸盐型 和高抗硫酸盐型两种类型。

C级:适合于井下条件要求高的早期强度时使用,分为普通型、中抗硫酸盐 型和高抗硫酸盐型三种类型。

D级:适合于中温中压的井下条件时使用,分为中抗硫酸盐型和高抗硫酸盐 型两种类型。

E级:适合于高温高压的井下条件时使用,分为中抗硫酸盐型和高抗硫酸盐 型两种类型。

F级:适合于超高温高压的井下条件时使用,分为中抗硫酸盐型和高抗硫酸 盐型。

G级:是一种基本油井水泥,分为中抗硫酸盐型和高抗硫酸盐型两种类型。

H级:是一种基本油井水泥,分为中抗硫酸盐型和高抗硫酸盐型两种类型。

油井水泥的物理性能要求包括水灰比、水泥比表面积、15 ~30min内的初始 稠度、在特定温度和压力下的稠化时间,以及在特定温度、压力和养护龄期下的

抗压强度等。

油井水泥的生产方法有两种,一种是制造特定矿物组成的熟料,以满足某级 水泥的化学和物理要求;另一种是采用基本油井水泥(G级或H级水泥),加入 相应的外加剂,以达到等级水泥的技术要求。采用前一方法往往给水泥厂帯来 较多的困难,因此,现在多用第二种方法。

G级水泥与H级水泥的矿物组成、质量标准、技术要求完全相同,不同的是水灰比,G级为0. 44,而H级为0. 38。因此,H级的比表面积较低,仅为270 ~ 300 m2/kg。

在化学成分方面,中抗硫酸盐型要求:

Mg0^6.0% ;

SO3 矣3.0% ;

烧失量矣3. 0%c ;

不溶物矣0.75 % ;

C3S 为 48% ~58% ;

CsA^8% ;

总碱量(Na2〇+0.658K2〇)矣0.75%。

高抗硫酸盐型除要求C3A矣3%,2C3A + C4AF矣24% AS为48% ~65%

外,其余化学成分要求均与中抗硫酸盐型相同。

在物理性能方面,不分类型,除水灰比外,G级和H级的物理性能要求相 同。其要求为:

游离水矣3. 5mL(以250mL为基准,折合1.4% );

15 ~30min内的初始稠度矣30Bc (水泥浆体稠度的Bearden单位);

52T:、35. 6MPa压力下的稠化时间为90 ~ 120min;

38T:常压养护8h的抗压强度彡2. 1MPa;

60T:常压养护8h的抗压强度彡10. 3MPa。

油井和气井的情况十分复杂,为适应不同油气井的具体条件,有时还要在水 泥中加入一些外加剂,如增重剂、减轻剂或缓凝剂等。

 
 
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