水泥漿(英文名liquid cement)是固井中使用的工作液,水泥漿的功能是固井。固井作業是由套管向井壁與套管的環空注入水泥漿并讓它上返至一定高度,水泥漿隨后變成水泥石將井壁與套管固結起來。
功能
水泥漿(英文名liquid cement)是固井中使用的工作液。這里提到的固井是一種作業。水泥漿的功能是固井。固井可以達到下列目的:
1.固定和保護套管:鉆井過程中所下的套管,都必須通過固井作業將它固定起來。此外,套管外的水泥石可減少地層對套管的擠壓,起保護套管的作用。
2.保護高壓油氣層:當鉆遇高壓油氣層時,易發生井噴事故,要提高鉆井液密度以平衡地層壓力,鉆完高壓油氣層后,必須下套管固井,將高壓油氣層保護起來。
3.封隔嚴重漏失層和其他復雜層:當鉆遇嚴重漏失層時,可采取降低鉆井液密度和(或)加堵漏材料的方法鉆井,鉆完嚴重漏失層后,也必須下套管固井,將它封隔起來,使它不影響后面的鉆井。當鉆遇其他復雜層(如易塌地層)時,也可在鉆完該層后用下套管固井的方法解決。
組成
水泥漿由水、水泥、外加劑和外摻料組成。水泥漿的外加劑與外摻料是為了調節水泥漿性能,需在其中加入一些特殊物質,其加入量小于或等于水泥質量5%的物質成為外加劑;其加入量大于水泥質量5%的物質,則稱為外摻料。
1.水配制水泥漿的水可以是淡水或鹽水(包括海水)
2.配制水泥漿用的水泥是由石灰石、粘土在1450~1650攝氏度下煅燒、冷卻、磨細而成,它主要含有下列硅酸鹽和鋁酸鹽:
(1) 硅酸三鈣 硅酸三鈣在水泥中含量最高,而且水化速率、強度增加速率和最后強度都高
(2) 硅酸二鈣 在水泥中,硅酸二鈣的含量小于硅酸三鈣的含量,它的水化速率和強度增加速率雖然低,但最后強度高
(3) 鋁酸三鈣 鋁酸三鈣在水泥中含量較少。雖然它水化速率高,但強度增加速率低,最后強度低。
(4) 鐵氫氧化鋁四鈣 在水泥中,鐵鋁酸四鈣含量比鋁酸三鈣含量略高,但其水化速率、強度增加速率及最后強度均與鋁酸三鈣的情況類似。
此外,水泥中還含有石膏、堿金屬硫酸鹽、氧化鎂和氧化鈣等。這些組成,對水泥中的水化速率和水泥固化后的性能,都有一定影響。
分類
若按用途,可將水泥漿外加劑與外摻料合在一起分成七類,即水泥漿促凝劑、水泥漿緩凝劑、水泥漿減阻劑、水泥漿膨脹劑、水泥漿降濾失劑、水泥漿密度調整外摻料、水泥漿防漏外摻料。
案例
固井用的水泥成為油井水泥。
按API(American Petroleum Institute) 標準分類,油井水泥分A、B、C、D、E、F、G、H、J九個級別,API油井用的水泥使用的井深見下表:
API油井水泥適用的井深
級別
適用井深/m
級別
適用井深/m
A
0~1 830
F
3 050~4 880
B
0~1 830
G
0~2 440
C
1 830~3 050
H
0~2 440
D
3 050~4 270
J
3 600~4 880
E
3 050~4 270
參考資料
[1]趙福麟《油田化學》北京 石油大學出版社 2000年7月
Sabins F L,Sutton D L. The relationship of thicking 時間,gel strength,and compressive strengths of oilwell cements. SPE 11 205,1982
[3]劉希圣 完井工程 北京市:石油工業出版社,1988:98
[4]黃柏宗,徐同臺 國內外油井水泥和外加劑現狀及發展趨勢 鉆井液與完井液 1995;12(6):53~72
Gulf Publishing Company. Cementing products and additives. World Oil, 1996;217(3):C3~c-9
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