油井水泥与外掺料物理改性技术应用进展和展望.ppt

二、油井水泥及外掺料物理改性途径与方法 . 粉体球形化 处 理 技 术 机械整形机处理技术：借助球磨机等设备，物料相互之间产生自磨，磨掉部分棱角。 高温整形技术：高温热熔，在表面张力的作用下迅速自动流平，形成球形。 二、油井水泥及外掺料物理改性途径与方法 粒径：亚微米超细胶质颗粒 － 平均颗粒粒径小于?m? 比表面积： 约2～4 m2/g 比重： 3 形状：球形 应用：钻井液、水泥浆加重剂 国外代表性产品：微锰Micromax 二、油井水泥及外掺料物理改性途径与方法 优点： 控制水泥浆自由液为零、降低滤失量、低粘度、高早期强度、高后期强度、提高胶结质量、提高水泥浆稳定性和耐腐蚀。 国外代表性产品：液硅Microblock 石油工程技术研究院 SINOPEC RESEARCH INSTITUTE OF PETROLEUM ENGINEERING 油井水泥与外掺料物理改性技术应用进展和展望 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 序号 排列方式 配位数 堆积率 空隙率％ 1 立方体 6 47.64 2 六方型 （斜方体） 8 39.55 3 复六方型 10 30.19 4 角锥形 12 25.95 5 四面体型 12 25.95 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 球体组分 堆积率％ 空隙率％ 空隙率下降值％ 1 62.0 38.0 - 2 85.6 14.4 23.6 3 94.6 5.4 9.0 4 98.0 2.0 3.4 5 99.2 0.8 1.2 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：水泥浆密度最低3,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：3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 配方 密度g/cm3 剪切应力读数 API失水/30min 自由液 领浆 2.71 236/130/95/52/5/4 96℃×6.9MPa 39ml 0.1ml 尾浆 2.71 262/145/100/56/6/5 96℃×6.9MPa 37ml 0.1m