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漂珠低密度油井水泥浆体的利用

  漂珠低密度油井水泥浆体,由于漂珠密度小于1g/cm3,同时吸水率低,可以减小水灰比,相对多用漂珠。加之漂珠粒径甚微,有可能堵塞水泥石毛细孔道,因而可反映出水泥石强度高、抗渗性好等力学性能。为进一步开发利用漂珠低密度油井水泥浆体,现就其稳定性、稳定剂以及成本等问题分述如下。

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  1、 漂珠低密度油井水泥浆体的稳定性。

  漂珠低密度油井水泥浆体在硬化前,体积出现较大收缩,导致该水泥石密度增加,这现象引起人们关注。

  通过试验证明,在正常应用状态,浆体收缩其原因有二:

  (1) 当浆体施工开始至浆体凝结硬化前,由于在一定的压力作用下,使浆体内的游离水渗入漂珠空腔,引起浆体收缩,而密度相应增加。

  (2) 浆体凝结硬化后,部分养护水继续渗入漂珠空腔,直至空腔被水充满,这就直接导致水泥石的密度上升,因此漂珠低密度水泥浆开始凝结硬化时的密度被认为是有效密度;浆体硬化后将与套管和地层胶结,不再形成液柱压力,故其密度大小已无意义。

  试验说明两个问题:①引起密度增大原因并非漂珠压碎;②初始密度与有效密度相差无几。

  2、漂珠作水泥高温强度稳定剂。

  漂珠可以部分取代石英粉作防止水泥高温强度退化的稳定剂,满足固井质量要求。

  通常水泥浆体采用加入石英粉来提高水泥石的耐高温性能。其机理为:耐高温水泥石的结晶相为托勃莫来石(C5S6H5)和硬硅钙石(C6S6H)。此二矿物结晶的CaO/SiO2摩尔分子数比(即CaO/SiO2比)分别为5:6和6:6,接近于1.加入石英粉的目的是提高水泥中SiO2含量,使CaO/SiO2摩尔分子数比更接近于1.而漂珠中的SiO2含量高达50%以上,当加入水泥浆中取代部分石英粉,在常温下,漂珠即可与水泥浆中的Ca(OH)2反应生成硅酸钙胶凝物质;在高温下又可与石英粉和Ca(OH)2反应,共同作用结晶成托勃莫来石(C5S6H5)和硬硅钙石(C6S6H)矿物,使水泥石强度不衰减。所以漂珠亦是一种稳定剂。

  3、 关于如何降低漂珠低密度油井水泥成本问题。

  漂珠低密度油井水泥石物理力学性质优异,施工现场无须增添其他专用设备,操作工艺简便,均受到施工单位的青睐。但是,由于目前漂珠售价高,从而使低密度水泥成本比一般油井水泥高出两倍,这是发展这项新技术的障碍。

  为降低漂珠低密度油井水泥的成本,应采用较低价的空心沉珠(其密度接近于1g/cm3),以取代高价漂珠的应用,首先可在漏失井中使用。若能通过机械分选,分选出高强度漂珠,则可在深井中应用。

  为迅速发展我国石油工业,满足固井工程需要,开发漂珠低密度油井水泥,势在必行。一些技术与经注方面的问题,随着科学的技术的发展,一定会在今后的不断实践中获得到解决。


漂珠知识

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