[教育]油井水泥外加剂和外掺料的功能定位及长效性评价.pptx

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1、教育教育油井水泥外加油井水泥外加剂剂和外和外掺掺料的功能定位及料的功能定位及长长效性效性评评价价汇报内容汇报内容 1.水泥浆配方设计和外加剂使用原则水泥浆配方设计和外加剂使用原则 2.油井油井水泥外加剂水泥外加剂的功能定位的功能定位 3.油井水泥外掺料的功能定位油井水泥外掺料的功能定位 4.功能与常规外加剂的长效性评价实例功能与常规外加剂的长效性评价实例 水泥浆配方设计和外加剂使用原则水泥浆配方设计和外加剂使用原则v油油气气井井固固井井作作业业是是钻钻井井工工程程的的最最后后一一个个关关键键环环节节，其其工工程质量与油气井生产寿命和油气开采成本直接相关程质量与油气井生产寿命和油气开采成本直接相

2、关。v油油井井水水泥泥及及外外掺掺料料外外加加剂剂的的混混合合体体构构成成了了井井下下水水泥泥环环的的基体材料，其作用举足轻重基体材料，其作用举足轻重。v在在对对常常用用油油井井水水泥泥外外加加剂剂进进行行功功能能细细化化分分类类的的基基础础上上，提提出出了了功功能能外外加加剂剂（或或外外掺掺料料）和和常常规规外外加加剂剂的的设设计计和和使用的使用的遵循原则遵循原则。水泥浆配方设计和外加剂使用原则水泥浆配方设计和外加剂使用原则科学科学严谨严谨长效长效实用实用汇报内容汇报内容-2 1.水泥浆配方设计和外加剂使用原则水泥浆配方设计和外加剂使用原则 2.油井油井水泥外加剂水泥外加剂的功能定位的功能定

3、位 3.油井水泥功能材料的功能定位油井水泥功能材料的功能定位 4.功能与常规外加剂的长效性评价实例功能与常规外加剂的长效性评价实例 油井水泥外加剂的功能定位油井水泥外加剂的功能定位高脆性高脆性高收缩高收缩高滤失高滤失水泥浆体水泥浆体水泥石水泥石常规外加剂常规外加剂 保障水泥浆保障水泥浆工程性能工程性能 功能外加剂功能外加剂 保障井下水保障井下水泥环力学性能泥环力学性能稳定和环空密稳定和环空密封性能封性能 v当液态胶乳掺量达到水泥干灰质量的当液态胶乳掺量达到水泥干灰质量的15%以上以上、混合水电解质浓度和地层、混合水电解质浓度和地层温度不高时，它的基体增密作用（防温度不高时，它的基体增密作用（防

4、腐蚀）、防窜作用和改善水泥石弹性腐蚀）、防窜作用和改善水泥石弹性的作用才能发挥出来，但不能改善水的作用才能发挥出来，但不能改善水泥石抗冲击韧性。泥石抗冲击韧性。v国内油田出于节约成本目的，在使用国内油田出于节约成本目的，在使用过程中的掺量并没有达到其最低要求，过程中的掺量并没有达到其最低要求，因而使用效果不明显且不稳定。因而使用效果不明显且不稳定。v胶乳系乳液聚合的高分子材料，长期胶乳系乳液聚合的高分子材料，长期在高温环境下必然老化降解，固井作在高温环境下必然老化降解，固井作业后在一定时间内失去其功效，故其业后在一定时间内失去其功效，故其定位于定位于常规外加剂常规外加剂。v胶乳控制失水的能力比

5、较差，只能适胶乳控制失水的能力比较差，只能适当控制滤失量而不可能达到降滤失剂当控制滤失量而不可能达到降滤失剂的效果（可以称之为的效果（可以称之为降滤失助剂降滤失助剂）。）。v功能定位不明确功能定位不明确汇报内容汇报内容-3 1.水泥浆配方设计和外加剂使用原则水泥浆配方设计和外加剂使用原则 2.油井油井水泥外加剂水泥外加剂的功能定位的功能定位 3.油井水泥功能材料的功能定位油井水泥功能材料的功能定位 4.功能与常规外加剂的长效性评价实例功能与常规外加剂的长效性评价实例 油井水泥功能材料的功能定位油井水泥功能材料的功能定位v功能材料功能材料是指通过电、磁、热、化学等作用后，具有特是指通过电、磁、热

6、、化学等作用后，具有特定功能的新材料，可部分替代油井水泥（即外掺料），定功能的新材料，可部分替代油井水泥（即外掺料），通过化学或物理作用赋予油井水泥石特定的功能通过化学或物理作用赋予油井水泥石特定的功能。v典型的功能外掺料如典型的功能外掺料如硅灰、矿渣和硅灰、矿渣和Micromax（紧密堆积（紧密堆积加重材料）等加重材料）等。典型功能外掺料典型功能外掺料硅灰硅灰矿渣系矿渣系碱激发碱激发材料材料 Micromax 粉煤灰粉煤灰增强材料增强材料降低水泥石的孔降低水泥石的孔隙率，降低水泥隙率，降低水泥浆析水率、大幅浆析水率、大幅度降低水泥石渗度降低水泥石渗透率和提高水泥透率和提高水泥石抗压强度。石抗

7、压强度。其最佳掺量为水其最佳掺量为水泥质量的泥质量的1015%属于长效增强功属于长效增强功能材料能材料 界面胶结材料界面胶结材料降低水泥石渗透降低水泥石渗透率、提高抗压强率、提高抗压强度，改善水泥环度，改善水泥环的界面胶结强度的界面胶结强度掺量为水泥质量掺量为水泥质量的的30%时，所形时，所形成的水泥石孔隙成的水泥石孔隙率最低率最低属于长效胶结功属于长效胶结功能材料能材料紧密堆积密度调紧密堆积密度调节材料节材料用于调整水泥浆用于调整水泥浆的密度，降低水的密度，降低水泥石的渗透率和泥石的渗透率和提高抗压强度。提高抗压强度。最低掺量为最低掺量为10%属于长效增密功属于长效增密功能材料能材料 功能定

8、位不明确功能定位不明确 降低水泥浆密度降低水泥浆密度和改善水泥石孔和改善水泥石孔结构作用有限，结构作用有限，不能明显提高水不能明显提高水泥的石抗压强度泥的石抗压强度 不属于功能材料不属于功能材料 只有通过科学合理的设计和使用外掺料，才能最大程度地发挥其功能和作用！只有通过科学合理的设计和使用外掺料，才能最大程度地发挥其功能和作用！汇报内容汇报内容-4 1.水泥浆配方设计和外加剂使用原则水泥浆配方设计和外加剂使用原则 2.油井油井水泥外加剂水泥外加剂的功能定位的功能定位 3.油井水泥功能材料的功能定位油井水泥功能材料的功能定位 4.功能与常规外加剂的长效性评价实例功能与常规外加剂的长效性评价实例

9、 大庆油田大庆油田吉林油田吉林油田South Oman油田油田防窜水泥浆防窜水泥浆体系固井体系固井质量长期跟踪质量长期跟踪国内油田国内油田 国外油田国外油田 v South Omanv油田油田u非均质碳酸盐非均质碳酸盐u和岩层地层和岩层地层u高压气井高压气井,气层井气层井u深位于深位于48005500mu尾管固井考核封固尾管固井考核封固u层段位于层段位于5470u5500m之间盐岩层之间盐岩层u固井优质率判据固井优质率判据u为为CBL测井胶结测井胶结u指数指数(BI)0.8和和u扇形成像测井扇形成像测井 紧密堆积晶体防紧密堆积晶体防窜水泥浆体系固井；窜水泥浆体系固井；预计固井第预计固井第56天

10、后天后水泥石的膨胀量可水泥石的膨胀量可密封微间隙密封微间隙 水泥浆平均密度水泥浆平均密度为为2.43g/cm3隔离液密度为隔离液密度为2.35g/cm3l注水泥作业后第注水泥作业后第9天到第天到第21l个月共进行了个月共进行了4次次CBL/扇形扇形l成像测井成像测井l 对同区块的邻井（考核层段对同区块的邻井（考核层段l位于位于49205006m，使用常规，使用常规l防窜水泥浆体系）也进行了防窜水泥浆体系）也进行了l2次次CBL/扇形成像测井对比扇形成像测井对比体系体系测井时间测井时间固井质量评价固井质量评价测井条件测井条件晶晶体体防防窜窜第第1次：固井后第次：固井后第9天天 考核段考核段10%

11、为优质为优质（存在微间隙）（存在微间隙）井内流体为钻井液（密度略低井内流体为钻井液（密度略低于固井所用水泥浆）于固井所用水泥浆）第第2次：固井后第次：固井后第16天天 考核段考核段100%为优质为优质 井内流体为钻井液，测井时井井内流体为钻井液，测井时井口加压口加压7MPa 第第3次：固井后第次：固井后第22天天 考核段全部考核段全部不合格不合格 井内流体为盐水（相当于井底井内流体为盐水（相当于井底套内压力降低了套内压力降低了61MPa）第第4次：固井后第次：固井后第630天天 考核段考核段100%为优质为优质 井内流体为盐水（相当于井底井内流体为盐水（相当于井底套内压力降低了套内压力降低了6

12、1MPa）常常规规防防窜窜 第第1次：固井后第次：固井后第9天天考核段全部考核段全部不合格不合格（存在微间隙）（存在微间隙）井内流体为钻井液井内流体为钻井液 第第2次：固井后第次：固井后第150天天 考核段全部考核段全部不合格不合格（存在微间隙）（存在微间隙）井内流体为钻井液井内流体为钻井液 South Oman油田高压气井固井后油田高压气井固井后4次次CBL/扇形成像测井结果比较扇形成像测井结果比较v国内国内v油田油田大庆油田大庆油田吉林油田吉林油田A井井吉林油田吉林油田B井井 l大庆油田在国内大庆油田在国内首先采用调整井首先采用调整井固井延时测井固井延时测井（15天）质量评天）质量评定方法

13、，对同一定方法，对同一区块区块 v 两口相邻的两口相邻的调整井（调整井（分别采分别采用用A级水泥原浆级水泥原浆和和DPD晶体防窜晶体防窜水泥浆体系固井水泥浆体系固井）进行了进行了2次次CBL/VDL测井测井评价。评价。l同一区块相同构同一区块相同构造的造的l 两口含两口含CO2深深层气（层气（3670 5125m）中采用）中采用 不同的防窜水泥不同的防窜水泥浆体系分级固井浆体系分级固井l井底静止温度井底静止温度约为约为200l从注水泥作业从注水泥作业后第后第7天到第天到第15个月每口井进个月每口井进行了行了2次次CBL/VDL测井测井l验证了验证了WDH晶体防晶体防l窜剂和胶乳的长窜剂和胶乳的

14、长效性差别效性差别结束语结束语油井水泥油井水泥功能外加剂功能外加剂油井水泥功能外加剂（或外掺料）对于提高井下水泥环的长期密油井水泥功能外加剂（或外掺料）对于提高井下水泥环的长期密封性和固井质量的稳定性有着不可替代的作用，固井设计和应用封性和固井质量的稳定性有着不可替代的作用，固井设计和应用时应该给予足够的重视。时应该给予足够的重视。功能固井材料和功能外加剂的研究开发已呈多元化发展趋势，传统的功能固井材料和功能外加剂的研究开发已呈多元化发展趋势，传统的硅酸盐水泥基材料已经不能满足特殊地质条件的固井技术需求。硅酸盐水泥基材料已经不能满足特殊地质条件的固井技术需求。非硅酸盐固井材料已进行了现场固井试验，但进口材料的作业成本极其昂非硅酸盐固井材料已进行了现场固井试验，但进口材料的作业成本极其昂贵，这对国内特种功能固井材料的研究提出了新的挑战贵，这对国内特种功能固井材料的研究提出了新的挑战。我们先于国外开展了特种功能固井材料的研究，但相应的研发费用和配套施工工我们先于国外开展了特种功能固井材料的研究，但相应的研发费用和配套施工工艺的研究投入仍然不够，希望国内石油钻井相关企业及技术管理部门能给予重艺的研究投入仍然不够，希望国内石油钻井相关企业及技术管理部门能给予重 视和支持。视和支持。4321