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24、油井水泥的生产及性能特点

2020-07-14 10:01 作者:唯彩会官网 点击:

  24、油井水泥的生产及性能特点_材料科学_工程科技_专业资料。油井水泥的生产及性能特点 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

  油井水泥的生产及性能特点 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为: 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 100m,温度约提高 3℃,压力 增加 1.0~2.0MPa。 例如, 井深达 7000m 以上时, 井底温度可达 200℃, 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 GB10238-98,我国油井水泥分为八个级别,包括普通型(O) 、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。 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 级和 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带来较多的困难。因此,现在多用第二种方 法。 G 级水泥和 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 270~300m2/kg。在化学成分要 求上,中抗硫酸盐型要求 MgO≤6.0%,SO3 ≤3.0%,烧失量≤3.0%,不溶物≤0.75%, C3S=48%~58%,C3A≤8%,总碱量(Na2O+0.658K2O)≤0.75%。高抗硫酸盐型除要求 C3A ≤3%,2C3A+C4AF≤24%,C3S=48%~65%外,其余化学成分要求均与中抗硫酸盐型相同。 在物理性能要求上不分类型,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≤3.5ml(以 250ml 为基准,折合 1.4%);15~30min 内的初始稠度≤30Bc(水泥浆体稠 度的 Bearden 单位);52℃,35.6MPa 压力下的稠化时间为 90~120min;38℃常压养护 8h 的 抗压强度≥2.1MPa;60℃常压养护 8h 的抗压强度≥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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