(三)低密度油井水泥减轻剂
近年来油气田固井工作者将油井水泥浆密度划分为:1.65~2.00g/cm3为常规密度水泥浆,大于2.00g/cm3为加重密度水泥浆,1.30~1.64g/cm3为低密度水泥浆,小于1.30g/cm3为超低密度水泥浆。
减轻剂大致分为三类,即液体、固体、气体减轻剂。
1. 液体减轻剂
水及硅酸钠属于这一类,它的优点是价格低,无需投入新的设备,缺点是密度降低范围较小,水泥浆易分层离析,失水量大,水泥石强度低等。
2. 固体减轻剂
粉煤灰、膨润土、硅藻土、膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、沥青、高炉水淬渣、塑料粉、核桃壳粉、空心微珠、实心微珠等均属此类。采用这类减轻剂的优点是,水泥浆密度可降至1.40~1.60g/cm3,用漂珠可降至1.25~1.45g/cm3,抗压强度比用液体减轻剂配制的低密度水泥要高,一般24h可达8.0MPa以上,一般固体减轻剂售价低,再加上粉煤灰是废物利用,具有较高的经济和社会经注效益;缺点是配成的水泥浆体流动性较差,稠化时间波动大,个别减轻剂(例如空心微珠)价格较高等。
化学组分与物理性能中国Spherelite①Litefit②SiO2(%)
Al2O3(%)
Fe2O3(%)
CaO(%)
MgO(%)
粒径(μm)
壁厚(直径的%)
密度(g/cm3)
堆积密度(kg/ m3)55~59
35~36
3~5
1.5~3.6
0.8~4
40~250
5~30
0.5~0.7
310~39555
29
5
1~640~2500.685
37065
35
460~3150.7
400
3.气体减轻剂
采用水泥浆体充(混)入一定比例的分散均匀的微细气泡,取代部分水泥微粒,并加入少量稳定剂,使浆体内气泡稳定,密度可降至0.8~1.20g/cm3,水泥石抗压强度大于3.5MPa,这适用于压力系数较低(0.7~0.8)的油气的固井。
以上几种减轻剂各有利弊,须依据油气井压力系数的高低以及固井工程的需要来选择。
对于需配制1.25~1,45 g/cm3密度的水泥浆来说,漂珠确实是一种较好的减轻剂。漂珠密度小于1g/cm3,能漂浮于水面上,具有壁薄、轻质、密闭、微粒、耐化学侵蚀、热力性能好和优越的化学活性等优点。国内外漂珠的化学组分、物理性能均基本相似(见下表)
漂珠的化学组分与物 理性能
注 ①Halliburton 公司产品
②Dowell Schlumberger 公司产品
采用漂珠配制的低密度水泥的特点:
(1)水泥浆性能波动小,与原浆相比,流动度较接近,一般均大于20 cm,稠化时间略长,约20~30min。
(2)水泥石强度高,与其他类型低密度水泥相比,抗压强度减幅度小,早期强度较高,48~72h即可达到最高值。
(3)与外加剂具有较好的相容性,为改善其性能,与减阻剂相容,可使水泥浆流动性进一步得到改善;与速凝剂相容,稠化时间缩短;与防气窜剂相容,延缓水泥浆“失重”时间;与降失水剂相容,失水量符合规定要求;与早强剂相容,能提高水泥石的强度等。
(4)改性后的低密度水泥石导热系数为普通水泥的一半左右;抗腐蚀效果比普通水泥石更佳,具有保温性与抗腐蚀性。