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高性能空心玻璃微珠颗粒直径小,在相同的水泥浆粘度和切力下,更不容易上浮,因此,更利于控制体系的悬浮稳定性。
维持水泥浆体系悬浮稳定所需的粘度和切力更小,因此,可将水泥浆配制得更稀,水泥浆的流动性变好,从而降低注水泥过程中的环空流动压耗,更利于实现平衡注水泥,确保水泥返高。
密度更低,其降低水泥浆密度的能力更强、速度更快,用更少的微球即可将密度降低到相同的水平,体系中的有效胶结组分水泥更多,因此,更利于提高体系的强度,同时,可将密度降低到常规漂珠难以达到的超低水平,从而满足超低压易漏地层固井的需要。
抗压能力强。
高性能空心玻璃微珠的承压能力高、密闭率高,所配水泥浆的密度也不会有大的变化,因此,更容易控制环空浆柱压力,从而利于实现平衡注水泥。
体系的组分、性能稳定,利于防止固井事故、提高固井质量。
在高速搅拌配浆或用大功率设备配浆时更不易破碎,更利于在现场配制出符合设计要求的水泥浆。
颗粒细小,能更好地与水泥混合均匀,配制出均匀的干灰。
减轻对地层的伤害。
中钢空心玻璃微珠(Y系列)在低密度固井水泥浆中的应用
中钢空心玻璃微珠的技术数据
型号 | 密度 g/cm3 | 粒径 μm | 强度 MPa | 强度 PSI | 含水率 % | 漂浮率% | pH |
Y2000 | 0.32 | 2~120 | 14 | 2000 | 0.29 | 92 | 8~9.5 |
Y4000 | 0.40 | 2~100 | 28 | 4000 | 0.29 | 92 | 8~9.5 |
Y6000 | 0.46 | 2~85 | 41 | 6000 | 0.29 | 92 | 8~9.5 |
Y10000 | 0.60 | 2~80 | 69 | 10000 | 0.29 | 92 | 8~9.5 |
Y12000 | 0.60 | 2~80 | 82 | 12000 | 0.29 | 92 | 8~9.5 |
中钢空心玻璃微珠密度仅为0.32—0.60g/ cm3 ,直径约为2~120μm ,且是封闭的内充惰性气体的玻璃珠,配制水泥浆时不吸水。因此,使用中钢空心玻璃微珠作减轻剂,在少加水的情况下即可达到很好的密度减轻作用,可配制出一般减轻剂不能达到的低密度(1. 2~1. 6g/ cm3 ) ,而且低的水灰比对降低水泥石的渗透性起重要作用。此外,封闭的玻璃体结构将堵塞毛细孔道,进一步降低水泥石的渗透性。
低密度水泥浆体系是解决低压、易漏井固井水泥浆漏失的主要途径之一。
目前在中国油气田,主要的密度减轻剂有漂珠、粉煤灰、微硅和膨胀珍珠岩等。漂珠低密度水泥浆体系在国内应用最多,但应用井深受到很大限制。在压强增大的情况下,很容易破碎,使得水泥浆体系的密度不稳定,可能造成严重的后果。
中钢空心玻璃微珠低密度水泥浆的特点和优势:
⊙浆体稳定性强,流变性能优异,抗压强度高;
⊙颗粒细小,流动性好,现有设备完全可以满足配制要求;
⊙浆体稳定,水泥浆上下密度没有差别;
⊙沉降稳定性较好,良好的流变性能可实现紊流顶替,提高顶替效率;
⊙稠化时间可调性好,可根据施工需要随意调节;
⊙稠化过渡时间短,基本成直接稠化。防气窜性能优异,水泥浆性能因素SPN可控制在1-4之间;
⊙失水控制较好,可将API失水有效控制在60ml以下。
⊙虽然密度低,但抗压强度高,24h抗压强度可达14MPa-20MPa以上;中钢空心玻璃微珠低密度水泥浆体系的水泥石抗压强度几乎是普通漂珠配制的水泥浆体系的两倍。
低密度固井水泥浆的综合成本
中钢空心玻璃微珠在固井水泥中的应用,具有其他减轻材料无可比拟的优势,这种优势往往可能决定一口油气井的寿命,因此采用中钢空心玻璃微珠额外的一点投资对井的整个收益相比,实在是微不足道了。