低密度高強度水泥漿體系分析

（新疆貝肯能源工程股份有限公司, 新疆 克拉瑪依 834009）

低密度高強度水泥漿體系分析

賀為利

（新疆貝肯能源工程股份有限公司, 新疆 克拉瑪依 834009）

利用水泥漿進行固井作業時，當遇到溶洞型碳酸、裂縫性地層時井漏的機率大大增加，導致固井質量無法滿足要求，甚至固井失敗，而使用低密度水泥將可有效避免井漏情況的發生。

低密度高強度；水泥漿體系；分析

一、試驗內容

1 試驗材料及設備介紹

為對低密度高強度水泥體系進行研究，本文進行的試驗所需材料包括DRSIS分散劑、DRA-IS早強劑、DRF-300S降水劑、DRB-IS增強材料、漂珠、G級油井水泥等，使用的設備有：激光粒度分析儀、高溫高壓養護釜、高溫高壓稠化儀、高溫高壓失水儀、常壓稠化儀等。

制備水泥漿及測試其性能均嚴格按照API標準實施。

二、材料與外加劑的分析

材料與外加劑分析主要包括水泥與外摻料性能、外加劑選擇研究量方面內容，接下來進行逐一分析研究。

1 水泥與外摻料性能分析

DRB-IS由很多種類具有活性的超細材料組成，其粒徑較G級水泥小，所以比表面積相對較大，在水泥漿液體系中能夠發揮較好的懸浮穩定作用；漂珠、DRB-IS增強材料、G級水泥雖然具有不同的粒徑，可增強低密度水泥漿堆積密實度，提高水泥石強度；DRB-IS增強材料中含有的活性成分，有利于水泥的水化，確保水泥石早期具有較高的強度。

2 外加劑選擇分析

DRF-300S降失水劑屬于固體成膜降水劑，將其添加到水泥漿中可起到防竄、防漏以及降濾失效果。其與坂土、漂珠、粉煤灰、重晶石粉、鈦鐵礦粉一起可配置出不同密度的水泥漿，以滿足生產要求。另外，DRF-300S降失水劑不會給水泥的抗壓強度、水泥的稠化時間產生不利影響。

DRS-IS分散劑可使水泥漿初始流動度得到提高，使水泥流變性能得到明顯改善，和調凝劑、降失水劑配合使用，可使配置出的水泥漿滿足固井施工相關指標要求。

DRH-100L緩凝劑一般為液體狀態，添加到水泥漿中能夠在要求范圍內調節水泥的稠化時間。使用適量的該緩凝劑幾乎不會給水泥石強度的發展造成影響，與坂土、漂珠、粉煤灰、重晶石粉、鈦鐵礦粉配合使用可配置出密度不同的水泥漿，且對使用的水質無特殊要求。

DRA-IS早強劑早強促凝性能優良，使可使水泥漿的觸變性得到提高，具有良好的防水竄性能，與坂土、漂珠、粉煤灰、重晶石粉、鈦鐵礦粉配合使用，可配置中不同密度的水泥漿。

表1 低密度高強度水泥漿綜合性能對比

三、低密度高強度水泥漿體系配方

1 低密度高強度水泥配方

文中使用不同組成比例的材料共配置出了8種水泥漿，編號1#～8#。下面逐一介紹不同型號的水泥漿配方。

其中1# 水泥漿配方為：0.2%的DRX-IL消泡劑、1.0%的DRA-IS早強劑、4.5%DRF-300S、91%DRB-IS增強材料、98%漂珠、G級水泥以及157%的水，水泥漿密度為1.20g/cm3；2# 水泥漿配方與1#配方比較相似，唯一不同是未添加1.0%DRA-IS的早強劑；3# 水泥漿的配方為：0.2%DRX-IL消泡劑、4.0%DRF-300S、58%DRB-IS增強材料、57%的漂珠、G級水泥以及110%的水，水泥漿密度為1.30g/m3；4# 水泥漿的配方較3#多0.2%DRH-100L緩凝劑；5# 水泥漿配方為：0.2%DRX-IL消泡劑、0.2%DRH-100L緩 凝 劑、4.0%DRF-300S、41%DRB-IS增強材料、37%的漂珠、G級水泥以及87%的水，水泥漿密度為1.40g/m3；6# 水泥漿與5#水泥漿相比除使用0.3%DRH-100L緩凝劑不同外，其余材料均相同；7# 水泥漿配方為：0.2%DRX-IL消泡劑、0.5%DRH-100L緩凝劑、3.5%DRF-300S、31%DRB-IS增強材料、24%漂珠、G級水泥以及72%的水，水泥漿密度為1.50g/ m3；8# 使用的DRH-100L緩凝劑為0.7%，其余材料與6#水泥漿相同。

2水泥漿穩定性分析

將低密度高強度水泥漿放入處于80℃狀態的常壓稠化儀進行20min的養護處理，完成后放入沉降筒中，接著放入21MPa、100℃的高溫高壓養護釜中養護24h后，完成成型后拆出分成不同的小塊，計算不同塊的密度大小。研究證實，不同水泥石塊密度相差很小，由此表明水泥漿的穩定性較好。

3水泥漿綜合性能的分析。（如表1所示）

將不同型號的水泥漿放入到60℃與80℃環境中，以評價不同型號水泥漿綜合性能（如表1所示），從表中數據不難看出低密度高強度水泥具有較高的綜合性能，主要表現為：水泥漿稠化時間易調、游離液為0，API失水量未超過50ml，其具有高于20cm的水泥流動度。另外，密度為1.20g/cm3與密度超過1.30g/cm3水泥石24h強度分別高于10Mpa、14Mpa，由此可知水泥漿的綜合性能可滿足施工工作中固井要求。

結語

水泥石密實度的提高可通過DRB-IS增強材料顆粒級配作用實現，以達到增強水泥石強度的目的。同時配置出的低密度高強度水泥漿，在抗壓強度、稠化時間調節、穩定性上優點突出，能夠滿足實際生產中的固井要求。

[1]魏繼軍,張洪印,李連江,馬志賀． 低密度高強度水泥漿體系研究與應用[J]． 鉆井液與完井液,2013,04:59-62+96．

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