纳米基低密度水泥浆体系的研究与应用

低密度水泥浆体系常存在耐压能力与稳定性差、抗压强度低等问题,在降低成本的情况下性能往往较差,难以满足各油田降本增效的要求。针对这一问题,将纳米材料引入低密度水泥浆中。用聚羧酸类表面改性剂对粒径为20数70 nm、主要成分为硅、钙等元素的纳米材料X进行表面改性,并将主要成分为硅氧化物的高需水材料与适量空心微珠复配得到高需水减轻增强材料LEM。研究了用改性纳米材料X、LEM、水泥、降失水剂、缓凝剂和水制备的密度为1.30数1.50 g/cm3水泥浆的性能,并在胜利油田进行了现场应用。结果表明,改性纳米材料X可显著改善水泥浆稳定性、提高水泥石强度;纳米基低密度水泥浆体系具有良好的耐压性能,60 MPa加压前后的密度差可控制在0.05 g/cm3以内;水泥浆在较大水灰比的条件下仍保持良好的稳定性和较高的抗压强度,且成本低,缓解了成本和性能之间的矛盾。该纳米基低密度水泥浆在胜利油田的应用效果良好,固井作业成本大大降低。

一种低成本低密度水泥浆体系的室内研究

开发低成本固井水泥浆体系对于油气勘探低成本战略具有重要意义。文章开发了一种新型低成本低密度减轻材料,按照紧密堆积原理,辅以其它外掺料,研制了一种新型复合减轻增强材料,配制出密度为1.35~1.50 g/cm^3的低成本低密度水泥浆体系,并对水泥浆性能进行了实验评价。评价结果表明,该体系水泥浆具有浆体稳定、失水低、流变性好、稠化性能满足施工要求、水泥石早期强度较高等优点,70℃条件下,低密度水泥石24 h抗压强度大于9 MPa,48 h强度可达14 MPa以上。与漂珠低密度水泥浆相比,该水泥浆成本降低约40%,经济效益显著。该水泥浆体系性能满足非目的层技术套管固井施工要求,具有良好的应用前景。