石英砂细度和掺量对G级油井水泥浆体系性能的影响

通常G级油井水泥石在高温环境下(≥110℃)易出现强度倒缩,可加入SiO2≥95%的石英砂作为高温强度衰退抑制剂。本文通过室内综合试验研究,测试了不同细度、掺量的石英砂对G级油井水泥石强度及浆体综合性能的影响,分析了水泥石的形貌结构和水化产物。结果表明:掺入30%~35%的石英砂(粒径80μm筛筛余10%~15%)可使其水泥石中高温水化产物的钙硅比降低至1.0,达到防止油井水泥石在高温下强度衰退的目的,但当温度由160℃升高至180℃时,水化产物雪硅钙石转化成硬硅钙石使其加砂油井水泥石强度降低,故可将160℃作为一个临界衰退点。以粒径80μm筛筛余10%~15%、掺量30%的加砂油井水泥为基准材料,与外加剂配伍设计了一套抗高温油井水泥浆体系配方,其水泥浆各项性能指标均能满足油田技术指标,可为后期抗高温水泥浆体系设计提供依据。

高温条件下G级油井水泥原浆及加砂水泥的水化和硬化(英文)

利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜研究了80～240℃温度范围内温度、硅砂对G级油井水泥水化硬化的影响,检测和分析了硬化体的水化产物、微观结构和强度,揭示了水化产物组成、微观结构及硬化体抗压强度的变化特点。结果表明:当养护温度超过110℃时,不添加硅砂的水泥原浆的主要水化产物由CSH(Ⅱ),C2SH2,C3S2H3转变为C2SH,硬化体微观结构由三维网络状结构转变为板快状或团块状结构,原浆水泥石抗压强度随温度升高而降低;在相对较高的温度条件下,添加硅砂的水泥主要水化产物则分别转变为C5S6H5,C6S6H(>150℃),C5S5A0.5H5.5,C3.2S2H0.8及其他类型的水化硅酸钙晶体,硬化体的微观结构相应地变为纤维网状、粗框架、短平行针状及团块状,在温度为100～150℃范围时,添加硅砂的水泥硬化体抗压强度随温度升高而增加,而在温度为150～240℃范围时,抗压强度随温度升高而降低。对于温度超过120℃的深井,合理的硅砂加量为30%～40%。

温度及外加剂对G级油井水泥强度的影响

利用超声波强度测试仪、高温高压养护釜及强度仪等仪器 ,对各种不同条件下G级油井水泥石强度进行了测试 ,得出了在不同温度及外加剂条件作用下的水泥石强度的发育及变化特点 ,确立了水泥石产生高温强度衰退存在 2个临界温度 ,即 1 1 0℃和 1 50℃ ;确定了能够有效抑制高温条件下水泥石强度衰退的合理硅砂加量为30 %～ 40 % ;阐述了在 1 1 0～ 1 50℃及 1 50～ 2 0 0℃ 2种温度范围内 ,加砂水泥的强度分别具有二级台阶及一级台阶等不同的发育规律。分析了外加剂对水泥石强度及发育特点产生的影响规律和外加剂的适用范围 。

G级油井水泥的水化及硬化

研究了G级油井水泥在不同温度条件下的水化硬化特点及强度性能 .分析了不同条件下硬化浆体水化产物的组成、形态及显微结构的变化特点 ,揭示了不同温度及外加剂条件下水泥石强度发展及变化规律 ,阐明了温度对水泥石强度性能产生影响的内在本质 .

高温下G级油井水泥强度的衰退及合理硅砂加量

研究了G级油井水泥在不同温度条件下的水泥石强度变化,分析了温度、硅砂加量对水泥石强度的影响,确立了水泥石产生高温强度衰退的临界温度分别为110℃和150℃,给出了高温下抑制强度衰退的合理硅砂加量为30%～40%,为进一步选择和设计深井G级水泥浆体系提供依据.

温度及外加剂对G级油井水泥水化产物的影响

利用X射线衍射仪检测和分析了25～200℃条件下G级油井水泥水化产物.揭示了温度及外加剂等对G级油井水泥水化产物的影响.结果表明:温度超过110℃后,主要水化硅酸钙产物由CSH(Ⅱ),C2SH2等凝胶转变为C2SH晶体;温度为110～150℃时掺加硅砂的水泥,主要水化硅酸钙产物为C5S6H5;而当温度超过150℃时,主要水化硅酸钙产物为C6S6H.此外,给出了不同温度条件下G级油井水泥水化过程的化学反应式.

G级油井水泥物理性能影响因素分析

通过对G级油井水泥生产厂家生产工艺的调研以及在多年从事油井水泥及外加剂检测的经验和大量实验数据的基础上,全面分析并指出了影响G级油井水泥物理性能的主要因素是煅烧工艺、粉磨工艺、石膏及其加量、水泥化学成分(含矿物组成)、试验温度和压力、水灰比、油井水泥外加剂。该分析结果对优化生产工艺、G级油井水泥物性检测以及油田固井对G级油井水泥的应用具有重要的参考价值。

GH-9油井水泥缓凝剂的性能与作用机理研究

研究了GH-9油井水泥缓凝剂对水泥浆的稠化时间、流变性能和水泥石抗压强度的影响,通过XRD、SEM、能谱分析,研究缓凝剂的缓凝机理。结果表明:GH-9缓凝剂与降失水剂和早强剂复掺时,掺量仅0.2%即可达到延长稠化时间60 min以上的缓凝效果,并且水泥浆稠化曲线形态良好、呈直角稠化、过渡时间短、初始稠度低、掺量与稠化时间呈线性关系,不会对水泥石的后期抗压强度发展产生不利影响,在单掺掺量超过1%时具有很好的分散效果。通过物相分析和显微结构分析,加入缓凝剂后在水泥水化初期对于水化产物C-S-H凝胶抑制作用不明显,但是能有效地抑制Ca(OH)2晶体的形成和生长,从而延缓水泥水化诱导期,使稠化时间延长。

G级油井水泥及外加剂配套技术推广应用

为了扩大G级油井水泥的使用范围及与其配套的降失水剂、分散剂、缓凝剂、促凝剂、减轻剂、加重剂、防气窜剂、高温稳定剂和早强剂及干混技术,以满足各种类型油井的固井需要和施工要求,通过两年在1593口井的推广应用,使得该技术更趋完善。

常用外掺料对G级油井水泥体积稳定性及力学性能的影响

针对G级油井水泥浆体体积收缩问题,对比研究了两种常用外掺料(矿渣和石英粉)对水泥浆体体积稳定性及力学性能的影响,并利用等温量热仪(ICC)、X射线衍射仪(XRD)、压汞仪(MIP)和扫描电镜(SEM)分别测试了两种外掺料对水泥水化放热速率,水泥水化产物、孔结构及水泥石微观形貌的影响。结果表明:80℃下水泥净浆体积收缩主要发生在水化早期,对应水泥石早期抗压强度、抗折强度增长迅速;掺入30%比表面积为340m^2/kg的矿渣部分改善浆体体积收缩,150 d线收缩率较净浆减小32%,早期抗压强度、抗折强度减小,后期强度增大并超过净浆;掺入30%比表面积为710m^2/kg的石英粉加剧了浆体体积收缩,150d线收缩率较净浆增大40%,早期抗压强度、抗折强度远低于净浆及掺30%矿渣水泥。长期水养后部分超细SiO2参与反应,加之细颗粒的填充作用使其150 d力学强度超过净浆及掺30%矿渣水泥,即水泥石力学强度不仅与外掺料活性有关,还与其粒径分布和养护龄期密切相关。

利用钢铁冶金废渣生产G级油井水泥

0前言 酒钢（集团）宏达建材有限责任公司是酒泉钢铁集团公司的控股子公司，年产水泥200万t。公司位于河西走廊西端的嘉峪关市，产品市场区域内有青海油田、玉门油田、酒东油田、哈密油田等地。为进一步拓展产品市场空间，2008年12月起，尝试使用酒钢（集团）公司石灰石选矿废渣和铁矿石选矿废渣等冶金工业废渣，在1000t／d回转窑生产线煅烧G级高抗硫酸盐型油井水泥熟料4000t，在2009年1月磨制了油井水泥2400t，该批水泥经过检测，物理性能及化学成分均符合《油井水泥））GB10238-2005标准中HSRG级油井水泥要求，抽取样品送往国家水泥质检中心检验，各项指标合格。

G级油井水泥质检试验不确定度评定

随着计量科学发展,测定不确定度已广泛应用于各领域,它可反映出实验室的试验水平和结果的可靠程度。为了提高G级油井水泥质检试验数据的准确性,对其所有的物性参数检测过程进行研究,通过建立数学模型,从测量重复性、样品称量、水泥浆配制等方面进行分析,建立了适用于G级油井水泥稠化时间、游离液含量和抗压强度试验不确定度评定的典型方法。评定结果显示,包含因子K取2,G级油井水泥稠化时间为103.3 min时,其扩展不确定度为1.09 min;游离液含量为3.71%时,其扩展不确定度为0.71%;38℃抗压强度为5.44 MPa时,其扩展不确定度为1.23 MPa。并确定了试验过程中不确定度的来源,主要为样品测量重复性,质量称量次之。在实际检测中,应从拌合材料的称量过程、增加样品平行测定次数等方面来降低试验误差。

超细“G”级油井水泥低温低密度水泥浆研究

针对海洋深水低温、破裂压力低等特点,通常要采用低密度水泥浆来封固深水表层;低温环境下普通“G”级油井水泥水化速度缓慢或几乎不进行水化反应,水泥石早期抗压强度低且发展缓慢。为有效降低现场候凝时间,节约深水作业成本,开发了一套适用于深水表层固井用超细“G”级水泥用低温低密度水泥浆。对水泥浆体系的设计原理与水泥浆组分进行了论述,并对该水泥浆体系在深水环境下的性能进行了评价,和中海油服现场在用的普通“G”级油井硅酸盐水泥浆体系进行了对比。结果表明,超细“G”级水泥低温低密度水泥浆体系在低温环境下具有较高早期强度、低失水量以及良好的流变性和稠化性能,其中密度为1.40g/cm^3及1.44g/cm^3的水泥浆在10~13℃温度下的稠化时间≥8hr,API失水<70mL,1.40g/cm^3水泥石在10℃及13℃温度下养护24h后的抗压强度可达到3.9MPa及5.4MPa;1.44g/cm^3水泥石在10℃及13℃温度下养护24h后的抗压强度可达到可达到5.8MPa及8.3MPa。同等水泥石密度及温度下,超细“G”级水泥石24h强度较中海油服在用的普通“G”级油井硅酸盐水泥石强度提高40%以上。

球磨与立磨生产油井水泥的性能研究

当下水泥产能处于过剩的严峻形势,但高等级的水泥始终供不应求。传统生产工艺中采用石灰石作为主要原料,球磨作为生产设备,生产油井水泥的技术已经非常成熟,而采用电石渣作为主要原料,立磨作为生产设备,生产油井水泥较为少见,多受到区域和资源限制。本文根据米脂冀东水泥有限公司生产实际情况,主要分析研究球磨与立磨生产的油井水泥(本文所指的油井水泥均指G级高抗硫酸盐型油井水泥,简称G级油井水泥)的性能差异及过程控制技术方法,其他级别油井水泥可作参考。

G级油井水泥与外加剂配伍性的研究及优化

针对G级油井水泥与外加剂配伍性较差,影响油田固井工程注水泥作业以及固井施工高低压油气层、高渗透层的封固质量问题,通过试验分析,采用天然二水石膏替代工业脱硫石膏作G油井水泥缓凝剂,从水泥粉磨工艺上调整研磨体级配,拓宽油井水泥颗粒粒径分布,生产上控制水泥细度、比表面积等指标,优化后的G油井水泥各项质量指标优于国家标准,采用长庆油田、中石油D港油田不同固井外加剂配伍体系检测方案检测,水泥与外加剂配伍性显著提高,满足油田深井固井工程需求。

改造新型干法线生产G级HSR油井水泥

基于G级HSR油井水泥生产过程中的质量控制过程,详细介绍了如何通过选择搭配原燃材料和对现有新型干法水泥生产线进行适当技术改造满足生产高品质G级HSR油井水泥的需要。

生产G级高抗硫酸盐型油井水泥的质量控制措施

宁夏大荣实业集团有限公司是一个生产特种水泥的企业，2003年成功生产了G级高抗硫酸盐型油井水泥。在生产油井水泥初期，由于公司生产原料复杂，仅钙质原料就有3种，且其CaO含量差别较大，再加上生产油井水泥经验不足，给油井水泥生产质量控制造成较大的困难。但随着工艺的不断改进，经验的不断积累，已基本掌握了G级油井水泥的质量控制技术.

提高G级高抗硫酸盐油井水泥物理性能的措施

通过对G级高抗硫酸盐(HSR)油井水泥存在的缺陷与不足的分析,采取相应的工业生产措施,包括合理的配料方案、科学的煅烧方法、有效的磨制措施,得到物理性能优于国家标准的油田固井水泥.

超细“G”级油井水泥低温低密度水泥浆研究

针对海洋深水低温、破裂压力低等特点,通常要采用低密度水泥浆来封固深水表层;低温环境下普通"G"级油井水泥水化速度缓慢或几乎不进行水化反应,水泥石早期抗压强度低且发展缓慢。为有效降低现场候凝时间,节约深水作业成本,开发了一套适用于深水表层固井用超细"G"级水泥用低温低密度水泥浆。对水泥浆体系的设计原理与水泥浆组分进行了论述,并对该水泥浆体系在深水环境下的性能进行了评价,和中海油服现场在用的普通"G"级油井硅酸盐水泥浆体系进行了对比。结果表明,超细"G"级水泥低温低密度水泥浆体系在低温环境下具有较高早期强度、低失水量以及良好的流变性和稠化性能,其中密度为1.40g/cm^3及1.44g/cm^3的水泥浆在10~13℃温度下的稠化时间≥8hr,API失水<70m L,1.40g/cm^3水泥石在10℃及13℃温度下养护24h后的抗压强度可达到3.9MPa及5.4MPa;1.44g/cm^3水泥石在10℃及13℃温度下养护24h后的抗压强度可达到5.8MPa及8.3MPa。同等水泥石密度及温度下,超细"G"级水泥石24h强度较中海油服在用的普通"G"级油井硅酸盐水泥石强度提高40%以上。