[其他]水硬性水泥漿

無效

• 申請號: 86105387
• 申請日: 1986-08-28
• 公開（公告）號: CN86105387A
• 公開（公告）日: 1987-03-04
• 發明（設計）人: 尼爾斯·布洛姆伯格;埃爾達·O·丁索爾;佩·J·斯文克魯德;比約恩·瓦索伊
• 申請（專利權）人: 埃爾凱姆公司;挪威國家石油公司
• 主分類號: C04B7/00
• 分類號: C04B7/00;C04B14/04;C04B18/04
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 楊鋼,周順之

本發明是關于一種適用于油井固井的水泥漿的組分。本發明中，水泥漿最重要的特點在于：水泥漿為氣密、低比重。

在油井的固井作業中，水泥漿被注入到一個套管中，并固定于套管外部和井壁之間的環形空間。固井過程中兩個最基本的目的是阻止巖層之間氣體和液體的遷移，捆住和支住套管。除了隔離油-氣及水的產油層外，這種水泥還保護套管免遭腐蝕，防止水泥漿迅速封井時的氣-或油-自噴，保護套管免遭沖擊荷載，并且封閉泥漿漏失層。

為了能成功地固井，水硬性水泥漿必須滿足一系列的專門要求。必須調整水泥的流變性，以便水泥漿能容易地被注到井內。另外，在套管和井的環形空間，水泥漿必須能有效地替換鉆井泥漿。水泥漿過濾損失必須低，以避免水泥漿流入巖層時液體的損失，因為液體的損失將會壇加水泥漿的粘度。最后，水泥漿必須具有最小的水分離的可能性。

水泥漿的凝結時間必須調整到能保證在其注入油井以前不會發生凝結。所需的凝結時間，還取決于井的深度及油井內的溫度。

水泥漿的比重對于固井作業及其所達到的效果來說是非常重要的。

對于穿過高壓層的油井來說，必須使用高比重的水泥漿，以避免在固井作業中發生失控的井噴。對于穿過低壓層的油井來說，它不宜使那里的巖層遭受高的流體靜壓，因此必須使用低比重的水泥漿。因為水泥漿比重過高，而由此高流體靜壓力就會造成巖層斷裂，同時造成進入巖層的水泥漿損失（泥漿漏失）。

水泥漿另外一個重要的性質是早期強度。早期強度對于固井作業結束后怎樣才能迅速重新開始鉆井是至關重要的。

在24小時后至少達到1.5Mpa的抗壓強度水泥，通常是令人滿意的。水泥漿的早期強度的發展取決于井內的溫度。對于用于高溫井固井的水泥漿來說，則更重要的是，水泥漿有一個低的強度減退性。

對某些油井來說，在高壓下臨近于含有套管的水泥的區域含有氣體。這種氣體，在油井的固井中，會引起嚴重的問題。因為氣體會穿入水泥漿，從而產生已有技術中所謂的氣體遷移-一種令討厭的現象。

氣體遷移起始于水泥漿的凝結過程。在固井作業結束不久，水泥漿即從靜壓液體凝成固體。在這一關鍵階段，如果水泥漿不能抵御住氣體壓力，則會在部分固化的水泥漿中形成裂縫。在水泥的凝結過程中，和/或在水泥漿和井壁之間的界面間，在壓力下，氣體就會通過柱管。這樣便產生裂縫，這裂縫一直可達到油井的頂部。

尚若液體從水泥漿中漏失并滲入巖層，則會造成氣體遷移增加。

氣體遷移，即氣體從一巖層遷移至另一巖層，還會使生產受到損失。

為了生產出具有理想性質的油井井用水泥漿，一般采用摻加一系列的水泥漿添加劑的辦法，以控制水泥漿的流變性。可摻加流體損失添加劑，來減少水泥漿中的流體損失;用促凝劑和緩凝劑以控制凝結時間和早期強度。

為控制氣體遷移，不妨采用流體損失添加劑或者膠凝劑，例如苯乙烯/丁二烯共聚物。

氣體遷移是一個特別困難的問題，必須使用低比重的水泥漿。

北海的Gullfkes????Oseberg和Slepiner油田就是例子。那兒巖層弱，而且含氣。因此，對于這些油田的油井固井來說，有必要使用低比重、不滲氣的水泥漿。

已知的油井固井用的低比重水泥漿，可以分為三個主要的不同類：

1.含水/水泥比高、摻加了作為增稠劑的膨潤土或水玻璃的水泥漿。

另外，也可以用生產硅鐵的熱熔爐里的廢氣中得到的微硅石來代替膨潤土和水玻璃。從滿足早期強度的要求看，高的水/水泥比例、帶摻加作為增稠劑的膨潤土的水泥漿，可用來降低比重至約1.6g/cm³;具有高的水/水泥比例，并含水玻璃和/或微硅石的水泥漿，也可以在1.4和1.6g/cm³之間的比重內使用。

2.含有輕骨料如空心微球體的水泥漿。根據強度要求，這些水泥漿可以比重低至1.1g/cm³來使用。如果降低對強度的要求，則比重甚至可以更低。

3.含有帶走的氣體的水泥漿（泡沫水泥），例如含氮氣或氫氣，具有低于約1.0g/cm³比重的能夠被制造出。