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2016年第7期 西部探矿工程 63 HLA低密度水泥外掺料体系研究 王洪亮* (大庆钻探工程公司钻井工程技术研究院，黑龙江大庆163413) 摘 要：主要阐述了新型HLA低密度水泥外掺料室内研究情况及现场应用效果，实践表明，该外掺 料体系具有密度调节宽泛、有效降低水泥浆密度、水泥石强度高、应用成本低、使用方便等特点，有效 解决了低密度水泥体系应用过程中混拌困难、成本高的问题，是油田深井全封固井、易漏井固井的重 要技术保障。 关键词：低密度水泥；外掺料；固井 中图分类号：TE2 文献标识码：A 文章编号：1004-5716(2016)07-0063-04 1 概述 室内研究和现场应用证明，具有有效提高水泥浆综合 目前，国内使用的低密度是水泥体系主要分2种， 性能的作用，而外掺料的颗粒级配是实现低密度水泥 一种是粉煤灰体系，另一种为漂珠体系。粉煤灰体系 体系紧密堆积的重要因素，因此，材料选择过程中，首 3 一般密度在1.60g/cm 以上，具有应用成本低、适应性 先考虑颗粒级配是否合理，同时考虑颗粒自身的水化 广等特点。漂珠低密度体系能够实现更低的水泥浆密 活性问题。不同颗粒的相互级配，不仅能够提高水泥 度，且水泥石强度发展快、早强强度高等特点。但粉煤 石的强度、降低水泥石渗透率，此外，还有助于提高水 灰体系的缺点在于水泥石强度发展慢，凝结过渡时间 泥环胶结性能以及水泥浆的沉降稳定性。因此，应用 较长。漂珠低密度水泥体系的缺点在于水泥浆稳定性 激光粒度仪，详细测量颗粒的粒径大小、分布，是外掺 控制较困难，对外加剂的要求较高，且由于人造漂珠价 料选择的一项重要参考因素。不同颗粒的水化机理及 格昂贵，导致应用成本较高。结合上述2种水泥体系， 相互间的协同作用优劣性，也是决定水泥浆、水泥石物 考虑结合两者的特点，有必要开发一种能够实现较低 化性能的基本因素。 水泥浆密度、水泥石强度发展较快且应用成本相对低 2.1 减轻材料的优选 廉的新型低密度水泥，而新型低密度水泥的技术关键 目前常用的减轻材料主要为漂珠，但由于其特殊 主要在于研发新型的低密度外掺料体系。 的物理性能及工程应用成本，漂珠的加量要收到一定 低密度水泥现场应用过程中，由于井底条件不同， 的限制，因此，低密度外掺料体系研究中，主要从漂珠 针对水泥浆密度及其它性能要求都有很大差别，因此， 和其它轻质材料结合使用，从而降低漂珠使用量。其 现场应用过程中，经常需要调整水泥配方。与此同时， 它轻质材料的优选是决定该体系应用成本和性能的重 一般低密度水泥体系混拌过程中需要添加多种外掺 要研究内容。 料，且需要较长时间进行混拌均匀。此外，不同外掺料 （1）漂珠的优选。根据目前国内常用漂珠进行了 的生产批次不同，造成对水泥浆的综合性能影响较 密度、承压能力等性能评价实验，实验方法：采用高温 大。为方便现场应用，特此考虑研发新型低密度水泥 高压稠化仪对相同密度的低密度水泥浆进行加压测 外掺料体系，现场应用过程中，通过调整外掺料体系的 试，对比加压前后水泥浆密度的变化情况，验证空心微 加量及水灰比，从而获得所需要的低密度水泥浆良好 珠承压能力，实验数据见表1。 的性能，满足油田固井现场应用需求。 在进行普通工业微珠的实验过程中，压力不断下 2 材料优选 降，水泥浆密度上升至1.55g/cm ，说明该类微珠在高3 针对低密度水泥体系，颗粒级配方法经过多年的 压下发生破裂、渗水，增大井漏风险。T1型微珠承压 *收稿