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水泥浆性能及特殊水泥浆体系

中国石油大学〔华东〕

步玉环

提纲

一、描述油井水泥及水泥浆性能的参数

二、水泥浆的性能

三、硅酸盐水泥的水化特征及影响因素

四、特殊水泥浆体系

一、描述油井水泥及水泥浆性能的参数

水泥的性能水泥浆的性能水泥浆的性能

(现行)国家和API标准(原)国家标准

★自由水

★密度★密度

★抗压强度

★自由水析水★流动度

★安定性()

★细度★滤失量(失水)★凝结时间

★稠化时间★稠化时间★水泥石抗压强度

★流变性能

★水泥石抗压强度

★水泥石渗透率

二、水泥浆的性能

1.水泥浆密度

2.水泥浆的稳定性

3.水泥浆流变性

4.水泥浆滤失量

5.水泥浆稠化时间

6.水泥石强度

7.水泥石渗透率

二、水泥浆的性能

1、水泥浆密度

水泥浆密度是一

混合水最小水量最大水量

个重要参数，主要由

水泥、水、外加剂和

外掺料的比例控制。

一般含水量越小，密不可泵送可泵送泵

度越大。

二、水泥浆的性能---水泥浆密度

〔1〕用水量：水化需水量、标准用水量、最小用水量、最大用水量。

水化需水量：在正常情况下，水泥水化和凝固的需水量一般为

水泥质量的25％左右。而水泥浆具有可泵性的最小含水量为38％。可见，

实际水泥浆存在较大的游离水，主要以束缚水和自由水的形式存在。

标准用水量：按照水泥正常水灰比的加水量。如G级44％，A、

B级46％，C级56％，D、E、F、H级38％。

正常用水量：根据“水泥浆含水量确实定〞，在室温下，水泥

浆的常压稠度的最大值≤11ABc的含水量。

最小用水量：根据“水泥浆含水量确实定〞，在室温下，水泥

浆在常压稠化仪中搅拌20min，其最大稠度为30ABc的含水量。

二、水泥浆的性能---水泥浆密度

最大用水量：为了使水泥颗粒保持悬浮，直至凝固，根据

“水泥浆含水量确实定〞，在27℃条件下，水泥浆游离水不大

于1.4％的含水量。

最正确用水量：根据“水泥浆含水量确实定〞，在室温下，

水泥浆在常压稠化仪中搅拌20min的最大稠度不大于11ABc，

且游离水不大于1.4％的含水量。

在配制水泥浆时应满足2个指标，稠度和游离水含量。对它

们的要求是随不同的注水泥类型而改变的。这与油井水泥的质

量检验是两个概念〔如标准规定，任何水泥浆在增压稠化仪中

稠化1530min的最大稠度应小于30BC，对G级和H级水泥，

游离水还应小于1.4%〕。

二、水泥浆的性能---水泥浆密度

〔2〕密度设计：根据井下条件和施工作业的要求进行密度设计。设计准那么：

①满足井下压力条件限制。静液柱压力必须大于地层孔隙压力，静液柱

压力与流动阻力之和必须小于地层破裂压力。

②满足顶替效率的密度差要求。尾浆＞领浆＞前置液＞钻井液。可能的

条件下，考虑密度差0.120.24g/cm3，但密度越大，流动阻力也越大。

③满足水泥石强度和胶结要求。对于尾浆，特别是封隔油气层段的水泥

浆，应尽量使用标准密度〔同时，也有利于降低渗透率和孔隙度〕。非胶凝材料加

重剂和减轻剂应尽量少加。

二、水泥浆的性能---水泥浆密度

〔3〕密度的调节方法：用参加外加剂和外掺料调节水泥

浆的密度。水泥浆的正常密度范围是1.781.98g/cm3。

低密度水泥：加减轻剂。主要有空心微珠、硅灰、

粉煤灰、硅藻土、水玻璃、膨润土等。

高密度水泥：加分散剂减水和加重剂。加重剂主要

有重晶石、钛铁矿粉、铁矿粉、盐等。

二、水泥浆的性能---水泥浆密度

〔4〕密度的测量方法：常压钻井液密度计、

加压钻井液密度计、振荡管密度计和核密度计等。

影响密度测量准确性的因素：温