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油田化学第3章_水泥浆化学.ppt

发布:2017-04-23约2.66千字共58页下载文档
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第三章 水泥浆化学 ; 1、固井 由套管向井壁与套管的环空注入水泥浆并让它上返至一定高度,水泥浆随后变成水泥石将井壁与套管固结起来。 ;前言;第一节 水泥浆功能与组成 ; (1)固井和保护套管 (2)保护高压油气层 (3)封隔严重漏失层和其他复杂层 ;2、水泥浆的组成;(1)硅酸三钙3CaO·SiO2(简称C3S) 水泥的主要成份,水化速率和强度增加率高,早期强度和最后强度都高。;(3)铝酸三钙3CaO·Al2O3(简称C3A) 含量少,水化速率高,强度增加速率低,最后强度低。; 水泥水化后的早期强度主要决定于硅酸三钙,晚期强度则主要决定于硅酸三钙和硅酸二钙,而铝酸三钙和铁铝酸四钙对早期强度和晚期强度的影响都较小。 水泥石还含有石膏、碱金属、氧化钙等。;2、水泥浆的组成; 油井水泥分类 按API(American Petroleum Institute)标准分类:A、B、C、D、E、、F、G、H、J九个级别 按我国石油行业(SY)标准分类,油井水泥根据适应的地层温度分成45℃、75℃、95℃、和120℃四个级别。 ;3、水泥浆的外加剂与外掺料;(1)促凝剂:氯化钙、硅酸钠、氯化钾等。 (2)缓凝剂:丹宁酸钠、酒石酸、硼酸、铁铬木质素磺酸盐、羧甲基羟乙基纤维素等。 (3)减阻剂:?—奈磺酸甲醛的缩合物、铁铬木质素磺酸盐、木质素磺化钠等。 (4)膨胀剂(防气窜剂):半水石膏、铝粉、氧化镁 (5)降滤失剂:羧甲基羟乙基纤维素、丙烯酸胺、粘土等。; (6)水泥浆密度调整外掺料 加重剂:重晶石、赤铁粉等。可使水泥浆密度达到 2.3 g/cm3。 减轻剂:硅藻土、粘土粉、沥青粉、玻璃微珠、火山灰等。可使水泥浆的密度降到1.45 g/m3。 (7)防漏失剂:沥青粒、纤维材料等。;第二节 水泥浆密度及其调整; 固井时,为使水泥浆能将井壁与套管间的钻井液替换的彻底应要求水泥浆密度大于钻井液密度,但又以不压漏地层为度。; 能降低水泥浆密度的物质称为降低水泥浆密度外掺料。在低压油气层或易漏地层固井时,需在水泥浆中加入降低水泥浆密度外掺料。 ; (2)粉煤灰 粉煤灰是粉煤燃烧产生的空心颗粒,主要成分为二氧化硅。粉煤灰固相密度(约2.1g·cm-3),比水泥的固相密度低。 (3)膨胀珍珠岩 膨胀珍珠岩是通过珍珠岩高压熔融,然后迅速减压、冷却所产生的多孔性固体。; 能提高水泥浆密度的物质称为提高水泥浆密度外掺料。 在高压油气层固井时,需在水泥浆中加入提高水泥浆密度的外掺料。;第三节 水泥浆稠化及稠化时间的调整 ; (1)水泥浆稠化 水与水泥混合后水泥浆逐渐变稠,水泥浆这种逐渐变稠的现象称为水泥浆稠化。 ; (3)水泥浆稠化速率 用稠化时间表示。稠化时间是指水与水泥混合后稠度达到100Bc所需的时间。 为使水泥浆顺利注入井壁与套管的环空,应要求稠化时间等于注水泥浆施工时间(即从配水泥浆到水泥浆上返至预定高度的时间)加上一小时。 ;; 水泥浆稠化是由水泥水化引起的。水泥的主要成分与水发生的水化反应为:;2、水泥的水化反应; 水泥的水化分为五个阶段:;③固化阶段:在这阶段,水化速率增加。水泥水化产生大量的水化物,它们首先溶于水中,随后饱和析出,在水泥颗粒间形成网络结构,使水泥浆固化。;;(1)促凝剂:缩短水泥浆稠化时间的物质 ; (2)缓凝剂 :延长水泥浆稠化时间的物质;●缓凝剂举例 ;●缓凝剂举例 ;(3) 羟基羧酸及其盐 ;●缓凝剂举例 ;●缓凝剂举例 ;●缓凝剂举例 ;第四节 水泥浆流变性及其调整;;2、水泥浆流变性调整; (1)羟基羧酸及其盐 柠檬酸、水杨酸、苹果酸等及其盐。热稳定性高、抗盐性强、缓凝作用好等特点。 (2)木质素磺酸盐及其改性产物 与羟基羧酸及其盐相比有类似特点,使用时要加消泡。 ; (3)烯类单体低聚物 聚乙烯磺酸钠、苯乙烯磺酸钠、苯乙 烯磺酸 钠与顺丁烯二酸酐的共聚物等(2~6×103)。热稳定性高、不起泡、不缓凝、减阻效果好。 (4)磺化树脂低缩聚物 磺化烷基萘甲醛树脂具有 烯类单体低聚物特点,但有一定的缓凝作用(2~4×103)。;第五节 水泥浆滤失性及其调整;
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