一、 漂珠在低密度油井水泥中的利用
隨著石油工業(yè)的迅猛發(fā)展,油、氣井固井工程用的油井水泥需求量也在不斷上升。尤其是由于井深加深,地質(zhì)條件差,低密度油井水泥的需求更顯得迫切。因此,許多國家都瞄準(zhǔn)和探索合適的水泥減輕劑——粉煤灰漂珠,并為配制低密度油井水泥這項新技術(shù)的研制和開發(fā)作出不懈的努力。我國同樣也做出許多新貢獻(xiàn),先后在許多油、氣井工程中實際應(yīng)用上取得了一些經(jīng)驗。當(dāng)然,有些方面還有待改進(jìn)。
(一) 固井工程與低密度油井水泥
在油氣田的勘探與開發(fā)中,為了防止表土坍塌,建立了鉆井液循環(huán)系統(tǒng),以克服鉆井中遇到的井塌、漏失、氣竄等復(fù)雜情況。封隔已鉆穿的油、氣、水層段,達(dá)到分層試采油氣的目的,需先后下入多層鋼管(套管)。按其作用可劃分為表層套管、技術(shù)套管、油層套管等。在每層套管與井眼的環(huán)形空間內(nèi)均需按要求注入不同性質(zhì)的水泥漿,使套管與井壁緊密連接起來,為油、氣的開采建立鋼鐵的井筒。這種將套管下至預(yù)定深度,用水泥車在環(huán)形空間注以水泥漿并安裝井口以及相輔助的工序統(tǒng)稱為固井。
由于純水泥漿是由水泥車泵送入套管至井底后,再從環(huán)形空間上返到預(yù)定深度,水泥漿柱隨著套管的深度承受著愈來愈高的溫度和壓力,因此,這就要求油井水泥具有顆粒微細(xì)、漿體初始稠度(從配漿開始15~30min內(nèi)水泥漿的粘滯力)低、稠化時間(水泥漿處于可以泵送的狀態(tài)的時間)、水泥石早期(8~24h)強(qiáng)度高等基本的特殊性能。
同時由于在固井工作中,將純水泥采用常規(guī)水灰比配制成的漿體,其體積密度一般都大于1.85g/cm3,當(dāng)這種漿體注入井下時,具有裂縫、孔洞的巖層、地層壓力系數(shù)很低,或由于封固段超長達(dá)1500m以上,不少脆弱地層的地耐力及對于承受該水泥漿體的液柱壓力等因素,造成水泥漿體發(fā)生井漏,引起漿面低返,達(dá)不到預(yù)期填充高度,必需進(jìn)行二次封固,這不僅延緩交井周期,而且即使采取補(bǔ)救措施,也由于水泥漿體的流失,已造成油氣層污染,影響油氣產(chǎn)量。為此,在發(fā)展石油工業(yè)的同時,如何研制、應(yīng)用低密度油井水泥(即配制的水泥漿體密度低于1.85g/cm3),已成為固井工程的一個突出問題,其技術(shù)要求大致歸納如下:①克服地層壓力系數(shù)低,水泥漿柱高,壓力增大產(chǎn)生井漏,導(dǎo)致水泥面低返,封固長度不符合采油等現(xiàn)象;②平衡地層壓力、延緩水泥漿“失重”時間,防止油氣“竄出”;③降低主要儲層的水泥漿失水量,保護(hù)油氣層、防止污染;④作領(lǐng)漿使用,沖刷井壁,提高主要油氣層段的水泥封固質(zhì)量;⑤抵抗地層水的腐蝕,保護(hù)套管,延長油井壽命;⑥填充非主要環(huán)形空間,節(jié)約水泥,降低成本。 由于井深、地溫梯度、油氣壓力和地質(zhì)條件的不同,我國油井水泥標(biāo)準(zhǔn)于1988年參照美國石油學(xué)會APISPEC10-86《油井水泥材料和試驗》標(biāo)準(zhǔn),修訂成九個級別(A、B、C、D、E、F、G、H和J級),不同級別的水泥又分為普通型、中抗硫酸鹽型及高抗硫酸鹽型三種類別,但仍不足以解決固井工程中的不同要求。因此,在固井時除需要選擇適當(dāng)級別和類型的油井水泥外,還需要摻加不同的油井水泥外加劑,以提高固井質(zhì)量。如稠化時間調(diào)節(jié)劑(促凝劑和緩凝劑)、改變水泥漿流動性的外加劑(分散劑或稱減阻劑)、控制水泥漿失水性的外加劑(降失水劑)、水泥漿密度的調(diào)節(jié)劑(減輕劑和加重劑)、提高水泥石熱穩(wěn)定性的外加劑等。