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基础知识
第三节 高密度水泥浆体系
  • 详细说明
    在油气井固井中,高孔隙压力、井壁不稳定和塑性流动地层都要借助高静水压力予以控制,因此要求水泥浆的密度较高,同样为了保持井眼的稳定,要求提高水泥浆的密度。
   降低水灰比可以增加水泥浆密度,但是这样会使水泥浆的流动性变差,这种方法可达到的最高密度为2.16g/cm3,当需要更高的水泥浆密度的时,就需要加入高比重材料。高比重材料的选择范围不是很广,最常用的水泥加重剂是钛铁矿石、赤铁矿石、重晶石粉等。

各种加重材料性能特性对比

加重剂

外观

密度(g/cm3

细度

对水泥浆的影响

可配制的水泥浆密度

重晶石

白色粉末

4.1~4.4

<75μm

增加需水量较大,增稠

2.28 g/cm3

赤铁矿粉

暗红色粉末

4.8~5.2

<75μm

增加需水量较少,稍增稠

2.60 g/cm3

钛铁矿粉

黑色细粒

4.4~4.5

<75μm

增加需水量较少

2.40 g/cm3

高密度水泥浆的设计原则:
  1)降失水性能:对于使用加重材料的水泥浆,降失水性能要求较高,一般要求小于100ml。
  2)浆体沉降稳定性:由于配制浆体材料的密度差别较大,容易造成浆体中加重材料的离析,在浆体设计时一般加入悬浮剂,而悬浮剂受温度影响较大,从而导致浆体随温度升高,浆体沉降稳定性变差。
  3)水泥浆的施工性能:加重水泥浆由于密度高会造成浆体的流动性降低,因此水泥浆设计时需要加入分散剂以调节水泥浆的流动性。
  4)水泥浆游离液控制:加重水泥浆对于游离液含量要求较高,设计时尽量降低游离液含量。
  高密度水泥设计时既要考虑水泥浆的稳定性,又要兼顾施工性能,对于失水、游离液、抗压强度等性能与正常水泥浆设计原则一样。这里需要注意的是,在高温下使用高密度水泥浆,需要加入硅粉防止强度退化,由于硅粉密度低于水泥密度,需要增加加重材料,这样水泥浆中的胶凝材料含量减少,对强度发展不利。