引言

各油田固井所用的油井水泥都需要與油田通用的油井水泥外加劑進(jìn)行配伍實(shí)驗(yàn)，水泥具有較好的配伍性，可以防止加入油井水泥外加劑后油井水泥漿喪失活性。目前應(yīng)用在各油田的油井水泥或多或少存在配伍性能的差異，這些差異影響固井水泥漿的配比穩(wěn)定性和固井施工進(jìn)度，而影響油井水泥配伍性能的關(guān)鍵在于水泥的初始稠度，所以為滿足各大油田在固井施工過程的配伍要求，有必要降低油井水泥的初始稠度。

本文通過對影響G級油井水泥初始稠度因素的分析，采取相應(yīng)措施，有效降低油井水泥初始稠度。

1.1 熟料煅燒工藝的影響

對不同冷卻效果的油井熟料進(jìn)行小磨實(shí)驗(yàn)：選取不同時期、相同熟料成分的油井熟料，分別進(jìn)行巖相分析，將冷卻效果極差的熟料編號為1，如圖1(a)，巖相圖冷卻效果一般的熟料編號為2，見圖1(b)，冷卻效果良好的熟料編號為3，見圖1(c)，分別進(jìn)行全分析和小磨物檢檢驗(yàn)。

從圖1分析，如圖1(a)，1號樣品熟料表面溫度高，熟料質(zhì)地疏松，斷面存在黃心料，孔洞數(shù)量多，A礦發(fā)育情況不好，多為指狀毛邊結(jié)構(gòu)，說明熟料煅燒效果不佳，冷卻效果差，磨制成水泥檢測，初始稠度高，稠化時間長，品質(zhì)差。如圖1(b)，2號樣品熟料表面溫度較高，斷面較為致密，A礦發(fā)育良好，無明顯孔洞，A礦數(shù)量多，晶型完整，邊棱清晰，冷卻效果較好，磨制成水泥檢測，初始稠度相對較低，品質(zhì)較好。如圖1(c)，3號樣品熟料表面溫度一般，A礦得以充分固相反應(yīng)，A礦發(fā)育尺寸較大且形狀規(guī)則，邊棱清晰，有交叉晶紋，冷卻效果好，磨制成水泥檢測，初始稠度低，品質(zhì)較好，能達(dá)到初稠≤18.0Bc的目標(biāo)值。

1.2 水泥的粉磨工藝的影響研究

觀察每次生產(chǎn)油井水泥時不同的入磨熟料溫度、出磨水泥溫度并取樣檢測，檢測結(jié)果見表2，根據(jù)檢測結(jié)果作溫度、稠度曲線圖(見圖2)。

從表2中分析，出磨水泥溫度與入磨熟料溫度成正比關(guān)系，樣品1、2、3結(jié)果分析，入磨熟料溫度相近時，出磨水泥溫度的變化不影響水泥的初始稠度。根據(jù)樣品4～6結(jié)果分析，出磨水泥溫度相近時，入磨熟料溫度變化不影響水泥的初始稠度。從圖2趨勢圖分析，控制入磨熟料溫度≤120℃、出磨水泥溫度≤100℃時，水泥的初始稠度可控制在18.0Bc以下。

2.1 水泥比表面積的影響

在水泥磨生產(chǎn)油井水泥時，通過變量控制水泥的比表面積(320±10，340±10，360±10，380±10m2/kg)4個遞增指標(biāo)，取樣檢測，檢測結(jié)果見表3，根據(jù)表3中檢測數(shù)據(jù)，作比表面積與初始稠度變化趨勢圖。見圖3。

從比表面積、稠度趨勢圖中發(fā)現(xiàn)，隨著比表面積的升高，水泥的初始稠度逐漸增大。

2.2 水泥SO₃含量的影響

生產(chǎn)油井水泥時，選取不同SO₃含量的樣品，其比表面積控制在同一范圍(340±10m2/kg)，檢測其對初始稠度的影響，見表4，圖4。

由圖4可知，當(dāng)比表面積相近時，水泥中SO₃的含量對油井水泥的初始稠度的影響不大。

3.1 水泥存儲環(huán)境濕度大

將樣品存放在水泥庫(濕度10％)、樣品倉庫(濕度50％)、養(yǎng)護(hù)室(濕度90％)環(huán)境下，檢測其濕度對初始稠度的影響，見表5～7和圖5。

由圖5可知，濕度越大的環(huán)境，水泥的初始稠度相對越低，但是從表5～7中數(shù)據(jù)分析，潮濕的環(huán)境會影響水泥的其他性能指標(biāo)。通過采取增大水泥儲存環(huán)境濕度來降低初始稠度是不可取的。公司油井水泥的存儲在水泥庫內(nèi)，環(huán)境濕度為10％。

3.2 水泥陳化時間的影響

(1)用雙層隔膜袋包裝，放置于油井水泥庫中，每隔7d取樣檢測，檢測結(jié)果見表8。

表8 置于油井水泥庫中水泥的稠度變化

由表8可知，存放在水泥庫中時，存放6周時間之前時，水泥稠度無明顯變化，但是存放6周以后，水泥初始稠度有2～3Bc的下降，后續(xù)趨于穩(wěn)定。

(2)用雙層隔膜袋包裝，置于樣品倉庫，每隔7d取樣檢測，檢測結(jié)果見表9。

表9 雙層隔膜袋包裝并置于樣品倉庫水泥的稠度變化

由表9可知，水泥存放2～3周時，初始稠度有所上升，從第3周以后，水泥初始稠度有明顯下降的趨勢。但是隨著存放時間的延長，水泥的稠化時間、游離液有明顯的增加，強(qiáng)度有明顯的下降趨勢。

(1)在熟料煅燒階段，通過巖相分析檢測，控制A礦發(fā)生充分固相反應(yīng)，生成尺寸較大且形狀規(guī)則的A礦，邊棱清晰，交叉晶紋，保障有較好的冷卻效果。

(2)在熟料磨制階段，通過控制入磨熟料溫度低于120℃，水泥的初始稠度可控制較低。

(3)質(zhì)量指標(biāo)控制比表面積≤350m2/kg，可有效控制G級油井水泥的初始稠度。

(4)在成品儲存階段，水泥庫中儲存6周時間后使用；水泥包裝儲存3周時間后使用。

作者：李輝，程海平，龍繼承，楊朋飛，唐逆

來源：《葛洲壩石門特種水泥有限公司》

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