常用油井水泥外加劑作用機(jī)理與應(yīng)用探討

張美琴

【摘要】主要圍繞促凝劑、緩凝劑、充填劑、加重劑、分散劑、降失水劑等常用油井水泥外加劑及其作用機(jī)理，以及施工應(yīng)用進(jìn)行了簡要論述，從而為固井施工提供技術(shù)參考。

【關(guān)鍵詞】水泥外加劑

作用機(jī)理 應(yīng)用

在鉆井固井過程中，水泥的用量是相當(dāng)大的。油井水泥的外加劑是用來調(diào)整水泥漿性能的化學(xué)助劑。外加劑的作用和地位超過了水泥本身，有人認(rèn)為“油井水泥總是作為外加劑的載體用于固井工程中”。外加劑是指摻人量小于或等于水泥重量5%，主要通過物理或化學(xué)的作用使水泥漿達(dá)到某種性能。本文主要針對油井水泥外加劑類型與作用機(jī)理及其應(yīng)用進(jìn)行簡要論述，以期為油井水泥外加劑選擇與應(yīng)用提供參考。

一、促凝劑

用以縮短稠化時間，加速水泥凝結(jié)及硬化;或者用來緩解因加入其它外加劑如分散劑、降失水劑等引起的過緩凝作用。分為無機(jī)促凝劑、有機(jī)促凝劑和復(fù)合促凝劑。

三、充填劑

主要用以降低水泥漿體系密度，從而使固井水泥漿柱的靜壓力下降。這有助于防止由于薄弱地層的破裂而引起的井漏，保證固井質(zhì)量。減輕劑依其作用原理不同分為三類：a.膨潤土類材料，其吸附能力強(qiáng)，造漿率高，即通過水泥漿高的水灰比來降低水泥漿密度。b.微珠類低密度材料因其自身密度比水泥輕，故加入水泥漿之后可以使水泥漿密度降低。c.泡沫水泥類，以向水泥漿中充氣或化學(xué)發(fā)氣的辦法，使之形成低密度的泡沫水泥。國內(nèi)常用的減輕劑：（1）膨潤土、硅酸鈉、硬瀝青、）粉煤灰、微珠。

四、加重劑

能夠增加水泥漿比重的外加劑。當(dāng)鉆遇高壓油氣層或在老油田調(diào)整井固作業(yè)時，為防止井噴、氣竄需加大水泥漿密度，常常向水泥中摻入加重劑。通常用作加重劑的物質(zhì)：（1）加重材料即材料本身特別重，如重晶石BaS04、赤鐵礦、鈦鐵礦及石英砂等。（2）分散劑在保證施工條件下（泵注）下，大幅度降低水灰比。（3）鹽。鹽水水泥漿或飽和鹽水水泥漿也能提高水泥漿的比重。對于加重劑，必須滿足以下要求：比重高;顆粒粒度及其分布與水泥顆粒級配;吸水小;經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

六、降失水劑

控制水泥漿水相向地層漏失。降失水劑的主要作用：（1）當(dāng)水泥漿液相向地層濾失時，在地層表面形成水泥濾餅，降失水劑改善濾餅結(jié)構(gòu)，形成致密、滲透率低的濾餅從而降低失水。（2）常用聚合物類降失水劑，可增大水泥漿濾液粘度，增加向地層濾失的阻力，降低水泥漿失水。理想的降失水劑應(yīng)具備如下要求：熱穩(wěn)定性好，有較寬的工作溫度范圍;抗鹽能力強(qiáng);對水泥漿體系無不良副作用，并能與其它外加劑匹配;加量少、成本低，無污染。目前常用的降失水劑：微粒材料、水溶性聚合物。國內(nèi)常用的降失水劑如$24、$27、羥乙基田菁、羥乙基合成龍膠、改性纖維素及改性淀粉等屬天然改性高分子材料。