【文章內容簡介】 水泥漿流變性 也 易于控制 ， 可以 抑制 泥 巖水化膨脹 使 井壁 不易 坍塌。 2 吐哈油田鹽層固井技術 吐哈油田的鹽膏層集中分布在神泉、雁林西、勝南構造的第三系、白堊系地層 ， 其 鉆井液礦化度在 14000~16000mg/L 之間 ， 由于鹽膏層的蠕變和礦物特征 ， 嚴重影響 著 固井施工的安全和固井質量。 從 1997 到 1999 年 間 ， 該地區(qū)固井施工成功率 只有 %。經過不斷實踐和 經驗積累 ， 采用分散體系基本解決了鹽層固井難題 ， 該體系的漿體流動性好 ， 配漿均勻 ，水泥漿密度 調控 范圍大 ， 能 夠 滿足鹽膏層固井施工要求。 通過調研發(fā)現 ， 國內的鹽層固井技術和國外的鹽層固井技術差不多走了相同的 路線 ， 前期 都主要采取飽和鹽水水泥漿固井 ， 但是 逐步認識到飽和鹽水水泥漿的缺點后 ， 開始 采用半飽和鹽水水泥漿 和 低含鹽水泥漿體系。 研究內容 隨著鹽水水泥漿在泥巖、頁巖、鹽巖地層的大量應用，給固井 質量的提高帶來了希望。同時，給固井工程師也帶來很大困惑，面對不同含鹽量的水泥漿無從選擇； 無法 真正 解釋 用 鹽水水泥漿 是否能提高該 井段固井質量。 因此，有必要 對不同含鹽量的水泥漿抗壓強度作一定研究，弄清強度變化規(guī)律，為現場鹽水 水泥漿鹽含量的選擇提供便利。 經調研資料發(fā)現，國內對深層鹽層固井已經做了大量的工作，取得了很大的成績。但是，對于淺層鹽層固井沒有做更多研究，導致淺層鹽層固井 研究 成為一片空白。 在中低溫條件下研究鹽水水泥漿的強度變化迫在眉睫。 針對鹽水水泥漿自身性能的優(yōu)化與改善，各大公司和很多學者都做了大量的室內研究 。然而，對于外部鹽影響含鹽水泥石的強度研究相對較少。除此之外， 目前沒有相關文章研究鹽對加西南石油大學碩士研究生學位論文 7 重劑 是否存在 影響 。針對以上疑問、問題和難點， 應當 對高密度含鹽水泥漿抗壓強度做大量研究，以解答所提出的問題和解決工程中存在的難題 。 確定論文的研究內容如下： （ 1）研究不同鹽濃度對高密度水泥石抗壓強度的影響規(guī)律，為高密度鹽水水泥漿體系設計提供理論支撐和技術支持。 （ 2）通過不同鹽濃度水泥石在鹽水浸泡下抗壓強度的變化規(guī)律， 了解外部因素是否對水泥石的抗壓強度產生影響。 （ 3）研究不同加重劑配制高密度鹽水水泥石后期抗壓強度的變化規(guī)律，了解加重劑在鹽水環(huán)境下是否會發(fā)生機械性能的變化 ，從而影響水泥石的抗壓強度。 研究的技術路線及思路 本文自主設計實驗，對含鹽濃度、養(yǎng)護溫度、 內摻鹽與外部鹽影響 等因素進行研究分析，找出 各種因素對高密度 水泥石抗壓強度發(fā)展的影響 。在研究的基礎之上， 考察加重劑對高密度水泥石抗壓強度的影響規(guī)律 ，并根據結果對加重劑采取一定的技術措施，以使高密度含鹽水泥石抗壓強度能穩(wěn)定發(fā)展。 圖 14 研究的技術路線及思路結構圖 高密度含鹽水泥漿體系抗壓強度發(fā)展規(guī)律研究 8 第 2 章 鹽濃度對高密度水泥石抗壓強度的影響 從目前情況看，國內外對純鹽層、鹽水層、鹽膏層的固井比較重視，所做的研究工作也比較多 ， 取得了較大的進展和成果。 對鹽巖層固井水泥漿配方設計，國際上一直存在個同的觀點，即使用低含鹽或中等含鹽或飽和鹽水水泥漿。使用低、中含鹽水泥漿封固 鹽巖層，水泥漿性能能控制，井壁也能維持穩(wěn)定，外加劑選擇相對容易。使用飽和鹽水水泥漿施工、配漿較為復雜，但成功實例也多。國外出現了 CMHEC 聚乙烯胺與有機磺酸鹽、 N， N 二甲基丙烯酰胺、芳香聚合物、聚笨乙烯磺酸鈉、苯乙烯磺酸鈉與順丁烯二酸共聚物鹽、聚乙烯胺、聚乙烯多胺、 HEC 做飽和鹽水水泥漿外加劑專利等，上述外加劑大大改變了飽和鹽水水泥漿的性能 ， 有些在固井中已取得成功。 穿越巖鹽層固井，根據江漢、中原、勝利、塔里木等油田的固井經驗，多數井采用 5%、 10%、18%的鹽水進行固井，少數采用飽和鹽水固井，都取得了較好 的固井效果 [3]。 針對目前大量所使用的不同含鹽量的水泥漿，本文著重對淡水、 5%、 10%、 18%及飽和鹽水水泥漿 進行 抗壓強度規(guī)律研究 。同時，從研究的規(guī)律中發(fā)現和分析鹽對加重劑是否存在影響及其影響程度。 鹽濃度對中低溫高密度水泥石抗壓強度的影響 鐵礦粉 配 研究采取單一變量的原則， 在相同水泥量、相同加重劑量、相同外加劑量的情況下，只改變水中含鹽量的高低 來 分析和比較固化后的抗壓強度變化規(guī)律。 水泥漿配方： 350gG 級水泥 +200ml溶液 +115g鐵礦粉 +2%G33S 其配漿水按量筒量取 相同 體積 ，含鹽量 則 按水的質量計算。 將 用鐵礦粉 配制好的淡水、含 5%鹽量、含 10%鹽量、含 18%鹽量及飽和鹽水的水泥漿進行90℃水浴養(yǎng)護，測其抗壓強度如表 21。 表 21 90℃不同含鹽量（鐵礦粉）水泥漿抗壓強度 時 間（ D） 強 度（ Mpa) 1 2 7 14 21 28 35 100% 含鹽量 = 溶液中鹽的質量 溶液中水的質量 西南石油大學碩士研究生學位論文 9 淡 水 含 5% 鹽 含 10% 鹽 含 18% 鹽 飽和鹽水 為便于分析研究 ， 將 表 21 中 1 到 35 天抗壓強度 隨時間的變化規(guī)律表示成 曲線 繪于 圖 21中。 051015202530350 10 20 30 40時間（D）抗壓強度（MPa）淡水含5%鹽含10%鹽含18%鹽含36%鹽 圖 21 90℃不同含鹽量（鐵礦粉）水泥漿抗壓強度變化規(guī)律 從圖 21 中，可以清晰地看出 ：隨著時間的延長，不同含鹽量水泥漿的抗壓強度都有一個上升過程，然后逐漸 降低，養(yǎng)護 20 天過后抗壓強度值較穩(wěn)定。 淡水水泥漿抗壓強度 14 天達到峰值 ， 強度增長速度為 、強度 最低值為 MPa。含 5%鹽的水泥漿抗壓強度 2天達到峰值 MPa，強度增長速度為 、 強度最低值為 。 含10%鹽的水泥漿抗壓強度 7 天達到峰值 MPa，強度增長速度為 、強度最低值為 。含 18%鹽的水泥漿抗壓強度 7 天達到峰值 MPa，強度增長速度為、強度最低值為 。 飽和鹽水水泥漿抗壓強度 14 天達到峰值 ，強度增長速度為 、強度最低值為 。 比較可得，含 5%鹽的水泥漿抗壓強度發(fā)展速度最快，飽和鹽水水泥漿抗壓強度發(fā)展速度最慢且各項指標都低于其他含鹽量水泥漿。 將 用鐵礦粉 配制好的淡水、含 5%鹽量、含 10%鹽量、含 18%鹽量及飽和鹽水的水泥漿進行50℃水浴養(yǎng)護，測其抗壓強 度如表 22。 表 22 50℃不同含鹽量（鐵礦粉）水泥漿抗壓強度 時 間（ D） 強 度（ Mpa) 1 2 7 14 21 28 35 42 淡 水 含 5% 鹽 高密度含鹽水泥漿體系抗壓強度發(fā)展規(guī)律研究 10 含 10% 鹽 15 含 18% 鹽 飽和鹽水 0 為便于分析研究，將表 22 中 1 到 42 天抗壓強度隨時間的變化規(guī)律表示成曲線繪于圖 22中。 0510152025300 10 20 30 40 50時間（D）抗壓強度（MPa）淡水含5%鹽含10%鹽含18%鹽含36%鹽 圖 22 50℃不同含鹽量（鐵礦粉）水泥漿抗壓強度變化規(guī)律 從圖 22 中，可以清晰地看出：隨著時間的延長，不同含鹽量水泥漿的抗壓強度都有一個上升過程，然后逐漸降低 ，抗壓強度值 處于平穩(wěn)狀態(tài) 。淡水水泥漿抗壓強度 14 天達到峰值， 強度增長速度為 、強度最低值為 MPa。含 5%鹽的水泥漿抗壓強度 14 天達到峰值 MPa，強度增長速度為 、強度最低值為 。含10%鹽的水泥漿抗壓強度 28 天達到峰值 MPa，強度增長速度為 、強度最低值為 。含 18%鹽的水泥漿抗壓強度 28 天達到峰值 MPa，強度增長速度為、強度最低值為 。飽和 鹽水水泥漿抗壓強度 14 天達到峰值 ，強度增長速度為 、強度最低值為 。 比較可得，含 5%鹽的水泥漿 和淡水水泥漿 抗壓強度發(fā)展速度最快，飽和鹽水水泥漿 各階段的 抗壓強度 都較其它水泥漿低 。 重晶石 配 為了解加重劑的類型是否對水泥石的抗壓強度存在一定的影響。因此，本節(jié)采用重晶石粉加重，配制與 節(jié)相同密度的水泥漿，以分析其加重劑類型所帶來的差異。 將用重晶石配制好的淡水、含 5%鹽量、含 10%鹽量、含 18%鹽量及飽和鹽水的水泥漿進行90℃水浴養(yǎng)護，測其抗壓強 度如表 23。 水泥漿配方： 350gG 級水泥 +200ml溶液 +140g重晶石 +2%G33S 表 23 90℃不同含鹽量（重晶石）水泥漿抗壓強度 西南石油大學碩士研究生學位論文 11 時 間（ D） 強 度（ Mpa) 1 2 7 14 21 28 35 淡 水 含 5% 鹽 含 10% 鹽 含 18% 鹽 飽和鹽水 為便于分析研究，將表 23 中 1 到 35 天抗壓強度隨時間的變化規(guī)律表示成曲線繪于圖 23中。 0510152025300 10 20 30 40時間（D）抗壓強度（MPa）淡水含5%鹽含10%鹽含18%鹽含36%鹽 圖 23 90℃不同含鹽量（重晶石）水泥漿抗壓強度 變化規(guī)律 從圖 23 中，可以清晰地看出： 隨著時間的延長，不同含鹽量水泥漿的抗壓強度都有一個上升過程，然后逐漸降低。淡水水泥漿抗壓強度 7 天達到峰值 ， 強度增長速度為、強度最低值為 MPa。含 5%鹽的水泥漿抗壓強度 7 天達到峰值 24. 6 MPa，強度增長速度為 、強度最低值為 。含 10%鹽的水泥漿抗壓強度 7 天達到峰值 MPa，強度增長速度為 、強度最低值為 。含 18%鹽的水泥漿抗壓強度 28天達到峰值 MPa，強度增長速度為 、強度最低值為 。飽和鹽水水泥漿抗壓強度 14 天達到峰值 ，強度增長速度為 、強度最低值為 。 比較可得，含 5%鹽的水泥漿抗壓強度發(fā)展速度最快，飽和鹽水水泥漿各階段的抗壓強度都較其它水泥漿低。 將用重晶石配制好的淡水、含 5%鹽量、含 10%鹽量、含 18%鹽量及飽和鹽水的水泥漿進行50℃水浴養(yǎng)護，測其抗壓強度如表 24。 表 24 50℃不同含鹽量（重晶石）水泥漿抗壓強度 時 間（ D） 強 度（ Mpa) 1 2 7 14 21 28 35 42 淡 水 高密度含鹽水泥漿體系抗壓強度發(fā)展規(guī)律研究 12 含 5% 鹽 含 10% 鹽 含 18% 鹽 12 飽和鹽水 0 其水泥漿配方為： 350gG 級水泥 +200ml 溶液 +140g重晶石 +2%G33S 為便于分析研究，將表 24 中 1 到 42 天抗壓強度隨時間的變化規(guī)律表示成曲線繪于圖 24中。 0510152025300 20 40 60時間（D）抗壓強度（MPa）淡水含5%鹽含10%鹽含18%鹽含36%鹽 圖 24 50℃不同含鹽量（重晶石）水泥漿抗壓強度變化規(guī)律 從圖 24 中，可以清晰地看出：隨著時間的延長，不同含鹽量水泥漿的抗壓強度都有一個上升過程，然后逐漸降低。淡水水泥漿抗壓強度 28 天達到峰值 ， 強度增長速度為、強度最低值為 MPa。含 5%鹽的水泥漿抗壓強度 14 天達到峰值 MPa，強度增長速度為 、強度最低值為 。含 10%鹽的水泥漿抗壓強度 28 天達到峰值 MPa，強度增長速度為 、強度最低值為 。含 18%鹽的水泥漿抗壓強度 14天達到峰值 MPa，強度增長速度為 、強度最低值為 。飽和鹽水水泥漿抗壓強度 35 天達到峰值 ，強度增長速度為 、強度最低值 為 。 比較可得，含 5%鹽的水泥漿 和含 18%鹽的水泥漿 抗壓強度發(fā)展速度最快，飽和鹽水水泥漿各階段的抗壓強度都較其它水泥漿低。 相同含鹽量情況下，溫度對抗壓強度發(fā)展的快慢也存在著影響，溫度越高強度發(fā)展越快，反之亦然。即低濃度的鹽起到了促凝作用，高濃度的鹽起到了緩凝的作用。 通過兩種不同加重劑的在淡水和鹽水環(huán)境下抗壓強度變化趨勢的觀察，不難發(fā)現加重劑的不同也會導致抗壓強度的差異。 機理分析 氯離子對水泥石晶體結構的影響 氯離子 主要以 兩種存在形式 存在于在水泥石中 ：一 種 是 以 游 離 狀態(tài)存在水泥石孔隙溶液中 ；西南石油大學碩士研究生學位論文 13 二是 與水泥中的物質發(fā)生化學反應或結合，成為水泥石中的一部分