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超高密度水泥漿體系室內(nèi)研究及現(xiàn)場應(yīng)用-資料下載頁

2025-08-21 09:26本頁面

【導(dǎo)讀】制,因此需要采用高密度水泥漿體系。高頂替效率,提高固井質(zhì)量。③當(dāng)鉆遇高壓油氣層固井時,可以有效得防止井噴。水泥漿的設(shè)計難;超高密度水泥漿的實施難;施工工藝的選擇難。度水泥漿技術(shù)在國內(nèi)成功實施的次數(shù)寥寥可數(shù),先前成功的紀(jì)錄僅為,和室內(nèi)實驗工作。適的加重材料級配進(jìn)行下一步實驗。其次,由于干灰中加重材料所占的比重較大,重材料分散不均的情況,所以需要對整個干灰的混配工藝和運輸過程進(jìn)行模擬,以考察并改進(jìn)高密度水泥灰樣的沉降穩(wěn)定性。然后,本論文采用了Micromax加。最終尋找到了一種最佳的干灰混配工藝,并配置出了一套適用于官深1井

  

【正文】 灰樣,可能是整體的灰樣,測試結(jié)果是 ,符合要求。 現(xiàn)場超高密度混灰小結(jié): 水泥漿半大樣性能檢測較好,與小樣情況一致; 西南石油大學(xué)工程碩士研究生學(xué)位論文 27 混合樣整體均勻性好; 運輸過程對灰樣有一定的影響, 但在可控范圍內(nèi); 混灰過程和吹到灰車上順利,但灰罐剩 。 根據(jù)前期準(zhǔn)備情況,在工程服務(wù)公司污水處理站進(jìn)行了高密度水泥漿模擬試打,用灰罐車自帶的壓縮機(jī)提供動力氣源,采用雙機(jī)雙泵水泥車混制水泥漿,水泥漿密度達(dá)到設(shè)計要求后,直接泵入污水池,現(xiàn)場配水 3方。初始供氣壓力為 ,但是供氣后氣壓下降到 。 試混配結(jié)果: 水泥車上顯示最高密度為 ,但泵車接近嗆死,地面測量最高 g/cm3。結(jié)合泵送情況考慮現(xiàn)場施工排量,本次試打理 想密度為 。 水泥車下灰困難,施工中,氣壓難以保證 ,施工后,灰車上剩下大約 ; ,但是從灰罐車?yán)锶〕龅乃鄿y得密度分別是 ,與實驗室半大樣灰測試結(jié)果差別不大。 ,特別是在這種高密度漿體體系中,加重材料的少許變化就會造成漿體流動性能的較大變化。 ,這樣可簡化施工流程。 ?;夜捃囎詭У膲嚎s機(jī)的初始供氣壓力最高是 ,而且供氣量較小,不能保持供氣壓力,供氣后氣壓下降到 。由于供氣壓力不夠?qū)е录又夭牧喜荒鼙煌耆珰饣菍⑤^輕質(zhì)水泥吹起,導(dǎo)致水泥漿較稠,密度打不上。 分析認(rèn)為第一次試配沒有達(dá)到目的主要原因是加重水泥氣化不夠,導(dǎo)致高比重的加重材料吹不出來,且加重材料混配時沒有考慮袋裝加重材料的計量損耗,水泥漿半大樣密度也與室內(nèi) 小樣配方密度有些差距。 總結(jié)上次試打情況并經(jīng)過幾次調(diào)研與討論,確定進(jìn)行下一步改進(jìn)措施: 由于超高密度水泥漿的優(yōu)選的部分加重材料比重較大,干混材料的混配特別是加重材料的混配尤其困難,混配不好就會出現(xiàn)密度不均等問題,這樣超高密度水泥漿體系整體性能無法保證,在混灰階段做好以下幾方面的工作: ①室內(nèi)準(zhǔn)備 ,考慮室內(nèi)與現(xiàn)場水泥漿混合條件的差異,確保試配時密度達(dá)到 。 ②考慮到袋裝加重材料的計量及混灰等損耗情況,混灰時相應(yīng)地附加總量的 5%~超高密度水泥漿 體系室內(nèi)研究及現(xiàn)場應(yīng)用 28 8%加重 材料以補(bǔ)全損耗。 ③干灰混配時采用計量小批量混合,用“層鋪”方式混配,即加一次純水泥再加相應(yīng)比例的加重材料及外摻料然后再加純水泥依次加料混配,本次試配共需水泥總量 5T,計劃采用每 。 ④采用加大混配供氣壓力(計劃灰?guī)旎彀枵緝蓧猴L(fēng)機(jī)同時開啟供氣),加大混配能量保證水泥與外摻料特別是加重材料混合均勻。 ⑤將每批材料按加料方案次序加入加料罐后,充分氣化,適當(dāng)增加混拌次數(shù),待加重材料與水泥充分混合后再吹入成品罐。 ⑥混好后大樣灰取樣測試,至少取 3個點,檢測加重水泥材料混配情況。 樣沉降穩(wěn)定性測試 考慮到今后現(xiàn)場施工大樣灰要遠(yuǎn)距離運輸?shù)浆F(xiàn)場,且大樣灰中水泥與加重材料存在較大的密度差,因此有必要進(jìn)行運輸過程中灰樣的沉降穩(wěn)定性測試,具體措施有 2個方面: ①將混配好的大樣灰吹入灰罐車內(nèi),模擬運輸測試行車 100~ 150公里,其中包括10~ 20公里路況較差的情況。 后從灰罐車中上下兩點取樣,測試密度差,檢驗大樣灰樣的沉降穩(wěn)定性。 總結(jié)上次試打情況,摻有大量加重材料的大樣灰比重較大,下灰較困難,且灰罐車供氣壓力以及氣量不穩(wěn)定,這次有必要進(jìn)行針對高密度水泥漿現(xiàn)場配注 時的供氣氣壓與下灰速度規(guī)律的模擬測試。采用車載空壓機(jī)供壓,這樣可確保供氣量和供氣壓力穩(wěn)定。采用 或者更高壓力從裝有大樣灰的立式灰罐向另一空灰罐車定量供灰,記錄時間,這樣可以測試下灰速度,同時通過觀察大樣灰有無剩余,了解壓力對此類高比重的灰樣的下灰能力的影響。對現(xiàn)場操作時供灰壓力、排量等確定提供相關(guān)的參考。 鑒于首次進(jìn)行大于 ,在設(shè)備方面也考慮進(jìn)行相關(guān)的調(diào)試 ①下灰系統(tǒng)上適當(dāng)調(diào)整增加下灰壓力,使得大樣灰充分氣化,同時控制下灰速度提高下灰效率 。 ②自動混漿系統(tǒng)上對攪拌裝置,密度控制裝置等針對超高密度體系配注情況請廠家來協(xié)助調(diào)整相關(guān)參數(shù)設(shè)置,盡量滿足超高密度體系配注要求。 實驗 總結(jié)第一次試打情況,討論后考慮調(diào)整室內(nèi)實驗水泥漿密度為 g/cm3的配方,前期研究表明對于超高密度體系來講調(diào)整不宜增加過多的固相,因此此次室內(nèi)配西南石油大學(xué)工程碩士研究生學(xué)位論文 29 方調(diào)整主要是調(diào)整加重效率較高的加重材料,高純度高密度的加重材料可使在加量較少的情況下能獲得要求密度的水泥漿,并且有利于水泥漿流動性的調(diào)節(jié),同時此次我們充分考 慮優(yōu)化加重材料的粒度分布,大顆粒小顆粒粗細(xì)搭配組成的鐵礦粉加重材料無論在加重材料與水泥緊密混合以及水泥漿性能方面都較以前有很好的改進(jìn),并且結(jié)合現(xiàn)場配灰能力室內(nèi)實驗全部采用 30004000轉(zhuǎn)攪拌。 表 3 5 序號 密度 流變參數(shù) API失水 稠化時間 沉降穩(wěn)定性 抗壓強(qiáng)度 流動度 配方1 2.75g/cm3 常溫:/289/203/115/16/13 32ml 235min 75 ℃/48h MPa 22cm 93 ℃ :/224/164/95/12/9 配方2 2.75g/cm3 常溫:/265/183/105/9/7 36ml 233min 75 ℃/48h Pa 23cm 93 ℃ :/225/148/75/6/4 附: 配方 1 :夾江 JJG+105%加重鐵粉 +45%氧化赤鐵礦 +90%超細(xì)鐵礦粉 +3%增強(qiáng)劑 +6%降失水劑 DZJY+2%分散劑 DZS+1%緩凝劑 DZHO+75%H2O 配方 2 : 夾江 JJG+110%加重鐵粉 Fe+45%氧化赤鐵礦 +90%超細(xì)鐵礦粉 +3%增強(qiáng)劑 + 6%降失水劑 DZJY+ 2%分散劑 DZS+1%緩凝劑 DZHO+78%H2O 實驗條件: 96℃ 94MPa60min 實驗結(jié)果分析: 經(jīng)過調(diào)整后的密度為 ,配方 2 是嘗試增加水灰比改善流動性能的嘗試,從結(jié)果上看水灰比增加了同時相應(yīng)地也必須加大加重材料的用量,與配方 1相比雖然在流動性能上要好,但在沉降穩(wěn)定性和強(qiáng)度方面都要差些,因此 還是優(yōu)先采用配方 1后在現(xiàn)場試驗中調(diào)整。 附 稠化曲線 超高密度水泥漿 體系室內(nèi)研究及現(xiàn)場應(yīng)用 30 圖 3 4 配方 1 稠化時間曲線( %緩凝劑, 圖 35 配方 2 稠化時間曲線( %緩凝劑, ) 按照改進(jìn)措施中混灰方案,結(jié)合室內(nèi)水泥漿實驗配方,本次試配初步設(shè)計試配 8 m3 高密度水泥漿的干灰數(shù)量,具體相關(guān)材料數(shù)量如下表 : 表 3 6現(xiàn)場混灰及試配材料具體用量 材料名稱 所占比例 用量 規(guī)格 數(shù)量 備注 高密 度水泥漿 8m3 ρ= g/ cm3 夾江水泥 5T 50kg/袋 100袋 Fe(400) 105% 25kg/袋 230袋 干混材料附加8% Fe2O3(500) 45% 25kg/袋 110袋 Fe2O3(1200) 90% 25kg/袋 200袋 MSi % 20kg/ 9袋 西南石油大學(xué)工程碩士研究生學(xué)位論文 31 T 袋 降失水劑DZJY % T 20 kg/桶 24桶 配水附加 30% 分散劑DZS % T 25kg/袋 7袋 緩凝劑DZHO % T 20kg/桶 6桶 混灰方案:按照設(shè)計本次混灰采用計量小批量混合,采用加料罐袋裝水泥墊底,“層鋪”方式,本次共需水泥 5T,采用每 為一基數(shù),即 每 10 袋水泥加料后,依次加入 23袋加重鐵粉( 400目)、 11 袋氧化鐵礦粉( 500目)、 20袋超細(xì)鐵礦粉( 1200目)、 10袋水泥,依次類推直至加完所有材料,本次大樣灰混制灰?guī)旃┗覛鈮?~ ,依據(jù)混灰程序進(jìn)入加料罐后吹入混拌罐,期間進(jìn)行三級混拌,共計混拌六次后吹入成品罐,期 間無論是加料罐以及混拌罐都沒有加重材料殘余,充分說明在加有高比重高比例加重材料的大樣灰在現(xiàn)有的灰?guī)旎熘圃O(shè)備完全可以完成混配。 大樣灰完成混配后取樣進(jìn)行檢測,實驗結(jié)果如下: 配方 1 1372g 大樣灰 +24g 降失水劑 DZJY+ 分散劑 DZS+ 緩凝劑DZHO+300g水 基本性能: 密度 g/cm3 流動度 22cm 常溫流變性能: > 300/> 300/242/133/10/6 93℃養(yǎng)護(hù)后流變性能: > 300/256/183/102/11/7 沉降穩(wěn)定性( 2h): API 失水: 2=33ml 稠化實驗: 96℃ 60min 85Mpa 超高密度水泥漿 體系室內(nèi)研究及現(xiàn)場應(yīng)用 32 圖 36 DZS+DZHO=288min 圖 37 DZS+DZHO=214min 考慮本次現(xiàn)場試配密度為 g/cm3,而大樣灰是 g/cm3的配方,室內(nèi)用此灰樣配方配制 g/cm3水泥漿,測定其性能變化: 配方 2 1372g 大樣灰 +24g 降失水劑 DZJY+ 分散劑 DZS+ 緩凝劑DZHO+320g水 基本性能: 密度 g/cm3 流動度 > 23cm 常溫流變性能: > 300/299/209/113/11/7 93℃ 養(yǎng)護(hù)流變性能: 269/145/97/49/4/3 沉降穩(wěn)定性( 2h): 實驗分析說明: 本次混灰由于總結(jié)以前經(jīng)驗教訓(xùn),混灰一次成功,半大樣與前期室內(nèi)小樣完全一致,基本性能差別不大,而采用大樣灰配制 g/cm3密度水泥漿從在實驗室條件下實驗情況來看,高密度灰樣降 g/cm3流變 性能上有較大的改善,對高密度體系而言,水灰比的增加對沉降穩(wěn)定性影響較大,但從實驗結(jié)果來看,常溫配制后水泥漿靜置 2小時后上下密度差僅為 g/cm3,在允許范圍之內(nèi)。 本次測試是考慮以后現(xiàn)場施工遠(yuǎn)距離運輸大樣灰,經(jīng)過長時間的運輸,加重材料與水泥的比重差異可能會引起較重材料的下沉,因此模擬現(xiàn)場運輸路況,然后從灰罐車上下各取一個點,測定密度差異來判定加重水泥灰樣的沉降穩(wěn)定性,本次混灰總量共計 18T,現(xiàn)場運輸測試情況,將混配好的灰吹入灰罐運輸車上模擬現(xiàn)場運輸 100km,其中還有 10km 較差路況,經(jīng)過灰罐車運輸返回后,從上部取樣作為一個點,在吹入立式灰罐過程中取一個點,吹入立式灰罐中從立式罐中取樣作為一個點,分別檢驗。實驗結(jié)果如下表示: 表 3 7模擬運輸測試實驗結(jié)果 西南石油大學(xué)工程碩士研究生學(xué)位論文 33 水泥漿類型 密度 流變參數(shù) 沉降穩(wěn)定性 g/cm3 常溫 93℃ (放置 2h) 半大樣 灰罐車上部 2.72 //271/153/12/8 /293/215/125/13/9 灰罐車下部 2.72 //268/150/10/8 立式灰罐 2.74 //270/150/11/9 /211/125/72/7/4 超高密度水泥漿 體系室內(nèi)研究及現(xiàn)場應(yīng)用 34 圖 38 混灰前小樣稠化時間曲線( , 96℃ 94MPa 60min)235min/80BC 圖 39 混灰后半大樣稠化時間曲線( , 96℃ 94MPa60min)214min/80BC 0 : 0 0 0 : 3 0 1 : 0 0 1 : 3 0 2 : 0 0 2 : 3 0 3 : 0 0T i m e ( H H : M M )0255075100125150175200225250Temperature (癈)020406080100120140160180200Pressure (MPa)0102030405060708090100110Consistency (Bc) 圖 310 試打后大樣稠化時間曲線( , 96℃ 94MPa60min) 175min/80Bc 由于本次室內(nèi)實驗改進(jìn)優(yōu)化了加重材料的顆粒級配,這樣水泥與加重材料達(dá)到完美的緊密堆積,混合樣整體均勻性好;運輸過程對灰樣有一定的影響,上下部密度差為 ,但經(jīng)過運輸后將大樣灰倒到立式灰罐后密度與小樣差只有,完全在可控范圍內(nèi)
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