水泥浆高失水的危害
油田化学复习
（一）1. 油田化学的概念: 研究油田钻井、采油和原油集输过程中化学问题的科学。
即如何使用化学剂和化学方法解决油田生产过程中的技术问题。
2.油田化学组成部分: 钻井化学, 采油化学, 集输化学3.油田化学按化学性质分类: 矿物产品,天然材料及其改性产品, 合成有机化学品,无机化学品。
4.油田化学按用途分类：通用油田化学品，钻井用化学品，油气开采用化学品，提高采收率用化学品，油气集输用化学品，油田水处理用化学品。
5.油田化学工作液的组成：化学助剂，施工材料，分散介质（二）1. 胶体：胶体大小的微粒（至少在一个方向为1～100nm之间）分散在另一种连续介质中所形成的分散体系称胶体体系。
（胶体体系必然是两相或多相的不均匀分散体系。
）2. 胶体化学：研究胶体的生成和破坏以及它们的物理化学性质的科学。
（包括：胶体物理化学，表面物理化学，高分子物理化学）（胶体化学研究对象：溶胶（憎液胶体）和高分子真溶液（亲液胶体））3. 粘土胶体化学：在一般胶体化学规律指导下，专门研究粘土胶体的生成、破坏和它们的物理化学性质的科学。
4.丁达尔现象：当一束波长大于溶胶分散相粒子尺寸的入射光照射到溶胶系统，可发生的散射现象。
5.胶体体系的基本特征?( 1）具有多相性、2）具有高度分散性、3）具有聚结不稳定性)6.相：物质的物理性质和化学性质都完全相同的均匀部分。
体系中有两个或两个以上的相，称为多相体。
相与相之间的接触面称为相界面。
比表面：单位体积或单位重量（质量）物质的总的表面积7.真溶液与憎液胶体的根本区别：真溶液，溶质能自发地分散在介质之中，使体系的自由能减少。
憎液胶体，分散相不能自发地分散在介质中，需要作功强迫它分散成细颗粒，使体系的表面自由能增大。
8.粘土矿物包括层状结构和链状结构，粘土矿物的基本构造单元：1）硅氧四面体特点：共有三个层面：两层氧原子和一层硅原子，上下两层氧原子均形成六角环(空心)；在a、b两方向上无限延续2）铝氧八面体在a、b二维方向上无限延伸；共有三个层面，铝原子层位于中间；上下两个层面组成六角形(实心)。
注灰工艺与案例
摘要:试油井注灰是在油田试油过程中经常遇到的作业工序。
在现场施工中对注灰工艺掌握不够，工作细节不到位，往往造成严重工程事故，给企业带来经济损失。
因此，根据不同井况细化工艺流程，做到理论与实际相结合，提高作业一次成功率。
关键词:注灰管柱过程案例0引言试油井注灰就是将一定密度和数量的水泥浆用水泥车替入井内某一深度，经过候凝形成具有一定强度和厚度水泥塞的施工过程。
灰浆替入井筒后之所以能形成水泥塞，主要依赖于两个平衡。
即：油管和套管静液柱压力的平衡、静液柱压力和地层压力的平衡。
1注灰目的及方式注灰之目的就是封堵水层、封隔串层以及封闭报废井。
注灰方式分为以下三种：①循环法：就是常规正注反洗控制灰面法。
适用于地层压力系数等于1，不喷不漏的井。
灰面要求严格的井往往采用循环法注灰。
反洗井的目的在于控制灰面深度，清洗油管内壁的残余灰浆。
②灌注法：就是把灰浆直接替入井内后起油管候凝的方法。
此方法适用于地层漏失，夹层厚度大，灰面要求不太严格，双灰帽封井的井。
③挤注法：就是用水泥车把灰浆挤入井内，挤入足够量的顶替液，不再上提管柱直接关井候凝的方法。
适用于高压油气井，具有一定的危险性，一般情况下不宜采用。
2灰塞厚度及深度的确定灰塞厚度一般不小于10m。
水泥塞底面到被封堵层顶界距离一般应大于5m，封堵水层及灰帽封井灰塞厚度一般为60m，封堵含硫化氢的井厚度为100-110m。
灰塞深度一般井执行地质设计。
双灰帽封井时第一个深度在射孔顶界50m左右；第二个在油层套管水泥返深100m以下。
3水泥浆的物理性能现场施工通常是用清水与水泥重量各占50%，配成密度为1.80~1.85g/cm3的水泥浆。
水泥浆具有流动性，在封堵施工时，能顺利地把水泥浆用泵送至预定位置。
水泥浆从配制完成到开始稠化会有一段时间，这段时间称为初凝时间。
初凝时间决定了注灰过程的长短。
水泥浆在井内受地层水、油、天然气的作用，水泥浆处于液体状态的时间越长，被油、气、水侵害的可能性越大。
水泥浆的性能及其提高固井质量措施
提高固井质量的意义与作用
意义
提高固井质量对于油气资源的开发具有重要意义，不仅可以提高油气井的使用寿命和生产效率，还可 以降低开发成本，提高油气田的经济效益。
作用
通过提高固井质量，可以有效地封隔地层，防止油气资源污染地下水层，同时保护套管不受损坏，为 油气资源的长期稳定生产提供保障。
影响固井质量的因素分析
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密度
水泥浆的密度直接影响其 固井质量，密度过小会导 致浮力过大，密度过大则 会导致地层压力增大。
粘度
水泥浆的粘度与其流动性 和稳定性有关，粘度过高 或过低都会影响固井质量 。
失水量
失水量过大会导致水泥石 结构疏松，强度下降，影 响固井质量。
水泥浆的化学性能
稳定性
水泥浆应具有较好的稳定性，以 保证在运输和固井过程中不发生 分层和离析现象。
地质因素
地层岩性、地层压力、地 下水等因素都会对固井质 量产生影响。
技术因素
水泥浆性能、固井设备、 施工工艺等因素都会对固 井质量产生影响。
人员因素
操作人员技能水平、经验 丰富程度等因素都会对固 井质量产生影响。
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提高固井质量的措施
优化水泥浆的配方与组成
水泥选择
骨料选择
使用高强度、低水化热的水泥，以提 高水泥石的强度和稳定性。
选用高质量的骨料，以提高水泥石的 抗压强度和耐久性。
添加剂选择
合理选用减水剂、缓凝剂等添加剂， 以调节水泥浆的稠度、凝结时间和稳 定性。
提高水泥浆的密度与稳定性
水泥浆密度
通过添加重质材料（如硅藻土、重晶石 等）来提高水泥浆的密度和添加剂，使水泥浆在固 井过程中保持稳定，防止分层、离析等现 象。
固井基础知识
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二、套管强度
1、套管基本参数
套管的基本参数为套管尺寸、套管壁厚（或单位 长度名义重量）、螺纹类型与套管钢级。 （1）套管尺寸（又叫名义外径或公称直径）：本体外径
4-1/2”, 5”, 51/2”, 65/8”, 7”, 7-5/8”, 8-5/8”, 9-5/8”, 10-3/4”, 11-3/4”, 16”, 28-5/8”, 20”, 30”....
1. 水泥浆密度
水灰比指的是配制水泥浆时配浆水的重量与干水泥的重量之比。 水泥浆密度与水灰比直接相关，关系为
注意：
c w (1 m) w cm
干水泥的密度为3.14 g/cm3～3.15 g/cm3，故当水泥浆的密
度为1.85g/cm3～1.90g/cm3时，水灰比约为0.48～0.44。
候凝时间通常为24小时或48小时，也有72小时或几小时的 ，候凝时间的长短视水泥浆凝固及强度增长的快慢而定。 候凝期满后。 测井进行固井质量检测和评价
6
概述
（a）
（b） （c） （d） （e） 图7-2 注水泥工艺流程示意图 （a）循环钻井液 （b）注隔离液和水泥浆 （c）替浆 （d）替浆 （e）碰压 1——压力表 2——上胶塞 3——下胶塞 4——钻井液 5——浮箍 6——引鞋 7——水泥浆 8——隔离液 9——钻井液
铁铝酸四钙：4CaOAl2O3Fe2O3（简写C4AF）。水化速度
仅次于铝酸三钙，早期强度增长快，硬化三天和28天的 强度值差别不大，强度的绝对值也不大。
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一、油井水泥
2. 水泥的水化反应
有关水化反应的说明：
水泥的水化反应是一个不断进行的过程。随着水化的不 断进行，水泥浆从凝胶态逐渐向结晶态发展，最后形成
油井水泥知识
油井水泥综合知识水泥是水硬性胶结材料，分为普通水泥和油井水泥。
普通水泥也称建筑水泥，列入ASTM 标准，而油井水泥列入API标准。
油井水泥与普通水泥的根本区别在于:油井水泥具有严格的化学成分和矿物组成，而且在生产时除允许加入3% -6%的二水石膏以外不得加其它材料。
本节主要介绍油井水泥的化学组成、级别和类型以及生产和应用中的一些基本知识。
一、化学组成水泥的质量主要取决于化学成分，而先进的分析方法已为获得水泥的化学成分铺平了道路。
表1.2.1列出G级HSR水泥的主要化学成分。
由表中数据可以看出，波特兰水泥包括4种主要成分: 铝酸三钙C3A(3CaO·A12O3)；铁铝酸四钙C4AF(4CaO·A12O3·Fe2O3)；硅酸三钙C3S（3CaO·SiO2)；硅酸二钙C2S(2CaO·SiO2)。
通过各相显微镜检查，熟料颗粒含有4种矿物成分(熟料占水泥总量的95%):（1）硅酸三钙C3S （3CaO·SiO2 ）：是多边性晶体，占表面的50-60%。
（2）硅酸二钙C2S （2CaO·SiO2 ）：圆形晶体占表面的10-25%。
以上两种硅酸钙(三钙和二钙)总量占75 % 。
（3）铁铝酸四钙C4AF （4CaO·A12O3·Fe2O3 ）：围绕以上两种硅酸盐形成孔隙结构。
（4）C3A(3CaO·A12O3)：针状铝酸盐，也属于孔隙结构。
两种硅酸盐占水泥总量的75%， C4AF+C3A的总量占水泥矿物的25%。
二、油井水泥级别、分类及应用2.1油井水泥级别、分类由于注水泥作业的井下条件与建筑工程的地面环境完全不同，所以，我国标准或API规范都根据化学成分和矿物组成规定了专门的分级和分类，以适应不同的井深和井下条件。
目前，API规范和我国标准把油井水泥分为A-H八个级别，何种水泥都适用于不同的井深、温度和压力。
油井注灰工艺分析
油井注灰工艺分析摘要：对注灰工艺的掌握，是注灰成功的重要条件。
往往因为各种原因而造成工程不必要的损失，会出现巨大的质量事故隐患，给企业造成巨大经济损失，因此根据不同的井况改进施工方式，针对实际情况，将理论在实际情况中发挥出来，提高油井注灰的高效，为企业的安全生产保驾护航，本文针对各种施工情况，对注灰工艺技术进行详细的研究，以求为实际工作中的油井注灰工艺改善提供参考意见。
关键词：注灰工艺；经济损失；施工方式；工艺改善引言：：分析研究注灰施工的特性，根据实际情况制定注灰工艺流程和施工方案，然后组织相关人员执行相关任务。
这套程序可以最大程度提高油井注灰的高效，安全。
本文针对油井注灰中的工艺流程，对其中的施工细节和事故教训进行经验总结，力求对泥浆注灰易沉淀等常见难题提供参考意见，帮助施工人员在油机注灰施工过程中做到封层深度零误差，保障企业的经济效益。
1工程注意事项及事故产生原因1.1施工注意事项如何精确计量顶替量和出液量，然后将气体侵入形成的计量误差力求降到最低，为了实现这些施工目标，需要对施工中的相关事项进行注意，例如，注灰地面管线上紧试压，不得渗漏；注灰时灰浆量、顶替量务必计量准确；所用清水避免使用酸罐拉水；施工之前前确定职责，人员组织务必紧凑，进行统一指挥；施工起重设备务必运转正常，避免熄火发生；油井水泥标号、质量满足设计要求；注灰前洗井达到进出口液性一致；注灰之前准备足够的反洗井液；注灰前核实入井管柱施工中起重设备发生故障迅速进行反洗井；施工中泵车损坏，而另一台泵车也在施工中故障时，必须迅速提升油管到安全位置，有必要时将井内油管全部提出；在两层之间夹层小于5m井段注灰塞时，应对所下入的管柱务必进行磁定位校深，保障水泥塞深度的精确。
1.2事故原因顶替液密度高于灰浆时是否有“紊流”和“层流”状况出现，对于高密度压井液压井注灰操作来说，这种现象的出现对注灰施工成功与否相当重要的影响。
这是因为高压力系数井压井时压井液的密度通常出现高于1.9 g/cm3，的现象，但是注灰所用灰浆的密度一般是1.9 g/cm3，因此注灰经常使用高密度的压井液代替低密度的灰浆，但是经常出现“紊流”和“层流”，现象，虽然顶替的流程满足要求，而实际情况是高密度的压井液流动的速度快，但是低密度灰浆的流动速度相比较下较慢，所以这样注灰顶替之后，导致大多数灰浆对于设计要求的深度来说并未达到，这时上提管柱反洗井，导致大部分灰浆被反洗了出来，从而造成注灰失败，在实际的施工流程操作时应该特别注意此类现象的发生，并且对这类现象准备提前的预备措施，避免当此类现象发生时，造成不必要的现象的发生，从而导致施工人员的安全问题，也对施工企业造成经济上的损失。
混凝土假凝和泌水原因分析及预防措施
混凝土假凝和泌水原因分析及预防措施前言泌水是新拌混凝土在静止状态下，从浆体中泌出部分拌合水并在表面集聚，一直持续到胶凝材料浆体充分凝结为止，是保水性能差引起的，影响混凝土质量；假凝是水泥一种不正常的初期固化或过早变硬征象，陪伴放热，产生伸缩缝使混凝土耐久性、密实性下降。
而产生假凝和泌水现象原因总体可分为内因和外因，内因主要是由水泥水化时对水的需求量影响，外因取决于环境气候及混凝土振捣过程。
1，产生原因分析假凝主要由于混凝土内部缺水引起，在某段过程中，混凝土内所含水量小于正常凝结所需要的总水量时，就有可能发生假凝现象。
影响含水量的多少与水泥水化反应对水需求量，环境因素使混凝土水分蒸发以及振捣后结构排水等因素有关，假凝出现往往伴随着裂缝。
水是混凝土拌合物经浇注、振捣后，在凝结、硬化的进程中，伴随着粒状材料的下沉所显现的局部拌合水上浮至混凝土表层的迹象，混凝土浇注与捣实后初凝前，在骨料的重力作用下，流动性较好的水泥浆上浮，局部水分向外蒸发上浮至混凝土上表层，产生泌水，同时显现浮浆层。
与假凝相反，混凝土内所含水量大于正常凝结所需要的总水量时，就可能发生泌水现象。
1.1内因1.1.1水泥比表面积的影响水泥水化速度与其颗粒细度有关，颗粒越细水化速度越快，在混凝土终凝前需水量就大，在其他稳定条件下发生假凝的可能性就会越大，产生泌水的可能性反而越小。
根据实验与经验，在气温低于25℃、水泥中铝酸三钙（C3A）含量低于5%、水灰比小于.45，而且比表面积小于350m2/kg时，混凝土不会产生假凝，却会产生泌水；当比表面积大于350m2/kg且小于380m2/kg时，在其他相同条件下，假凝和泌水时有发生；当比表面积大于380m2/kg时，混凝土会发生假凝，但不会发生泌水。
1.1.2水灰比的影响水灰比直接决定了水泥浆的稠度。
在水泥用量相同时，增大水灰比会使水泥浆的流动性加大。
如果水灰比不当使混凝土拌合物的粘聚性和保水性不良而产生流浆、离析，严重影响混凝土的强度。
石油固井中影响质量的主要因素及改进措施
石油固井在钻完井工程中处于重要地位，其工程量复杂、庞大，而在建设过程中，由于其难度系数较大，且存在着较多的不确定因素，因此固井质量的好坏对整体工程影响重大。
为此，相关部门应该重视石油固井的建设质量及建设效率，加强其管理力度，并对建设环境进行综合性分析，从而制定出更合理、更科学的建设方案，保证其质量，为后续工作奠定良好的基础。
1 石油固井中影响质量的主要因素（1）水泥浆。
水泥浆作为石油固井中影响质量的关键因素，源于水泥浆会发生分层沉淀现象，在水泥浆到达层目的层段后，如果能在发生分层沉淀现象前快速凝固，就不会影响石油固井的质量，否则的话就会使层面产生裂缝，严重影响石油固井的质量。
而且水泥浆极容易受到自身或外界因素的干扰，从而导致自身性能变差，产生的实际效果也达不到作业人员的预期。
水泥浆凝固速率主要有以下两方面因素。
从外界因素来看：分为环空返速和封固段的具体长度两点。
水泥浆在注入时，环空返速会对顶替效果造成一定的影响，为了保证石油固井的质量，必须要提升环空返速；从实际施工的情况来看，封固段的具体长度范围通常是900~1300m[1]，采用这个长度范围能使水泥浆充分发挥自身作用，从而使石油固井达到最好的施工效果。
从自身因素来看：包括水泥浆的密度、流动性及失水量等。
提高水泥浆的密度能够同时提升水泥浆的流速和浮力，如果注入流速过快易导致水泥浆分层沉淀，从而影响石油固井的质量，如果注入流速过慢则会加大注入难度；如果水泥浆失水量过大，多余的水量流失后会渗入地层，地层中黏土矿物吸水膨胀，间接对石油固井的质量造成影响。
因此，为了保证石油固井的质量，就必须要对水泥浆的密度、流动性和失水量等因素进行科学、合理的管控。
（2）地层岩性。
石油固井的第二界面是地层和水泥环，在进行石油固井作业时，应当给予特殊岩性地层的高度重视。
随着时间的推移油井不断受到地层给予的压力，同时因渗水现象导致地层胶结的密实度降低，从而降低石油固井的质量；地层声速的快慢会对水泥胶结的质量产生影响，从而间接影响到石油固井的质量；地层的吸水性导致注入流体内水分流失从而形成裂缝，而形成裂缝则会对石油固井带来坍塌的风险。