低密度固井水泥浆技术
超低密度水泥浆固井技术在煤层气井中的应用
超低密度水泥浆固井技术在煤层气井中的应用
超低密度水泥浆固井技术在煤层气井中的应用
敬倩;王海升;强明宇
【期刊名称】《中国石油和化工标准与质量》
【年(卷),期】2018(038)004
【摘要】煤层气井具有:井身浅、井底温度低、力学稳定性差等特点,采用常规水泥浆固井常出现稠化时间长、流动性差、失水量大、易污染、易发生气窜等问题.因此,试验超低密度水泥浆固井技术,以便实现低压固井,达到保护储层的目的则显得十分有必要.本文以山西晋城某区块13口试验井为例,介绍了超低密度水泥浆固井技术在煤层气井中的应用及取得的成果,希望可以为煤层气开发井固井工程提供一定的借鉴及思考.
【总页数】2页(185-186)
【关键词】煤层气井;固井;超低密度
【作者】敬倩;王海升;强明宇
【作者单位】中海油能源发展股份有限公司山西分公司,山西晋中030600;中海油能源发展股份有限公司山西分公司,山西晋中030600;中海油能源发展股份有限公司山西分公司,山西晋中 030600 【正文语种】中文
【中图分类】TE256
【相关文献】
1.适合煤层气井固井的低密度水泥浆体系 [J], 李明; 齐奉忠; 靳建洲; 于永金
2.超低密度早强水泥浆在天然气井固井中的应用[J], 魏周胜; 王文斌; 陈小荣; 韩湘义; 冯旺成; 肖纪石。
低密度水泥浆体系的研究与应用
四、结 论
通过以上的室内研究及现场试验得出结论： 1、水泥浆流变性好，可泵时间长，降低替液压力，提高顶 替效率。 2、低密度体系早期强度高，能提高固井水泥石的胶结质 量。 3、低密度体系稠化时间合适，可调范围较大，可适应不同 井深范围固井施工要求。 4、低密度水体系失水量均小于50ml，这对提高顶替效率， 保护油气层，提高采收率具有重大意义。 5、较好的解决了吉林油田中深井固井易漏失和易窜的技术 难题。 6、固井质量有了大幅度的提高，推广应用前景十分可观。
一、室 内 研 究
1、英台地区
设计的水泥浆性能指标为： 密 度：1.40－1.50g/cm3 流动度：＞230mm 稠化时间：90－150min（45－60℃，20－30min，20－30MPa） 抗压强度：＞14MPa（24h、0.1MPa、50－70℃） 以设计的水泥浆性能指标为依据，进行了室内配方的优选工作。 选择漂珠作为减轻剂，同时英台地区油气水窜问题较小，不要求控 制失水，因此，应用硅粉作为外掺料来稳定体系，再通过早强剂SW 、减阻剂USZ、缓凝剂GH－1获得合适的稠化时间和抗压强度以及流 动性。通过大量的室内实验，优选出了复合低密度水泥浆体系，各 项性能见表1。
深井低密度水泥浆体系的研究
深井低密度水泥浆体系的研究
深井低密度水泥浆体系是指在深井钻井中使用的一种具有特殊性能的水泥浆体系。
由
于深井钻井的特殊环境，传统的水泥浆体系常常不能满足需求，因此需要对深井低密度水
泥浆体系进行研究和优化。
需要考虑深井环境下水泥浆的密度。
深井钻井中，常常需要使用低密度的水泥浆来填
充井眼，以减轻地层压力。
研究者需要寻找合适的添加剂，来降低水泥浆的密度，并且保
持其良好的流动性和硬化特性。
深井环境对水泥浆的温度也提出了很高的要求。
深井钻井中，水泥浆会受到高温的影响，因此需要研究耐高温的水泥浆体系。
研究者需要选择耐高温的材料，来保证水泥浆在
高温环境下的稳定性和硬化性能。
深井钻井中常常遇到高岩性地层，这对水泥浆的黏度和流动性提出了更高的要求。
研
究者需要寻找添加剂或改变配方，来提高水泥浆的黏度和流动性，以确保其能够在高岩性
地层中顺利运输和填充。
深井钻井中还需要考虑水泥浆的硬化时间和强度发展。
深井钻井往往需要很长的时间，因此水泥浆的硬化时间不能太长，需要尽快形成强度以支撑井筒。
研究者需要通过优化水
泥浆的成分和配方，来控制其硬化时间和强度发展，以满足深井钻井的需求。
深井低密度水泥浆体系的研究涉及到密度、温度、黏度和流动性、硬化时间和强度发
展等多个方面。
通过研究和优化水泥浆的配方和成分，可以满足深井钻井的特殊需求，确
保钻井作业的安全和顺利进行。
这对于深井开发和资源勘探具有重要意义。
对低密度水泥固井质量评价的探讨
对低密度水泥固井质量评价的探讨摘要：本文探讨了低密度水泥固井质量评价的关键因素与方法。
在油气钻井中，水泥固井质量直接影响着井下环境的稳定性和油气生产的安全性。
本研究首先分析了低密度水泥固井的优势和挑战，明确了其在减少井下压力、防止井壁损坏等方面的作用。
随后，提出了基于工程实践和监测数据的评价方法，强调了监测技术在评价中的重要性。
主要关注固井质量、附着力和耐久性等方面的指标，并介绍了用于评估这些指标的实验室和现场方法。
综合考虑不同因素，提出了综合权衡的质量评价体系，以更好地指导低密度水泥固井操作。
关键词：低密度水泥固井，质量评价，指标，监测技术，综合体系引言：随着油气钻井行业的发展，确保井下环境的稳定性和油气生产的安全性变得愈加关键。
在此背景下，低密度水泥固井技术因其在减少井下压力、提高完井质量等方面的潜力，日益受到关注。
然而，保证低密度水泥固井的质量却并非易事，需要综合考虑诸多因素。
本文旨在就如何评价低密度水泥固井的质量问题展开讨论，重点在于确定关键评价指标以及合适的评价方法。
通过深入研究，我们可以更好地理解低密度水泥固井质量的影响因素，为确保钻井作业的安全性和成功性提供指导。
在接下来的正文中，将详细探讨质量评价的方法和应注意的关键细节。
一、低密度水泥固井质量评价的挑战与优势低密度水泥固井技术作为现代油气钻井领域的重要创新之一，不仅在提高固井质量方面具有潜力，同时也面临着一系列挑战。
本文将从挑战与优势两个方面，详细探讨低密度水泥固井质量评价领域的现状与发展。
低密度水泥固井技术的优势显而易见。
相较于传统固井技术，低密度水泥固井能够有效降低井下环境压力，减少井筒损伤的风险，从而提升油气井的稳定性和生产安全。
其次，低密度水泥固井技术可减少水泥浆密度，提高井内流体置换效率，有助于降低井筒中残留气体的含量，从而降低油气井的阻塞风险，提高生产效率。
然而，低密度水泥固井技术也面临一些挑战。
首先，水泥固化过程中的时间和温度控制相对复杂，可能会影响固井质量。
低密度水泥浆室内分析及现场应用
78一、漂珠低密度水泥浆性能影响因素1.搅拌速度对密度的影响选用不同细度的漂珠,细度分别为60目、100目、200目,搅拌速度分别为2000～14000r/min,为了能充分打碎漂珠,让水泥浆密度更加均匀,搅拌时间为120s,经过研究发现：（1）随搅拌速度的增大,漂珠低密度水泥浆密度增大。
原因是在搅拌器的高速搅拌下,较大颗粒的漂珠被浆叶打碎,漂珠所占体积相对减小,水泥颗粒更加密实,漂珠的比表面积增大,从而导致低密度水泥浆密度增大。
（2）随搅拌速度的增大,水泥浆流动性变差。
因为漂珠被打碎,固相颗粒的比表面积相对增大,吸水量增大,从而导致水泥浆体逐渐变稠。
（3）搅拌速度低于4000r/min时,水泥浆密度受转速影响较小,密度变化在0.02g/cm3以内;在4000～12000r/min时,密度波动较大,达0.33g/cm3; 大于12000r/min 时,密度波动较小,在0.025g/cm3以内。
（4）在相同的搅拌速度下,漂珠粒径越大,加量越大,水泥浆密度增加量越大,反之水泥浆密度增加幅度就越小。
（5）搅拌速度对漂珠低密度水泥浆密度影响很大,因此,严格控制漂珠低密度水泥浆的搅拌速度，搅拌速度控制在4000r/ min以内。
2.压力对密度的影响用低于4000r/ min的速度搅拌漂珠低密度水泥浆,测量常压下密度，放置高温高压稠化仪内加热、加至预定压力,稳定压力2小时,卸压后取出水泥浆进行测量密度值，实验表明:（1）随着压力增大,漂珠水泥浆密度也增大。
这是因为随着压力增加,部分漂珠被压碎,水泥浆密度增加。
压力小于30MPa,密度变化可控制在0.03g/cm3以内；压力大于60MPa时密度增大幅度更加明显;当达到90MPa时,水泥浆密度增幅达0. 30g/cm3以上;（2）漂珠加量越大,密度越低,其承压能力越差;（3）漂珠细度越细,其承压能力越强,在现场施工中,建议使用细度小于100目的漂珠,以提高漂珠低密度水泥浆的承载能力,确保证浆体的稳定性。
低密度高强度水泥浆体系研究与应用
低密度高强度水泥浆体系研究与应用低密度高强度水泥浆体系研究与应用引言随着油气勘探工作的不断深入，深水海域以及复杂地质条件下的井眼建设已经成为了油气行业发展的重要方向。
为了确保其安全稳定地运营，涌现了一种适用于井口封堵、水泥固井等作业的低密度高强度水泥浆体系。
本文将对该水泥浆体系的相关研究和应用进行深入探讨。
一、低密度高强度水泥浆体系的分类目前，低密度高强度水泥浆体系可以按其密度以及强度等级进行分类。
在密度上，一般可以分为三类：轻质、超轻质、超超轻质；在强度等级上，则可以分为几个级别：A级、B级、C 级等，其中A级是强度最高的等级，通常用于需要高强度固化的井段封堵。
二、低密度高强度水泥浆体系的特点1、低密度：由于水泥浆中一般混有多种加筋材料，使其密度相对较低，可以在较浅的水层中使用，而不会对井口防塌造成影响。
2、高强度：在混合水泥浆时，将混凝土所需要的水最大化利用，使得混合水泥浆比传统水泥浆更为坚固，强度相对较高。
3、好成型性：由于混合材料的配方合理，使得水泥浆具有较好的可塑性并易于成型，操作人员可以根据需要随着泥浆固化而成型。
4、阻隔能力强：由于水泥浆中掺了一定的液相阻隔材料，使得水泥浆可以有效地阻隔地下水（或者其他液体）的渗透。
三、低密度高强度水泥浆体系的应用1、井星型水气井：井母管上部分很少，必须选择低密度的水泥浆用于井口防塌和固井。
2、多级传导水龙头井：由于井筒长，密度要求特别低，使用低密度的水泥浆可以有效地保护水龙头下方区域，防止水气渗漏。
3、井口封堵：水泥浆可以有效地防止井口的泥浆从井口倒灌进入露天设备，保护设备与工人的安全。
结论低密度高强度水泥浆体系是一种适用于多种井口作业的重要材料，其不仅具有保护设备与工人的安全性，同时还可以有效地防止水气的渗漏，达到更高的经济效益。
我们应该在以后的工作中重视这种材料的应用，提高其使用频率。
四、低密度高强度水泥浆体系的配方低密度高强度水泥浆体系的配方需要考虑到多方面的因素，如导水管比例、增稠剂种类、防塌剂种类、增强剂种类等。
降低固井水泥浆密度的新技术
文章编号:1001 5620(2006)04 0047 03降低固井水泥浆密度的新技术Fred Sabins(固井解决方案公司(Cement ing Solut ions,Inc),美国)摘要 针对现有低密度固井水泥浆存在的一些问题,介绍了一种有效降低水泥浆密度的新技术,即使用新型密度减轻材料 美国3M 公司生产的中空玻璃微球(HG S)作为密度减轻剂。
介绍了中空玻璃微球H GS 的基本特点,对H GS 低密度水泥浆进行了杨氏模量和抗张强度实验、压力和温度循环下的胶结强度实验、钻穿测试实验及现场测试,并与泡沫水泥浆和硅酸钠水泥浆进行了对比。
实验及测试结果表明,添加了中空玻璃微球H GS 的水泥浆有效地降低了密度,并且其混合、泵送及抗压强度、胶结质量等完全可以满足井下作业的要求。
关键词 固井 固井质量 低密度水泥浆 水泥浆添加剂 中空玻璃微球中图分类号:T E256文献标识码:A针对低密度固井水泥浆的应用日益增多及现阶段常用的一些低密度固井水泥浆存在的问题,提供了一种新的解决方案,即使用新型密度减轻材料 美国3M 公司生产的中空玻璃微球研制的新型低密度固井水泥浆体系。
1 传统低密度水泥浆体系的局限性以水作为密度减轻剂的传统低密度水泥浆最低密度为1.5g/cm 3,并且需要添加能够吸水并保持水泥均相的物质。
虽然这种水泥浆成本低,但其抗压强度低,在强压下无法提供长期层间封隔。
使用空心微珠可以使水泥浆密度降至1.35g /cm 3。
空心微珠是从火力发电的副产物 粉煤灰中通过漂选获得的,因此其质量较差,抗压强度较低(一般上限为13.8~20.7M Pa),闭空率较低,水容易进入使空心微珠密度很难控制,使其应用受到了较大限制。
使用氮气的泡沫水泥浆通常用来防止低压储层的循环漏失。
但其渗透性高,抗压强度低,因此会导致固井失败和更高的完井成本。
而且泡沫水泥浆施工设备较多,使用程序复杂,不易操作,并且存在井内摩阻较大(导致循环漏失)、难以控制固井质量、无法使用声波和超声波测量工具等局限性。
固井中水泥浆用量如何计算【浅谈固井水泥浆技术实践应用】
固井中水泥浆用量如何计算【浅谈固井水泥浆技术实践应用】对漏失井、低压力层段、防气窜等固井水泥浆技术难点进行了论述，总结了深井超深井水泥浆固井技术实践应用取得的进展情况，为固井水泥浆技术应用提供参考。
固井水泥浆技术实践应用0引语多年来，胜利油田几代固井人对高低压气藏、低压易漏失多压力系统等多种类型井的井况，采用了分级固井、高密度水泥浆固井、低密度水泥浆固井、防气窜水泥浆固井等十余种固井方法，应用了液压大钳上扣、铰链式套管扶正器、流变学注水泥设计以及计算机辅助设计与模拟技术等手段，充分发挥了高性能自动混浆及配套固井设备、水泥添加剂、固井工具附件及固井“三参数”实时监测系统的作用，基本满足了油田生产的需要。
1固井水泥浆技术难点1.1漏失井固井如244.5mm套管固井中，50%～80%的井都具有低压漏失层，且易垮塌，严重影响钻井速度，延长了钻井周期。
这种井的固井根据井下漏层位置、承压能力、漏失量大小来确定固井方式。
井漏失状况常见的有三类：一类在钻井过程中有渗漏的漏失层，在下套管中或固井中发生井漏，甚至较严重漏失；二类是已知漏失层，下套管或注水泥中发生井漏；三类是已知裸眼存在漏失层，且有两个以上，但漏失程度不同。
针对各个不同的漏失程度和性质，采用的固井工艺技术为：（1）“同步法”固井工艺。
对第一类，在注水泥前对套管内注入一定量的桥堵泥浆，边堵边注水泥固井，实施动态堵漏固井。
对井筒存在小漏或微漏的井，此法能达到使水泥返到设计的高度。
（2）正注反打水泥固井工艺。
这种方法主要针对漏失层的位置和压力都比较明确的单一漏失层的固井。
在这过程中要慎重抓好三个环节：找准大漏层位置和地层破裂压力；正注时要为反打水泥浆保留通道；正注反打要分步进行。
当单一漏层采用正注反打水泥时，应根据漏失层破裂压力来准确计算正注水泥浆量和反注水泥浆量。
（3）分级注水泥和正反注水泥相结合工艺。
川东地区的井，井筒存在多个漏失层，且在裸眼的上下段都有大漏层，采用分级固井结合正反注水泥工艺以第一级固井封固下段主漏层，第二级采用正、反注工艺封固上部多个漏失层及较严重漏失层，达到水泥反灌至地面。
深井低密度水泥浆体系的研究
深井低密度水泥浆体系的研究【摘要】本文通过对深井低密度水泥浆体系的研究，探讨了其配方优化、性能测试、施工应用、改进技术以及系统稳定性。
研究发现，在实际施工中，深井低密度水泥浆具有良好的流变性能和硬化特性，适用于各种深井环境下的注水和封堵作业。
文章总结了深井低密度水泥浆体系的相关研究成果，提出了未来研究方向和应用展望，为深井施工中低密度水泥浆的合理选择和优化提供了重要参考。
深井低密度水泥浆体系的研究具有重要的理论和实践意义，未来的探索将进一步推动深井施工技术的发展和进步。
【关键词】深井，低密度水泥浆，配方优化，性能测试，施工应用，改进技术，稳定性研究，研究成果总结，未来研究方向，应用展望1. 引言1.1 研究背景深井低密度水泥浆是在石油钻井和生产过程中广泛应用的一种重要材料，其密度通常在1.0 g/cm³以下。
随着油气勘探开发的深入，对深井低密度水泥浆的性能和稳定性提出了更高的要求。
传统的水泥浆配方在深井应用中存在着流变性能差、耐高温性能差等问题，这限制了深井水泥浆的进一步发展和应用。
对深井低密度水泥浆体系进行深入研究，优化配方、提高性能是当前亟待解决的技术难题。
油气资源是全球能源资源的重要组成部分，随着市场需求的增长和技术的进步，深水和超深水油气勘探开发已成为当前研究的热点。
深井低密度水泥浆的稳定性直接关系到油气井的安全开采，因此开展深入研究对提高油气勘探开发的效率和效果具有重要意义。
本文旨在通过对深井低密度水泥浆的配方优化、性能测试和改进技术的研究，探讨深井低密度水泥浆的施工应用和系统稳定性，为深井水泥浆的进一步发展和应用提供理论依据和技术支持。
1.2 研究目的深井低密度水泥浆体系的研究目的是通过优化配方、测试性能、探索施工应用、改进技术以及研究系统的稳定性，建立起一套完整的系统研究方法，为深井工程领域提供可靠的技术支持。
具体包括以下几个方面：1. 优化配方：通过对不同原材料的配比和处理方式进行研究，找出合适的配方，确保深井低密度水泥浆在施工过程中具有良好的流变性能和硬化性能。
低密度大温差长封固段固井技术性塔里木油田实验成功
Ｈｉｌ ｉｈ ’Ｉ ｆ ｍｌｔｏ ｇｆ ｇ Ｂ ｌ ｎ ｏ ａｉ ｎ
大 港 采 油 工 艺 研 究 院调 驱 工 程 增 油 万 吨
（ 特约记者 汪亚萍 通讯员 种 针对不 同调驱区块 的油藏地质 １６ １ 口井调剖工艺设计优化，并通过 专家评审。 针对生产单位 在现场调驱施工
碳 酸 盐岩 地 区 为 高压 气 田， 为保 证安全开发 ，必须具有 良好 的井筒 完整性和 固井质量 。优化简化井身 结构 的关键所在就在于实施低密度 大温差长封 固段 固井 ，这是一个世
界性难题 ，主要 困难表现在 ：油气 资源埋藏深达６ ０ ｍ ０ ０ ，裸眼 ０ ０ ￣７ ０ ｍ 井段地层岩性压力关系复杂 ，固井
和保证防止注水泥井漏；封 固段长
塔 里木 油 田是西气 东输的主气 源 地 ，其 增 储上 产 对 实现 油 气 战
略接 替，保障 国家能源安全具有重
要 意 义 。塔 里木 盆 地 碳酸 盐 岩 地
４０ｍ ００ ，跨越了常温、中温 、 ００ ￣６０ｍ 中高温、高温４ 个温区，水泥封 固段 顶部低密度水泥石强度保证异常 困 难 ；一次注水泥量大，安全注 水泥
占 良）大港采 油工艺研 究院调驱 、 调剖专项工程获突破 ，截至２ １年１ ０１ ０ 月２ 日，完成１批１６ ３ ６ １ 口井调剖工艺
设计优化 ，现场调驱合格率达９％ ５ 以
特 点，优选调驱体系 。在 调驱 工艺
适应性分析 的基础上 ，对适 宜的调
驱体系 ，深化配方及稳 定性 的实验
里木碳酸盐岩地区固井难题 ，为优 化井身 结构 ，钻井提速提效，降低 勘探开发成本提供 了技术支撑和参 考依据 ；为 “ 用先进技术解 决工程 问题 ，用工程手段解决地质 问题 ”
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超低密度水泥浆体系技术要求
• 1、水泥浆沉降稳定性好，不易分层，上下密度差 不超过0.05 g/cm3。 • 2、有较好的流变性能，n值大于0.70，k值小于 0.20。 • 3、HGS中空玻璃微球水泥浆体系的水泥石抗压 强度几乎是普通漂珠配制的水泥浆体系的两倍。 • 4、失水量小，API失水控制在100ml以内。气井 有的控制甚至低于30ml。 • 5、稠化时间适合施工要求。 • 6、过度时间短，防气窜性能好。
(4)是一项花钱多的工程;
(5)施工时间短,工序内容多,作业量大,是技术强的工程。
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固井工程的难点
• 1．固井质量要求高，尤其是气井固井施工要求更高， 一般要求水泥返高至地面。 • 2．一次性连续封固段长，施工压力高。 • 3．低压漏失地层水泥浆漏失低返问题。 • 4．井径不规则，固井施工顶替效果差。
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低密度固井水泥浆技术
紧密堆积原理（左图为干料状态，右图为带水化膜状态）
颗粒级配原理 /紧密堆积理论 低密度技术主要应用颗粒级配原理； 优化水泥与低密度充填材料之间的粒度分布，使材料之间的 堆积比例达到最大。 在水泥浆中使用合适的减阻剂可以减少水化水的用量。 减少充填水，提高系统的堆积密度。 采用三种或更多的不同尺寸的颗粒进行级配，增加抗压强度 和降低孔隙度和渗透率。
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常用低密度水泥浆体系
国内外常用的低密度水泥体系主要有：漂珠、膨润 土、粉煤灰、硅藻土等低密度水泥体系。 • 漂珠低密度的最低密度限制是：1.38g/cm3 • 膨润土体系的最低密度限制是：1.60g/cm3。 • 粉煤灰低密度体系的密度限制是：1.55g/cm3。 • 硅藻土低密度体系的密度限制是：1.50g/cm3。 • 泡沫水泥可以使水泥浆密度低于1.0g/cm3 • HGS玻璃微球水泥浆体系低于1.0g/cm3
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超低密度水泥浆体系存在的问题
超低密度水泥浆由于外掺料的大量掺入，致使水 泥浆密度的降低和水泥浆性能发生矛盾，突出 表现在以下几方面： • 1、水泥浆体系稳定性差，体系分层离析； • 2、水泥浆失水量难以控制； • 3、泥浆流变性差，泵送困难； • 4、水泥石强度发展慢，强度低，水泥浆石渗 透性高，易引起腐蚀性介质的腐蚀。 • 5、泡沫水泥浆和漂珠水泥浆等随着压力增大， 泡沫和漂珠易破碎，密度增加很快，所以在井 底条件下，水泥浆的实际密度有所上升。
低密度固井水泥浆技术
固井作业
是一口井整个施工中最重要的组成部分，没有何因素 比固井质量对油（气）层产能的影响更大。
固井工程的特殊性
(1)是一次性工程,如果质量不好,一般情况下难以补救; (2)是隐蔽性工程,主要流程在井下,施工时不能直接观察,质量控 制往往决定于设计的准确性和准备工作的好坏,受多种因素的综 合影响; (3)影响后续工程的进行;
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Hale Waihona Puke 低密度固井水泥浆技术50℃,25Mpa稠化时间252min
70℃,30Mpa稠化时间259min
• 水泥浆尽管密度很低，但水 泥石强度较高，而且稠化打 压时，稠度非常稳定
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Drilling & Oil Production Technology Institute， Qinghai Oil field
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低密度固井水泥浆技术
•
1.20g/cm3水泥浆的长期强度发展曲线
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低密度固井水泥浆技术
关键技术
– 超低密度增强材料的设计紧密 堆积理论 – 充填矿物微粒充填性好、比表 面积相对较低、表面光滑致密、 化学活性较高