粉煤灰低密度水泥浆体系
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Dingle粉煤灰低密度水泥浆体系
随着勘探领域不断向复杂、深部油气藏拓展，固井遭遇的特殊井、疑难井越来越
多。其中低压易漏是比较突出的问题， 针对低压易漏地层的固井，能否开发出一种兼有 多种特性的低密度水泥浆体系来适合复杂井的固井要求是非常必要的。 目前，低密度水
泥浆多采用添加低密度材料和增加水灰比来降低水泥浆密度。最常用的低密度材料有粉
\
煤灰、膨润土、硅藻土、膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、沥青、矿渣、塑料粉、核桃壳粉、空 心微珠、实心微珠、3M微珠等。采用这类减轻剂的优点是，水泥浆密度可降至〜 1.60g/cm3,用漂珠、微珠可降至〜1.45g/cm3,缺点是配成的水泥浆体流动性较差，稠 化时间波动大，个别减轻剂（例如空心微珠）价格较高、漂珠不适合高压等。粉煤灰低 密度水泥浆同样存在着强度发展慢、 密度下限受到限制、体系不稳定等难点，但粉煤灰 存在着价格低，具有较好的抗渗透性、抗硫酸盐腐蚀以及良好的经济效益和环保效益等 特点，于是我们开展了粉煤灰低密度水泥浆体系攻关研究。
粉煤灰是燃煤火力发电厂煤粉燃烧熔融后排出的粉末状晶体废物， 年排放粉煤灰
量上亿吨，多年来未被利用的粉煤灰量累计近 6亿吨。粉煤灰是具有火山灰特性的微细
灰，主要化学成分为SiO2和AI2Q，次要成分为CaO和FQO以及少量的MgO等，其粒径
范围为〜300卩m密度在〜2.5g/cm3之间。由于粉煤灰的多孔结构、球形粒径的特性， 在松散状态下具有良好的渗透性，其渗透系数比粘性土的渗透系数大数百倍。
'\ 早在20世纪40年代，美国开始用粉煤灰作油井水泥的减轻剂，至 1965年在固
井工程中已有年用粉煤灰13万T的记录。其时，水泥浆体采用绝对体积比，粉煤灰与 水泥之比一般为1:1，如改为质量比，则为37: 47。20世纪80年代末，大港油田将 粉煤灰添加进G级水泥中，使浆体密度降至〜1.60g/cm3。
目前，许多科研单位对粉煤灰低密度水泥浆体系进行了研究， 并且进行了现场应
用，对粉煤灰低密度水泥浆体系主要针对低温强度、水泥浆浆稳定性以及水泥浆密度进 行了研究。
1、激活剂的研究
目前常用的粉煤灰激发剂有：碱性激发剂（NaOH NaSiOs等）、硫酸盐（CazSQ、
NaSQ等）、纯碱（NazCO）、卤化物（NaCI、CaCb等），常用的改性剂为生石灰。一
般加石灰主要是为了提高体系中的 CaO/SiC2从而提高粉煤灰的活化效率。但是，碱性 激发百度文库-让每个人平等地提升自我
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剂的强碱性可能会增加发生过度反应的危险，氯化物会引起混凝土的钢筋锈蚀。
2、 水泥浆密度的研究
粉煤灰的加量一般最高达到水泥的 100%,浆体密度降至〜1.60g/cm3左右，在这 种情况下即使粉煤灰加量增加，浆体密度也不会有明显的降低。对于密度低于1.50g/cm3 的稳定成熟的粉煤灰低密度水泥浆体系相对难以调整。
3、 低密度水泥浆的沉降稳定性研究
由于粉煤灰加量、水灰比比较大，同时粉煤灰中有 80%勺实心珠，从而造成浆体 出现沉淀，目前为了解决浆体沉降问题一般采用添加微硅、 蛭石、海泡石等提粘和增加 触变性，但容易造成浆体增粘，流动性能差能问题，导致现场不容易控制密度。
针对粉煤灰低密度水泥浆存在的一些问题， 我们公司进行了攻关研究，开发了一 套性能优良的低密度水泥浆体系，该体系主要从粉煤灰的优选、早强剂、增粘剂的开发 进行了研究。
1、粉煤灰的优选研究
不同粒度和密度的灰粒具有显著的化学和矿物学方面的特征差别， 小颗粒一般比
大颗粒更具玻璃性和化学活性。最后形成的粉煤灰 （其中80%〜90%为飞灰，10%〜20%为 炉底灰）是外观相似，颗粒较细而不均匀的复杂多变的多相物质。飞灰是进入烟道气灰
尘中最细的部分，炉底灰是分离出来的比较粗的颗粒， 或是炉渣。这些东西有足够的重
量，将会影响粉煤灰的活性、强度以及水泥浆的密度。
\ 由于煤的灰量变化范围很广，而且这一变化不仅发生在来自世界各地或同一地区
不同煤层的煤中，甚至也发生在同一煤矿不同的部分的煤中。因此，构成粉煤灰的具体 化学成分含量，也就因煤的产地、煤的燃烧方式和程度等不同而有所不同。
粉煤灰的活性主要来自活性 SiO2（玻璃体SiO2）和活性AI2Q （玻璃体AI2Q）在一定 碱性条件下的水化作用。因此，粉煤灰中活性 SiO2、活性AI2Q和f-CaO（游离氧化钙）
都是活性的的有利成分，硫在粉煤灰中一部分以可溶性石膏 （CaSO）的形式存在，它对
粉煤灰早期强度的发挥有一定作用，因此粉煤灰中的硫对粉煤灰活性也是有利组成。粉 煤灰中少量的MgO NQO &O等生成较多玻璃体，在水化反应中会促进碱硅反应。但 MgO含量过高时，对安定性带来不利影响。粉煤灰中的未燃炭粒疏松多孔，是一种惰性 物质不仅对粉煤百度文库-让每个人平等地提升自我
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灰的活性有害，而且对粉煤灰的压实也不利。过量的 FQQ对粉煤灰的
活性也不利。
\
根据试验分析： 粉煤灰中的钙含量在3%左右，它对胶凝体的形成是有利的。 国外把CaO含量超过10%勺粉煤灰称为C类灰，而低与10%勺粉煤灰称为F类灰。C类 灰其本身具有一定的水硬性，可作水泥混合材。
于是我们根据粉煤灰自身存在的不足，对粉煤灰的质量进行了筛选和控制。同时，
对粉煤灰的颗粒细度进行了优选，根据试验证明，在一定密度下最劣粉煤灰的需水量比 高达120%^上，特优粉煤灰则可能在 90%以下。
通过优选我们选择了细度适中、活性含量高的粉煤灰，可以通过增加水灰比降低 一定的水泥浆密度。
2、 早强剂的开发研究
粉煤灰中含有活性组分SiO2、AI2Q，常采用在碱或硫酸盐激活下使粉煤灰玻璃体 结构较快解体，活性组分SiO2、AI2Q在石灰-CaSONazSO复合体系作用下加快粉煤灰反 应，激活粉煤灰活性，提高粉煤灰水泥石抗压强度，但与其它类型的低密度水泥体系相 比仍显得强度较低。根据粉煤灰化学反应理论，粉煤灰中玻璃体的水化包括诱导期和水 化反应期两个阶段。进一步结合对粉煤灰水泥体系的实验研究结果， 认为在诱导期中增
大玻璃体对碱性离子的物理收附较快、较多地破坏玻璃体表面的Si-O-Si和Si-O-Al网络 构成的双保护层，使内部可溶性Si02、AI2Q的活性释放，应是提高粉煤灰水泥浆体系抗 压强度的关键因素。按照这一思路，通过大量的试验，优选出一种极性很强呈弱碱性的 低分子量有机物钠盐，并结合无机早强剂开发得到早强激活剂 TFA-18。通过加入该早强 激活剂TFA-18,浆体水化反应使早期释放更多的CeT和OH，引发了粉煤灰反应，从而促 进了粉煤灰水泥早期强度的发展。
3、 增粘剂的开发研究
粉煤灰作为减轻剂其水泥浆密度大小主要取决于水灰比大小， 既能保证在高水灰比
下体系具有良好的稳定性，又能使其强度降低最小，是增粘剂选择的关键。经过对大量 具有比表面大又有一定活性成分的物质如海泡石、蛭石、微硅、 CMC硅藻土等多种材
料进行评价，开发出了性能稳定的增粘剂TSP-77L。增粘剂TSP-77L以高比表面纤维状物
质为主，它加入到水泥体系中，将发挥纤维在界面上的交联作用， 保证水泥浆具有良好 的沉降稳定性。同时具有强化作用，提高水泥石的抗压强度和使水泥浆具有一定的触变 性。增百度文库-让每个人平等地提升自我
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粘剂TSP-77L的加入使水泥浆的析水率有明显减少，保证粉煤灰体系在高水灰比 下的稳定性。大量实验结果证明，水泥浆具有许多更优良的性能，同时还有耐高温、抗 盐的性能。
通过对粉煤灰的优选、早强剂、增粘剂的开发，配合降失水剂、缓凝剂、分散剂， 开发了粉煤灰低密度水泥浆体系。水泥浆体系外加剂组成为：
降失水剂：TF-63
早强剂：TFA-18
增粘剂：TSP-77L
缓凝剂：TR-15L （高温）、TR-12L
分散剂：TD-31L
粉煤灰低密度水泥浆综合性能：
1、 密度
/ 水泥浆密度通过添加增粘剂，最低达到 1.35g/cm3。 \
2、 适用环境
适合于低温和高温，通过改变早强剂的加量以及缓凝剂的种类，能够满足使用的 温度。采用的缓凝剂为中性缓凝剂，避免了早强剂与缓凝剂的反应， 48h强度能够满足
要求。
3、 浆体稳定性
通过添加增粘剂，改善了浆体的沉降稳定性，保证了浆体的流变性能。
4、 稠化时间
\ 可根据现场的实际情况选用缓凝剂类型，并且浆体具有良好的陈化性能。
水泥浆体系的其他性能均可根据实际情况进行调节，且能够满足要求。
浅析低密度水泥浆体系的研究与应用
一 刘明涛 石油知识
度水泥浆体系的研究与应用
随着油田开发的不断深入，长封固固井和低压易漏固井技术应用越来越广泛，
而要实现长封固固井和低压易漏固井技术均需要低密度水泥浆 辽河油田经过对水 泥外加剂和外掺料的优选，结合大量的室内试验，摸索出密度１ ２０～１．３０ｇ／ｃｍ。的低
密度水泥浆体系，并在现场试验取得了不错的成果。
表１ 低密度水泥浆体系试验，试验温度１ Ｏ０。Ｃ
嘉华 硅粉 漂珠 ＰＺＷ一３ 水 Ｂ×Ｆ ９Ｏ℃ ５Ｏ一 稠化时间 强度．ＭＰａ Ｊ—ＲＬ ＣＦ４０ 密度 １ＯＯＢｃ ｆ｛Ｏ０℃． Ｇ级 一２Ｏ０Ｌ 失水 １３０。Ｃ． ９０’Ｃ． ｇ ｇ ｇ ｇ ｇ ｇ ｇ／ｃｍ。 时间 ６０＂ＶＰａ． ｇ ｇ ｍＩ ２１ ＩＰａ２４ｈ ２４ｈ．常压 ５０８Ｃ）ｍｆｎ ４∞ １０Ｏ １ ３Ｏ １ ３０ ３５８ １ ２ １ ５ ３ ２ １ ２０ ６８ ７ １ ８４ １ ７ ８ ７
４∞ １∞ １ ３０ １ ３Ｏ ３５８ １ ２ ２ ４ ３ ２ １ ２５ ７Ｏ ８ ２５Ｏ ２０ ６ ６ ６
４ＯＯ １０Ｏ １ ３Ｏ １ ３０ ３５８ １ ２ ３ ２ ３ ２ １ ２８ ６８ ８ ２４４ ２１ ０ ７ ２
注：上表中ＣＦ４０是分散剂，ＰＺＷ一５是增强剂，漂珠是减轻剂。下同。
表２低密度水泥浆体系试验，试验温度６５。Ｃ
嘉华 ＣＦ４０ 漂珠 ＰＺＷ一３ 水 ＢＸＦ Ｊ—ＲＬ 密度 ９０ Ｃ ５Ｏ一 稠化时间 强度ＩＶｌＰａ Ｇ级 一２∞Ｌ 失水 １Ｏ。Ｅ ｛６５‘ｃ． ｇ ｇ ９ ｇ ｇ ｇ／ｃｍ。 时间 ４ ａ （９０ Ｃ．常压 （６０ Ｃ．２４ｈ， ｇ ｇ ｍｆ ２４ｈ／４８ｈ） 常压） ５０ＢＣ）ｍ１ｎ ４。Ｏ ３ ２ １∞ １ ３Ｏ ３３１ ２ １ ２ １ １ １ ５ １∞ １４ ３
４∞ ３ ２ １１０ １ ２５ ３１ ３ ６ １ ２ １ １ ２０ ６８ １ ２ １ ９１ １ ５ ９ １ ５ ３
新安边油田双级固井设计优化
第１７卷增刊 ２０１０年１２月 特种油气藏 Ｓｐｅｃｉ￣Ｏｉｌ ａｎｄ Ｇａｓ Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓ Ｖｏ１．１７ Ｓｕｐｐ． Ｄｅｃ．２０１０
文章编号：１００６—６５３５（２０１０）ＳＯ一０１２９一Ｏ３
新安边油田双级固井设计优化
俞忠宝，余海棠
（延长油田股份有限公司，陕西延安７１６０００）
摘要：由于新安边油田地层破裂压力低，且作业封固段长，固井质量难以保证。针对固井过程 中的漏失问题，开展水泥浆性能研究，优化水泥浆体系，应用低密度固井工艺技术，调整分级箍 位置，使低密度固并技术在双级固井中得到了良好的应用。减小７水泥浆环空液柱压力，解决 了固井过程中的漏失问题，提高了油层段封固质量，实现了全井封固，延长了油水井的使用寿 命。 关键词：双级固井；液柱压力；漏失；新安边油田 中图分类号：ｒ１３￣５６ 文献标识码：Ａ
引言
新安边油田位于陕西省定边县，与吴起县交
界，主要开发区在新安边镇东南部。地面海拔为
１ ４０３—１ ８４６ ｍ，属典型的黄土塬地区。该油田属
低压、低渗、致密油藏，其封固段的主要特点为油层 段长、层间水活跃、部分地层承压能力低。延安组
延９、延ｌＯ小层和延长组长６、长ｌ０油层普遍含
油，洛河组、延安组、延长组均有多段水层，地层孔
隙压力梯度为０．Ｏ１ １ ２ ＭＰａ／ｍ，油层破裂压力梯度
为０．０１６ ＭＰａ／ｍ。目前固井施工中存在如下难点：
裸眼段长、油层层系多，油、气、水活跃，压稳需相对
较高的水泥浆密度；油层段跨距大，为了保障油层 段水泥环足够的强度，常规密度水泥浆需求量大；
低漏失压力层段多，防漏需较低的水泥浆密度；封 固段长，施工压力、流动阻力相对较大。由于以上
难点的存在，固井易出现的主要问题：①油、水层段 声幅幅值普遍较高；②固井过程中易发生漏失现 象，导致水泥返高达不到设计要求，主要发生在中
生界白垩系洛河组、延安组底部、延长组。为此，根
据新安边油田特有的地层特点，进行了双级固井设
油气井注水泥理论与应用
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第一章 总论
影响注水泥顶替效率的主要影响因素：套管居中、紊流顶替、合理的隔离液与冲洗液的性能及用量、紊流接触时间、活动套管、水泥浆与钻井液流变性能的合理匹配、增加水泥浆与钻井液的密度差、降低钻井液的触变性及滤失性能等。通常下需要控制紊流触变时间不小于8-10min。
油、气、水窜的主要因素：水泥浆凝结过程中浆柱压力的降低；水泥浆失重：由于水泥浆胶凝、体积收缩及桥堵引起。
钻井液和水泥浆流变模型：更符合带静切力的三参数幂律模型，包括赫谢尔—巴尔克莱（H-B）流变模型和罗伯逊-斯蒂夫（R-S）流变模型。
水泥浆滤失性：水泥浆的失水量比钻井液的滤失量大数十倍，一般可达到500-2000ml/30min(7MPa)，但对于储层油层和气层固井时水泥浆失水量分别控制在200ml/300min(7MPa)和50-100ml/300min(7MPa)。通常下水泥浆滤液污染深度一般不超过5cm，渗透率下降率在10%左右。
微硅的化学组成为: SiO2 92.46%; Al2O3 0.29%; Fe2O3 0.88%; CaO 1.78%; MgO 0.3%;
P2O5 1.77%。
第二章 油井水泥
硅酸盐水泥（波兰特水泥）主要成分：氧化钙（CaO）、二氧化硅（SiO2）、三氧化铝（Al2O3）和三氧化二铁（Fe2O3）
水灰比对水化速度影响：通常下水灰比均限制在0.4-0.7范围，在允许的条件下尽可能降低水灰比。常用的G级水泥试验时的水灰比为0.44.
在高于350℃的热采井、地热井中，采用加硅粉的技术已不适用，而需应用高铝水泥代
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替。
水化反应的主要阶段为：调凝期、凝固期、硬化期。
矿渣G级水泥混合物（硅酸盐水泥和高炉矿渣混合物）
第三章 油井水泥浆与水泥石性能
密度：水泥浆密度须满足注水泥全过程浆柱压力与地层压力的平衡关系，即水泥浆柱所产生的静液柱压力和流动阻力须大于或等于地层流体压力，同时小于地层破裂压力或漏失压力。在设计水泥浆密度时，要求水泥浆密度略大于钻井液密度。水泥浆密度一般可通过调节水灰比或加入密度调节剂（减轻剂或加重剂）来进行调节，也可用充气等办法进行调节。
漏失井固井工艺
漏失井固井工艺
（一）概念
漏失井是指钻井过程中发生钻井液漏失的井以及固井过程中环空静液柱压力与流动阻力之和超过地层破裂压力梯度的井。
（二）漏失井分类及工艺措施
漏失井可分为三类：裂缝、溶洞性漏失井及渗透性漏失井。不同的漏失在钻井及固井施工过程中应采取不同的施工措施。应依据漏失情况，进行注水泥前对漏层的处理，处理后进行平衡压力固井设计。
常规注水泥防漏措施包括增大较低密度的前置液、控制水泥封固段长度、采用低密度水泥浆体系、封隔器固井工艺等。
常用的低密度水泥浆体系有：粉煤灰水泥浆体系、泡沫水泥浆体系、充气水泥浆体系、微珠水泥浆体系、搬土粉水泥浆体系、火山灰水泥浆体系等。
（三）漏失井注水泥工艺技术
1、低密度水泥及其综合防漏措施
（1）确切掌握漏失层位深度及漏失压力；
（2）钻进或下套管中发生漏失，要采取钻井液堵漏措施；
（3）控制套管下放速度，平稳开泵，注水泥前充分循环钻井液，降粘降切；
（4）进行平衡压力固井设计，采用低密度水泥浆体系；
2、注水泥过程中发生漏失的防漏及处理技术措施
（1）注水泥前应对井漏做好完善处理，使注水泥在无漏失情况下进行。
（2）设计必须按可能漏失情况进行设计。在设计中应尽可能降低环空液柱压力，使之小于地层破裂压力。设计与施工措施有：
① 控制水泥上返高度，或经甲方同意降低水泥上返高度，或选择分级注水泥方案；
② 降低水泥浆密度；
③ 增加冲洗液与隔离液数量，尤其是紊流冲洗液；
④ 加入分散剂，使水泥浆在较小排量下达到紊流，从而降低环空液柱压力。
（3）已发生漏失情况下的措施选择
① 按防漏施工措施进行施工，包括降密度、降排量等措施；
② 注水泥前往井内加入堵漏剂，然后注入冲洗液与隔离液；
③ 先导水泥浆中加入堵漏材料。最常用的是颗粒状材料，堵塞岩层表面或内部形成桥塞，一般不选择用长纤维堵漏材料；
④ 控制注替排量，尾随水泥浆采用触变性水泥浆体系。
（四）封隔器、分级箍防漏固井工艺措施
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：
深水表层固井低密度水泥浆体系在LW井的应用
Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｉｓｉｏｎ 科技视界 科技・探索・争鸣 深水表层固井低密度水泥浆体系在ＬＷ井的应用 吴村章宋茂林赵琥范鹏廖易波阎许峰 （中海油田服务股份有限公司油田化学事业部，中国北京１０１ １４９） 【摘要】ＬＷ是中海油服南海八号深水钻井平台承钻的一口水深达５６１ｍ的深水井。针对ＬＷ井深水井表层固井面临低温、表层压力窗口 窄、容易漏失等技术难题，采用了中海油服油田化学事业部自主研发的深水表层固井低密度高强度水泥浆体系，该水泥浆体系具有密度低，首 浆密度达到１．３５ｇ／ｃｍ ，良好的低温早强效果、失水量小、稠化时间易于调整，水泥浆体系稳定等优点。ＬＷ的现场应用证明，该深水表层低密度 水泥浆体系满足了深水表层固井现场施工的要求，能很好解决海洋深水、超深水表层压力窗口窄、容易漏失等难题，可在未来深水、超深水井固 井作业中推广应用．标志着中海油服深水固井顺利突破５００ｍ作业水深 【关键词】深水：低温：低密度：表层：固井 ０引言 随着全球能源需求的不断膨胀．陆上大型油气田习益枯竭．人们 逐渐将目光投向海洋．海洋油气资源主要分布在大陆架．约占全球海 洋油气资源的６０％，其中深水、超深水域的油气资源潜力可观，约占 ３０％０－ｎ。低温、海底松软地层、浅层流是这类地层的普遍特点。 本文所研究的适合深水表层固井的低密度水泥浆体系可以解决 深水表层固井所面临的难题．并在国内应用于大于５００ｍ水深的井． 有利于提高国内深水油气井固井的整体水平 １ 深水低密度水泥浆体系的开发 １．１技术背景 根据物探调查．本井位将钻遇断层．存在井漏的风险；另外，对于 相同沉积厚度的地层来说．随着水深的增加．地层的破裂压力梯度在 降低．致使破裂压力梯度和地层孔隙压力梯度之间的窗口较窄．容易 发生井漏。 国内外常用的低密度水泥浆主要有漂珠、膨润上、粉煤灰等体系。 从现场使用经验来看．这些低密度体系的密度都有最低的限制值．当 密度低于这个限制值时．水泥浆的性能变化特别大．尤其是浆体稳定 性和水泥石抗压强度 如漂珠低密度水泥浆体系的最低密度限制值是 １．４ｇ／ｃｍ］；膨润上低密度水泥浆的最低密度限制值是１．６ｇ／ｃｍｓ；粉煤灰 低密度水泥浆的最低密度限制值是１．５５ｇ／ｃｍ３当各自的水泥浆密度低 于该密度时．水泥浆产生分层．且抗压强度下降很快 。 而且．随着水深的不断增加．３０００ｍ水深就相当于将近３０ＭＰａ的 静液柱压力，而且随着井深的不断增加，压力还会继续增加。那么目前 常用的漂珠低密度水泥浆体系是否能承受如此高的压力呢？图１就是 实验室得到的常规密度的漂珠低密度水泥浆体系密度随压力的变化 趋势
低密度高强度水泥浆体系试验与应用
低密度高强度水泥浆体系试验与应用
作者简介：王艳青，男，河北省景县，大学本科，工程师，专业方向：石油工程。
摘要：针对地质特点使用A级常规密度水泥浆固井极易发生漏失，使用现有的普通低密度水泥浆固井而又难以保证封固质量，针对微珠低密度水泥易分层、失水量大、强度低等缺点，研发应用ZJ102低密度高强度水泥浆体系，以提高固井质量。
1低密度高强度水泥浆体系优选试验
为了探索ZJ102低密度水泥浆体系的最佳方案，选用正交试验法，对同一水泥浆密度条件下，不同外加剂加量时的水泥浆性能进行试验对比，结果见表1—表4。
表1 同一密度、不同外加剂加量下水泥浆性能（ρ=1.50g/cm3）
序号 ZJ102加
量% 失水量
6.9MPa×55℃ml/30min 流动度
mm 初始
稠度
Bc 稠化时间
20MPa×55℃min 抗压强度
38℃×常压×24hMPa 抗压强度38℃×常压
×48hMPa
15.0 329 265 9142 9.7 15.5 26.0 262 260 12 135 10.9 16.7
37.0 196 260 13 130 12.6 17.6
48.0 170 251 15 138 13.7 18.0
59.0 165 233 18 120 14.2 18.6
表2 同一密度、不同外加剂加量下水泥浆性能（ρ=1.55g/cm3）
序号 ZJ102加量% 失水量
6.9
MPa×55℃
ml/30min 流动度mm 初始
稠度Bc 稠化时间
20MPa×55℃min 抗压强度
38℃×常压
×24hMPa 抗压强度
38℃×常压×48hMPa
1 5.0 296 245 8 130 11.5 16.1 2 6.0 205 240 9 127 12.1 17.5
3 7.0 189
237 11 115 12.8 18.4
4 8.0 145 228 12 128 13.7 19.2
5 9.0 98 220 15 139 14.0 19.9
粉煤灰对水泥性能的影响
粉煤灰对水泥性能的影响：
1 .对水泥水化反应的影响：粉煤灰掺量越大，二次水化程度越大，水泥石中氢氧化钙的含量越少，热分析结果表明，氢氧化钙的含量随粉煤灰掺量的增加而减小，因为粉煤灰会不断的消耗氢氧化钙，即与氢氧化钙发生火山灰反应。
2 .粉煤灰对水泥水化产物形貌的影响：未掺粉煤灰的水泥浆体，7天龄期时可以观察到大量结晶完好的氢氧化钙晶体，掺50%粉煤灰时，水泥石中氢氧化钙晶体较少，结晶度差，氢氧化钙开始与粉煤灰发生反应，说明氢氧化钙对粉煤灰活性的激发需要一定时间。另外，粉煤灰中的球形颗粒可以作为微细填充料填充水泥凝胶体微孔中，这样会减少氢氧化钙晶体数量，提高水泥石体积稳定性和密实性，并且掺入粉燥灰可以明显降低水化热，且降低效果比矿渣好。粉煤灰中参与水化反应百分率最大的是氧化钙和氧化镁,其次是氧化铝和氧化铁,最低的是氧化硅，但是一般氧化铝和氧化硅的含量最高，氧化硅反应慢，但是水化产物数量会不断增加。虽然粉煤灰的加入，会对水泥的水化有一些积极影响，但是如果掺量过多，水泥石中的氢氧化钙就有可能过少甚至不存在，使体系发生缺钙而造成水化产物不稳定，抵抗溶蚀能力减弱，从而使水泥的耐久性受影响。
如果在磷酸镁水泥中掺加粉煤灰,粉煤灰中的成分会不会发生二次水化反应呢？相关实验结果表明，磷酸镁水泥中加入粉煤灰可以改善镁水泥的一些特性，但是具体原因主要是物理填充作用还是粉煤灰中的成分发生水化反应生成的水化产物的贡献呢？对于这一点，我觉得可以采用对比观察试验来验证，对掺有粉煤灰和没有掺粉煤灰的试块进行孔隙测试，比较内部孔隙种类，大小，孔径分布等情况来判断粉煤灰的物理填充作用；也可以观察产物微观形貌，观察粉煤灰在硬化浆体中的形貌特征来判断其是否发生水化反应，并通过其产物特性来推测其作用原理。
对于普通水泥的水泥石，如果氢氧化钙含量过低，会降低其抗溶蚀能力，影响耐久性，磷酸镁水泥耐水性差的原因是否也是因为其中的某种成分的影响呢？一般认为是其中未完全反应的磷酸二氢钾会遇水溶解，反过来侵蚀水化产物，从而造成强度降低。师姐用水浸过的试块表面会出现一层与初凝时十分相似的乳状粘液,这层粘液是水浸蚀内部产物溶解产生的还是其他物质目前还不知道。在所有材料加入之后，搅拌过程中，粉料先是干的，然后会慢慢变成乳状，水灰比相对较大时，有点像融化的冰淇淋，其中的粘液与初凝时试块表面的粘液有些相似，这是否就是磷酸二氢钾与氧化镁反应的未结晶的产物呢？这一点还只是猜测，有待验证。
小电流接地系统无时限速断保护应用中常见问题及对策
技术市场 小电流接地系统无时限速断保护应用中 常见问题及对策 高佳颖 （牡丹江市电业局 黑龙江牡丹江１５７０００） 【摘要】文章提及了在小电流接地系统中常见的送电过程及故障・ｈｔ￣－ｖ，无时限速断保护所遇到的不正常动作状态：躲不过 配电变压器励磁涌流 电流互感器饱和问题，通过理论分析提出了相应的解决办法。 【关键词】励磁涌流；ＴＡ饱和问题；处理方法 一、 Ｉ言 １．励磁涌流对无时限电流速断保护的影响。小电流接地 系统无时限电流速断保护，作为小电流接地系统的有效辅助保 护是按照最大运行方式下线路末端三相短路电流来整定的，由 于考虑到灵敏度大因此动作电流值往往取得较小，特别是在线 路较长配电变压器较多时，即系统阻抗较大时，其取值会更小。 因此在整定时没有考虑到配电变压器投入时的励磁涌流对无 时限电流速断保护的影响，亦即励磁涌流的起始值远超过无时 限速断保护定值，造成一些变电站的ｌＯｋｖ出线在检修后送不 出或运行过程中频繁跳闸的情况发生。 ２．电流互感饱和对无时限电流速断保护的影响。近年来 随着ｌＯｋＶ系统规模的不断扩大，其系统出口短路电流亦随着 变大，根据现场的测试情况，最大时可达电流互感一次额定电 流的几百倍，造成原有的一些变比较小的电流互感器在故障时 严重饱和，不能正确反应一次侧故障电流，从而使得小电流接 地系统的一些出线在线路故障后，自身保护不动作，而靠母联 断路器或主变压器后备保护来切除故障。 二、线路中励磁涌流问题 １．线路中励磁涌流对继电保护装置的影响。励磁涌流是 变压器所特有的电磁现象，是时间的多变量函数，仅存在于变 率的重要措施，扶正器安放位置按套管偏心度进行优化设计。 ６．下套管完成后，充分调整钻井液性能，低密、低粘、低 切、低动塑比，充分循环，保证泥饼薄而致密，有效减小钻井液 的触变性，消除钻井液在窄间隙、井壁上的滞流范围，提高顶替 效率。待泵压平稳，达到预计数值后方可固井。进一步清除井壁 和套管壁的虚泥饼，提高对井壁的清洗和冲刷能力，防止因虚 泥饼造成二界面固井质量不理想；根据井下情况，选择合理的 排量进行循环稀释调整钻井液性能。 ７．按照固井设计要求，进行注水泥作业，确傍施工正常、 连续、井下安全。 ８．降低环空水泥浆流动阻力及激动压力，合理运用顶替 技术提高顶替效率。有效驱替钻井液，提高注水泥的顶替效率 是清除钻井液窜槽、保证水泥胶结质量和水泥环密封效果的基 本前提。 三、低温早强锁水水泥浆体系的选用 锁水剂在水泥水化过程中，形成胶体状产物，具体表现为 水泥浆胶凝强度非常高，特别是锁水剂所形成的胶体膜，在水 泥浆外层形成致密的保护层，阻止地层流体所形成的油、水、气 侵；另一方面，锁水剂会产生促进水泥水化速度的产物，使得水 泥浆在低温下水化速度加快，水泥石早期强度增加很快，特别 是水泥浆过渡期大幅度缩短，所以锁水剂在老井区对解决油田 长封固段、防地层污染、油气水侵窜、提高固井质量起到了十分 关键的作用。 水泥浆主要指标：水泥浆密度１．８５～１．９３ｇ／ｅｍ。，水泥石抗 压强度２２．６ＭＰａ（４０℃、２４ｈ），稠化时间９０￣１０８ｍｉｎ，当水泥浆 体系稳定时，游离水０．５％。ＧＱＤ－ｌ加量为３％、水灰比为０．６５、密 度为１．５５ｇ／ｃｍ。的粉煤灰密度水泥浆，其稠化时间满足二凝水 泥浆体系对低密度水泥浆的要求，３０￣Ｃ、２４ｈ的抗压强度都在 ５．ＯＭＰａ以上，大于ＧＢ１０２３８—１９９８油井水泥标准规定的 ３．５ＭＰａ；３０￣Ｃ下的游离水是２．６ｍＬ，小于国家标准３．５ｍＬ，满足 粉煤灰低密度体系稳定性要求。ＧＱＤ－Ｉ粉煤灰低密度水泥浆体 系指标：水泥与粉煤灰的比例为１：ｉ，水灰比０．６５，ＧＱＤ－Ｉ加量 ２％，水泥浆密度１．５５ｇ／ｃｍ￣，稠化时间１７０ｍｉｎ（４０＂Ｃ、２５ＭＰａ），游 离水２．６ｍＬ，经过实验，可满足长粉固要求。 四、结论与认识 （１）合理有效的注水泥工艺技术及顶替技术，可提高长裸 眼井段封固质量。（２）根据平衡压力固井原则，水泥浆环空静液 压力要大于地层压力。（３）施工参数优选技术，尽量做到最佳匹 配。（４）按照固井设计要求，确保合理施工方案，精细现场施工 措施，确保施工连续、正常、顺利。 参 考 文 献 ［１］郭小阳，杨远光等．提高复杂井固井质量的关键因素探讨［．『】．钻井 液与完井液．２００５（２２）：５３ ［２】王文斌等．长庆油田老井侧钻井固井技术研究与应用［Ｊ］．石油钻 采工艺．２００５（１）：２４～２５ 企业导报２０１２年第０５期
粉煤灰对混凝土性能有何影响
粉煤灰具有三大效应：
（1）表面效应：粉煤灰表面可吸附浆体中的某些离子，有利于粉煤灰固化混凝土中的某些有害离子以及作为晶核形成水化产物。
（2）填充效应：粉煤灰与水泥颗粒粒径的差异可以填充水泥和骨料孔隙中，减小混凝土的孔隙率，增加混凝土密实性；
（3）火山灰活性效应：粉煤灰中的活性SiO2与水泥水化产物CH发生二次反应，生成C-S-H凝胶填充骨料—水泥浆体界面层孔隙，改善混凝土界面结构，提高强度和耐久性。
劣质粉煤灰的主要特点是：
玻璃珠体少，需水量大，使用后易造成混凝土泌水或滞后泌水，降低混凝土的工作性能，易导致混凝土28d强度不足，后期强度增长低，造成混凝土工程质量不合格。
优质粉煤灰对混凝土的性能影响
（1）工作性能
粉煤灰可以改善胶凝材料体系的颗粒级配，降低空隙率，释放水泥颗粒间的“填充水”，改善混凝土工作性。
粉煤灰中含有大量球形玻璃体，起到“滚珠、轴承”润滑效应，减少颗粒间的摩擦力，改善混凝土的工作性。
粉煤灰活性大大低于水泥活性，可以降低混凝土坍落度损失。优质粉煤灰对外加剂的吸附低于水泥，使用优质粉煤灰相当于增加外加剂用量，混凝土初始坍落度及保持能力都有提高。
粉煤灰的密度小于水泥，等量取代水泥后，混凝土中的浆体量增加，改善混凝土的粘聚性，提高抗离析能力，减水泌水，改善混凝土工作性能，使混凝土具有更好的流动性、密实性、匀质性，便于混凝土的施工。
（2）力学性能
粉煤灰自身不能进行水化反应，只能与水泥水化产物进行二次水化，因此，用粉煤灰等量替代水泥后，早期强度将会降低，随着二次水化的进行，中后期会达到甚至超过不掺粉煤灰的混凝土。随着粉煤灰替代水泥量的增加，早期强度逐渐降低，但掺加粉煤灰的混凝土后期强度增长较快，而且在一定范围内(<50%)随粉煤灰掺量增加而增大。（3）耐久性能
以粉煤灰代替部分水泥，降低水灰比或在保持水灰比不变前提下提高粉煤灰用量，可以提高混凝土的抗渗性能。
粉煤灰混凝土的早期碳化深度值增大较快，碳化深度的后期增长相对较慢。随粉煤灰掺量增加，碳化速度增加，混凝土内部碱度降低，会诱发钢筋锈蚀。因此应控制粉煤灰的掺量，设计合理的混凝土配合比。