油田固井
東營萬佳節(jié)能材料有限公司生產(chǎn)的漂珠應(yīng)用于石油工業(yè)；例如 油田固井、管道防腐保溫、海底油田、漂浮裝置、油井鉆探泥漿減輕劑、石油天然氣輸送管道等方面都能起到很好的作用，并能同其它同性能的產(chǎn)品有質(zhì)優(yōu)價廉的優(yōu)勢。
隨著石油工業(yè)的迅猛發(fā)展，油、氣井固井工程用的油井水泥需求量也在不斷上升。尤其是由于井深加深，地質(zhì)條件差，低密度油井水泥的需求更顯得迫切。因此，許多國家都瞄準(zhǔn)和探索合適的水泥減輕劑——粉煤灰漂珠，并為配制低密度油井水泥這項新技術(shù)的研制和開發(fā)作出不懈的努力。我國同樣也做出許多新貢獻(xiàn)，先后在許多油、氣井工程中實際應(yīng)用上取得了一些經(jīng)驗。當(dāng)然，有些方面還有待改進(jìn)。
固井工程與低密度油井水泥
在油氣田的勘探與開發(fā)中，為了防止表土坍塌，建立了鉆井液循環(huán)系統(tǒng)，以克服鉆井中遇到的井塌、漏失、氣竄等復(fù)雜情況。封隔已鉆穿的油、氣、水層段，達(dá)到分層試采油氣的目的，需先后下入多層鋼管(套管)。按其作用可劃分為表層套管、技術(shù)套管、油層套管等。在每層套管與井眼的環(huán)形空間內(nèi)均需按要求注入不同性質(zhì)的水泥漿，使套管與井壁緊密連接起來，為油、氣的開采建立鋼鐵的井筒。這種將套管下至預(yù)定深度，用水泥車在環(huán)形空間注以水泥漿并安裝井口以及相輔助的工序統(tǒng)稱為固井。
由于純水泥漿是由水泥車泵送入套管至井底后，再從環(huán)形空間上返到預(yù)定深度，水泥漿柱隨著套管的深度承受著愈來愈高的溫度和壓力，因此，這就要求油井水泥具有顆粒微細(xì)、漿體初始稠度(從配漿開始15~30min內(nèi)水泥漿的粘滯力)低、稠化時間(水泥漿處于可以泵送的狀態(tài)的時間)、水泥石早期(8~24h)強度高等基本的特殊性能。
同時由于在固井工作中，將純水泥采用常規(guī)水灰比配制成的漿體，其體積密度一般都大于1.85g/cm3，當(dāng)這種漿體注入井下時，具有裂縫、孔洞的巖層、地層壓力系數(shù)很低，或由于封固段超長達(dá)1500m以上，不少脆弱地層的地耐力及對于承受該水泥漿體的液柱壓力等因素，造成水泥漿體發(fā)生井漏，引起漿面低返，達(dá)不到預(yù)期填充高度，必需進(jìn)行二次封固，這不僅延緩交井周期，而且即使采取補救措施，也由于水泥漿體的流失，已造成油氣層污染，影響油氣產(chǎn)量。為此，在發(fā)展石油工業(yè)的同時，如何研制、應(yīng)用低密度油井水泥(即配制的水泥漿體密度低于1.85g/cm3)，已成為固井工程的一個突出問題，其技術(shù)要求大致歸納如下：①克服地層壓力系數(shù)低，水泥漿柱高，壓力增大產(chǎn)生井漏，導(dǎo)致水泥面低返，封固長度不符合采油等現(xiàn)象;②平衡地層壓力、延緩水泥漿“失重”時間，防止油氣“竄出”;③降低主要儲層的水泥漿失水量，保護(hù)油氣層、防止污染;④作領(lǐng)漿使用，沖刷井壁，提高主要油氣層段的水泥封固質(zhì)量;⑤抵抗地層水的腐蝕，保護(hù)套管，延長油井壽命;⑥填充非主要環(huán)形空間，節(jié)約水泥，降低成本。
由于井深、地溫梯度、油氣壓力和地質(zhì)條件的不同，我國油井水泥標(biāo)準(zhǔn)于1988年參照美國石油學(xué)會APISPEC10-86《油井水泥材料和試驗》標(biāo)準(zhǔn)，修訂成九個級別(A、B、C、D、E、F、G、H和J級)，不同級別的水泥又分為普通型、中抗硫酸鹽型及高抗硫酸鹽型三種類別，但仍不足以解決固井工程中的不同要求。因此，在固井時除需要選擇適當(dāng)級別和類型的油井水泥外，還需要摻加不同的油井水泥外加劑，以提高固井質(zhì)量。如稠化時間調(diào)節(jié)劑(促凝劑和緩凝劑)、改變水泥漿流動性的外加劑(分散劑或稱減阻劑)、控制水泥漿失水性的外加劑(降失水劑)、水泥漿密度的調(diào)節(jié)劑(減輕劑和加重劑)、提高水泥石熱穩(wěn)定性的外加劑等。
我國低密度油井水泥研究起步較晚，但20世紀(jì)80年代以后發(fā)展速度較快，現(xiàn)按所用減輕劑材料，分述如下：
(1)硅粉。1966年中國建筑材料科學(xué)研究院研制出在油井水泥中添加67%的硅粉或硅藻土的低密度油井水泥。當(dāng)水灰比為0.8~1.10時，密度降至1.40~1.52g/cm3，在大港油田試驗成功。1974年，錦西水泥廠為遼河油田試驗生產(chǎn)水泥漿的密度為1.55~1.60g/cm3的礦渣油井水泥，并將其用于固井。
(2)粉煤灰。20世紀(jì)80年代末，大港油田將粉煤灰添加進(jìn)G級水泥中，使?jié){體密度降至1.50~1.60g/cm3。
(3)漂珠。為解決克拉瑪依油田克拉瑪依——烏魯木齊大斷裂以南的井眼漏失問題，1983年新疆石油管理局鉆井工藝研究所用漂珠作減輕劑，配制低密度油井水泥，使水泥漿密度降至1.15~1.50 g/cm3，推廣后較好地解決了該地區(qū)的水泥漿的漏失問題。
1984年，遼河油田將漂珠添加在錦西水泥廠75℃油井水泥中，使水泥漿密度降至1.25~1.55g/cm3，較好地防止了古潛山油礦的井眼漏失。1984~1991年共應(yīng)用623井次，使用漂珠達(dá)4000余噸。
至1988年末，全國又有大慶、華北、四川、勝利、青海等油田或多或少地采用了漂珠低密度油井水泥。 1988~1990年，石油部工程技術(shù)研究所針對中原油田抗鹽防漏問題，遼河油田稠油熱采井防漏問題，與中原油田協(xié)作，以漂珠作減輕料，輻以T50等外加劑，研制出密度為1.20~1.40g/cm3的抗硫酸鹽和耐高溫的低密度水泥漿，并獲得成功。
為提高漂珠的懸浮穩(wěn)定性，應(yīng)盡可能選擇粒徑小的漂珠，更為關(guān)鍵的是，應(yīng)使水泥漿具有合適的粘度。亦可采用外加劑來限制漂珠的上浮速度。
為降低漂珠低密度油井水泥的成本，應(yīng)采用較低價的空心沉珠(其密度接近于1g/cm3)，以取代高價漂珠的應(yīng)用，首先可在漏失井中使用。若能通過機械分選，分選出高強度漂珠，則可在深井中應(yīng)用。
為迅速發(fā)展我國石油工業(yè)，滿足固井工程需要，開發(fā)漂珠低密度油井水泥，勢在必行。一些技術(shù)與經(jīng)注方面的問題，隨著科學(xué)的技術(shù)的發(fā)展，一定會在今后的不斷實踐中獲得到解決。