李望軍 王軍朝 王嘉昕

摘 ? ? ?要：為了研究恒速攪拌器不同配漿轉(zhuǎn)速對(duì)水泥漿密度、流變、失水、自由液、強(qiáng)度、稠化等性能的影響，室內(nèi)分別模擬了2 000、4 000、8 000、12 000 r·min-1等4個(gè)不同轉(zhuǎn)速下的配漿速度，對(duì)水泥漿的各項(xiàng)常規(guī)性能進(jìn)行了對(duì)比分析。室內(nèi)研究結(jié)果表明：不同轉(zhuǎn)速下配制的水泥漿密度、自由液、失水3項(xiàng)性能幾乎無影響，但是流變、抗壓強(qiáng)度、稠化時(shí)間有較大影響。因此，室內(nèi)試驗(yàn)時(shí)，要注意配漿轉(zhuǎn)速的選擇。

關(guān) ?鍵 ?詞：配漿;轉(zhuǎn)速;抗壓強(qiáng)度;稠化時(shí)間

中圖分類號(hào)：TQ 016.1 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A ? ? ? 文章編號(hào)：1671-0460（2020）08-1639-04

Abstract： In order to study the effect of different rotating speeds of constant speed agitator on the properties of cement slurry such as density， flow， water loss， free liquid， strength and thickening， and the conventional properties of cement slurry prepared at four different rotating speeds were compared and analyzed， including 2 000， 4 000， 8 000 and ? ?12 000 r·min-1. The results of laboratory study showed that the rotating speed had little effect on the density， free liquid and water loss properties of cement slurry， but the rheology， compressive strength and thickening time were great affected by the rotating speed. Therefore， the selection of rotating speed should be paid attention to in slurry preparing.

Key words： Slurry preparing; Rotating speed; Compressive strength; Thickening time

水泥漿的密度、流變、失水、自由液、強(qiáng)度、稠化等性能是影響現(xiàn)場固井質(zhì)量的關(guān)鍵因素[1-4]，隨著海上石油開采逐步挺進(jìn)深海，客觀形勢對(duì)水泥漿的性能提出了更高的要求。深井要求水泥漿具有更好的各項(xiàng)常規(guī)性能數(shù)據(jù)[5-8]，由于海上現(xiàn)場不具備測試水泥漿各項(xiàng)常規(guī)性能的綜合能力，因此，室內(nèi)模擬測試顯得極為重要。而配漿轉(zhuǎn)速是影響水泥漿各項(xiàng)常規(guī)性能的關(guān)鍵因素之一，為了研究恒速攪拌器不同配漿轉(zhuǎn)速對(duì)水泥漿密度、流變、失水、自由液、抗壓強(qiáng)度、稠化時(shí)間等性能的影響[9-10]，本文分別模擬了2 000、4 000、8 000、12 000 r·min-1等4個(gè)不同轉(zhuǎn)速下的配漿速度，對(duì)水泥漿的各項(xiàng)常規(guī)性能進(jìn)行了對(duì)比分析。室內(nèi)研究結(jié)果表明：不同轉(zhuǎn)速下配制的水泥漿密度、自由液、失水3項(xiàng)性能幾乎無影響，但是流變、強(qiáng)度、稠化有較大影響。因此，室內(nèi)試驗(yàn)時(shí)，務(wù)必要注意配漿轉(zhuǎn)速的選擇。

1 ?實(shí)驗(yàn)部分

1.1 ?主要設(shè)備和材料

主要設(shè)備：增壓稠化儀，高溫高壓靜失水儀，旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)，恒速攪拌器，常壓養(yǎng)護(hù)箱，電子天平，鉆井液密度計(jì)，加壓密度計(jì)。

材料：嘉華水泥，消泡劑，分散劑，降失水劑，防氣竄劑，緩凝劑，鉆井水，漂珠，增強(qiáng)劑等。

1.2 ?水泥漿體系配制

本文以聚合物水泥漿體系和漂珠低密度水泥漿體系為研究對(duì)象，聚合物水泥漿體系以AMPS類降失水劑為主劑，輔以相配伍的分散劑、防氣竄劑以及其他外加劑配制而成;漂珠低密度水泥漿體系以漂珠為減輕材料，輔以相配伍的分散劑、降失水劑、增強(qiáng)劑以及其他外加劑配制而成。聚合物水泥漿體系密度1.90 g·cm-3，漂珠低密度水泥漿體系密度 1.50 g·cm-3，采用嘉華G級(jí)油井水泥，聚合物水泥漿體系試驗(yàn)條件：井底循環(huán)溫度（BHCT）為72 ℃，井底靜止壓力（BHP）為32 MPa;漂珠低密度水泥漿體系試驗(yàn)條件：井底循環(huán)溫度（BHCT）為92 ℃，井底靜止壓力（BHP）為34 MPa。

聚合物水泥漿體系配方見表1。

漂珠水泥漿體系配方見表2。

1.3 ?密度評(píng)價(jià)

根據(jù)GB 19139—2012相關(guān)章節(jié)要求來進(jìn)行水泥漿密度的測量，以此來研究不同配漿轉(zhuǎn)速下對(duì)水泥漿密度性能的影響。

1.4 ?下灰時(shí)間評(píng)價(jià)

根據(jù)GB 19139—2012相關(guān)章節(jié)要求來進(jìn)行水泥漿下灰時(shí)間的測量，以此來研究不同配漿轉(zhuǎn)速下對(duì)水泥漿下灰時(shí)間性能的影響。

1.5 ?流變性能評(píng)價(jià)

根據(jù)GB 19139—2012相關(guān)章節(jié)要求來進(jìn)行水泥漿流變性的測量，以此來研究不同配漿轉(zhuǎn)速下對(duì)水泥漿流變性能的影響。

1.6 ?失水性能評(píng)價(jià)

根據(jù)GB 19139—2012相關(guān)章節(jié)要求來進(jìn)行水泥漿流變性的測量，以此來研究不同配漿轉(zhuǎn)速下對(duì)水泥漿失水性能的影響。

1.7 ?自由液性能評(píng)價(jià)

根據(jù)GB 19139—2012相關(guān)章節(jié)要求來進(jìn)行水泥漿自由液的測量，以此來研究不同配漿轉(zhuǎn)速下對(duì)水泥漿自由液性能的影響。

1.8 ?抗壓強(qiáng)度性能評(píng)價(jià)

根據(jù)GB 19139—2012相關(guān)章節(jié)要求來進(jìn)行水泥漿抗壓強(qiáng)度的測量，以此來研究不同配漿轉(zhuǎn)速下對(duì)水泥漿抗壓強(qiáng)度性能的影響。

1.9 ?稠化時(shí)間性能評(píng)價(jià)

根據(jù)GB 19139—2012相關(guān)章節(jié)要求來進(jìn)行水泥漿稠化時(shí)間的測量，以此來研究不同配漿轉(zhuǎn)速下對(duì)水泥漿稠化時(shí)間性能的影響。

2 ?結(jié)果與討論

2.1 ?配漿轉(zhuǎn)速對(duì)水泥漿密度的影響

根據(jù)表1配方，分別用2 000、4 000、8 000、12 000 r·min-1等4個(gè)不同轉(zhuǎn)速分別配制水泥漿，并分別測試水泥漿的密度，密度結(jié)果如表3示。

從表3可以看出，4個(gè)不同轉(zhuǎn)速下測得的水泥漿密度都是1.90 g·cm-3，說明配漿轉(zhuǎn)速對(duì)水泥漿密度無影響。

2.2 ?配漿轉(zhuǎn)速對(duì)下灰時(shí)間的影響

根據(jù)表1配方，分別用2 000、4 000、8 000、12 000 r·min-1等4個(gè)不同轉(zhuǎn)速分別配制水泥漿，并分別測量水泥漿的下灰時(shí)間，下灰時(shí)間結(jié)果如表4示。

從表4可以看出，水泥漿的下灰時(shí)間隨著配漿轉(zhuǎn)速的逐漸增高而變快，說明配漿轉(zhuǎn)速對(duì)水泥漿下灰時(shí)間有較大影響。

2.3 ?配漿轉(zhuǎn)速對(duì)水泥漿流變性能的影響

根據(jù)表1配方，分別用2 000、4 000、8 000、12 000 r·min-1等4個(gè)不同轉(zhuǎn)速分別配制水泥漿，并分別測試水泥漿的流變，流變性能結(jié)果如表5示。

從表5可以看出，4個(gè)不同轉(zhuǎn)速下測得的聚合物水泥漿體系流變讀數(shù)差別較大。

根據(jù)表2配方，分別用2 000、4 000、8 000、12 000 r·min-1等4個(gè)不同轉(zhuǎn)速分別配制水泥漿，并分別測試水泥漿的流變，流變性能結(jié)果如表6示。

從表6可以看出，4個(gè)不同轉(zhuǎn)速下測得的漂珠低密度水泥漿流變讀數(shù)差別較大。

綜合表5、表6可知，配漿轉(zhuǎn)速對(duì)水泥漿的流變讀數(shù)有較大影響。

2.4 ?配漿轉(zhuǎn)速對(duì)自由液的影響

根據(jù)表1配方，分別用2 000、4 000、8 000、12 000 r·min-1等4個(gè)不同轉(zhuǎn)速分別配制水泥漿，并分別測量水泥漿的自由液，自由液結(jié)果如表7示。

從表7可以看出，4個(gè)不同轉(zhuǎn)速下測得的水泥漿自由液都是0 mL，說明配漿轉(zhuǎn)速對(duì)水泥漿自由液無影響。

2.5 ?配漿轉(zhuǎn)速對(duì)失水性能的影響

根據(jù)表1配方，分別用2 000、4 000、8 000、12 000 r·min-1等4個(gè)不同轉(zhuǎn)速分別配制水泥漿，并分別測量水泥漿的失水，失水結(jié)果如表8示。

從表8可以看出，4個(gè)不同轉(zhuǎn)速下測得的水泥漿失水量都在±1 mL范圍，說明配漿轉(zhuǎn)速對(duì)水泥漿失水無明顯影響。

2.6 ?配漿轉(zhuǎn)速對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響

根據(jù)表1配方，分別用2 000、4 000、8 000、12 000 r·min-1等4個(gè)不同轉(zhuǎn)速分別配制水泥漿，并分別測量水泥漿的抗壓強(qiáng)度，抗壓強(qiáng)度結(jié)果如表9示。

從表9可以看出，4個(gè)不同轉(zhuǎn)速下測得的抗壓強(qiáng)度隨著配漿轉(zhuǎn)速的增加而逐漸增大，說明配漿轉(zhuǎn)速對(duì)水泥漿抗壓強(qiáng)度有較大影響。

2.7 ?配漿轉(zhuǎn)速對(duì)稠化時(shí)間的影響

根據(jù)表1配方，分別用2 000、4 000、8 000、12 000 r·min-1等4個(gè)不同轉(zhuǎn)速分別配制聚合物1.90 sg水泥漿，并分別測量水泥漿的稠化時(shí)間，見圖1-4。

從圖1-4可以得出稠化時(shí)間結(jié)果如表10所示。

從表10可以看出，4個(gè)不同轉(zhuǎn)速下測得的1.90 sg聚合物水泥漿體系的稠化時(shí)間隨著配漿轉(zhuǎn)速的增加而逐漸縮短。

根據(jù)表2配方，分別用2 000、4 000、8 000、12 000 r·min-1等4個(gè)不同轉(zhuǎn)速分別配制漂珠1.50sg低密度水泥漿，并分別測量水泥漿的稠化時(shí)間，見 ? 圖5-8。

從圖5-8可以得出稠化時(shí)間結(jié)果如表11示。

從表10可以看出，4個(gè)不同轉(zhuǎn)速下測得的1.50 sg漂珠低密度水泥漿體系的稠化時(shí)間隨著配漿轉(zhuǎn)速的增加而逐漸縮短。

綜合表10-11可知，配漿轉(zhuǎn)速對(duì)水泥漿的稠化時(shí)間有較大影響。

3 ?結(jié) 論

1）不同轉(zhuǎn)速下配制的水泥漿密度、自由液、失水3項(xiàng)性能幾乎無影響。

2）不同轉(zhuǎn)速下配制的水泥漿流變、抗壓強(qiáng)度、稠化時(shí)間有較大影響。

3）室內(nèi)試驗(yàn)時(shí)，務(wù)必要注意配漿轉(zhuǎn)速的選擇。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉崇建，黃柏宗.油氣井注水泥理論與應(yīng)用[M].北京：石油工業(yè)出版社，2001.

[2]劉大為，田錫君譯. 現(xiàn)代固井技術(shù)[M].沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1994.

[3]李望軍，周成裕，廖易波，等.新型防氣竄劑DA34L的室內(nèi)評(píng)價(jià)及現(xiàn)場應(yīng)用.重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2015，8（4）：80-84.

[4]王毅，高輝.膠乳水泥漿性能影響因素[J].石油工程技術(shù)，2011，9（1）：39-41.

[5]熊生春，何英，徐依吉，等.苯膠乳對(duì)固井水泥石性能的影響[J].西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2008，30（2）：116-118.

[6]趙永鎬，趙煒，陳國龍.高效節(jié)能環(huán)保型聚四氟乙烯加熱器[J].當(dāng)代化工，2010，39（2）：115-119.

[7]任春宇，蔣金雙，李芹，等.低密度水泥漿在紅臺(tái)漏失區(qū)塊的應(yīng)用[J].水泥工程，2016（4）：30-32.

[8]吳祥柏. 低密高強(qiáng)水泥漿體系的研究與運(yùn)用[J].科學(xué)管理，2017（1）：257-258.

[9]耿建衛(wèi). 一種低溫早強(qiáng)低密度水泥漿[J].鉆井液與完井液，2017，34（4）：65-68.

[10]黃河福，田洪亮，等.影響油井水泥流變性的因素[J].石油鉆采工藝，2005，27（5）：43-45.