第五讲常用材料体系

1、水泥化验基础水泥化验基础COSL油井水泥外加剂命名规则油井水泥外加剂命名规则 l命名方法 l一般表示方法为PC-X*X：首段两个大写字母加连字符（PC-），中段一个大写字母和二个数字，尾段一个大写字母。如：PC-H31L编号位次说明12345分段字符PC-H31Ll具体说明l对于编号1为：固定模式“PC-”代表固井添加剂的标准代码。PC-是中海油田服务股份有限公司“水泥浆技术体系”的已注册名称。 l对于编号2为：一个大写字母代表固井添加剂的系统功能分类或用途。 A-促凝（早强）剂，H-缓凝剂，G-降失水剂，F-分散剂，X-消泡剂，J-（交联）稳定剂，P-减轻剂，D-加重剂，B-固结增强剂，C-

2、抗高温材料， W-冲洗液（剂），S-隔离液（剂），M-MTC系列的添加剂，L-液体水泥系列的添加剂，O-泡沫水泥系列的添加剂，Z-其他后续杂项材料。 COSL油井水泥外加剂命名规则油井水泥外加剂命名规则 l具体说明l对于编号3为：第一数字代表某类产品内的机理和功能分类编号。参考习惯，不同大类的产品中可以细分如：缓凝剂中的“2”代表中低温，“3”代表中高温，“4”代表高温；再如降失水剂中的“6”代表不渗透系列（PVA)，“7”代表改性不渗透系列，“8”代表丙烯酰胺和丙烯酸的共聚物系列（AMPS）。对于那些不太好进行类别内区分的外加剂，可以使用沿用习惯搭配，如CX6, CA9, CF4, 以后新产

3、品再追加细分类型。l对于编号4为：第二数字代表某种产品的代级（第几代）或特殊用途编号。可以用来表示某种产品的代级，或表示特殊用途如普通型、防冻型，或油基型、水基型，或针对不同作业者的合同需要等。l对于编号5为：尾标字母表示添加剂的物理状态。固体形式为S，液体形式为L。COSL油井水泥外加剂命名规则油井水泥外加剂命名规则 l特别说明l对于以固定固体形式出现的材料，如般土、硅粉、铁矿粉、漂珠等，不需要加后缀S； l对于一些比较特殊的外加剂，可以沿用习惯使用PC-XXXX*的方式命名，如PC-CRET1、PC-SEAL1等； l对于进口的产品直接使用原厂家名称代号； l目前各类固井添加剂的新旧名称对

4、照详细见汇总表。 低密度高强水泥浆体系低密度高强水泥浆体系 低密度高强水泥浆体系以漂珠为减轻材料，辅以增强材料和多种外加剂配制而成，具有密度低、强度高的特点。体系以线性堆积模型和固体悬浮模型为基础，以紧密堆积技术为基本理论，提高了单位体积水泥浆中固相，增强了水泥石的致密性；利用合理材料改善物料的表面性质，减少物料颗粒间的充填水和表面的润滑水，使水泥浆有良好的流变性，改善了水泥浆的整体性能。 l低密度高强水泥浆体系组成 l油井水泥： G级 l减轻材料：PC-P61（漂珠）l增强剂：PC-BT1或PC-BT2l缓凝剂：PC-H21L l分散剂：PC-F41Ll固结增强剂：PC-B10l消泡剂：PC

5、-X60L水泥浆组成不只局限于以上材料，根据现场要求可以添加其它材料或更改部分材料，使其性能达到所需要求。低密度高强水泥浆体系低密度高强水泥浆体系 2. 低密度高强水泥浆体系特点 水泥浆密度可调控在1.41.7g/cm3范围。 该体系适用温度27110，有良好的流变性能，失水量可控制在40ml以内，水泥浆稠化曲线良好，可调。 水泥石强度高，24小时抗压强度可过20MPa。 良好的水泥浆沉降稳定性能。 良好防漏失性能。 由于采用了颗粒级配原理，水泥石致密，渗透率低，有良好的防气窜性能。 可用海水配浆，CF-42L能有效改善水泥浆流变性，消除触变现象。 该水泥浆体系与PEM泥浆和冲洗液隔离液相容性

6、较好。低密度高强水泥浆体系低密度高强水泥浆体系 3. 典型水泥浆配方性能基本配方：400g水泥+320g海水+9gFS02+100g漂珠106g增强剂4gCF42L+ 4gCH218L + 1.5gC603L 密度(g/cm3)温度()稠化时间（min）流变仪读数600/300/200/100/6/3API失水（ml）抗压强度72（MPa/24hr/48hr）1.5060155156/110/89/60/23/173030.4/39.64. 水泥浆应用范围（1）适用于低压易漏失、长封固井段固井。（2）适用于调整井、气井、水平井、大斜度井的固井。聚乙烯醇水泥浆体系聚乙烯醇水泥浆体系 聚乙烯醇水泥

7、浆体系是以聚乙烯醇（PVA）类降失水剂为主剂配制而成的体系，具有防气窜好、价格低的特点，有预交联型、抗污染型、防冻型等类型，适合于不同的条件，最高使用温度120。该水泥浆体系主要通过交联作用形成贯穿整个体系的交联网络，在水泥与地层间存在一定压差时，在界面处形成一层致密坚韧的滤膜，降低了水泥浆的失水，同时也有效地阻止气窜的发生。聚乙烯醇水泥浆体系聚乙烯醇水泥浆体系 1. 聚乙烯醇水泥浆体系的组成 油井水泥： G级 降失水剂：PC-G70L、PC-G71L、PC-G72L，加量39% 分散剂：PC-F41L、PC-F44L，加量0.32.5% 消泡剂：PC-X60L、PC-X61L，加量0.050

8、.3% 根据对水泥浆性能的具体要求，可向水泥浆中加入以下可选材料； 缓凝剂：PC-H21L 促凝剂：PC-A90L 膨胀剂：PC-B10 防气窜剂：PC-GS1 交联剂：PC-J10S、PC-J12L 以及其它外加剂。聚乙烯醇水泥浆体系聚乙烯醇水泥浆体系 2. 2. 体系使用、维护要求体系使用、维护要求使用温度不超过110；存在门限加量，必须大于5%（BWOC）以上才能控制好失水量；有轻微的触变性，适当提高分散剂的加量；加入微膨胀剂防止水泥石收缩；抗污染能力差，配混合水时注意不要被其它液体污染，注水泥时使用良好的冲洗液、隔离液，防止水泥浆被污染。聚乙烯醇水泥浆体系聚乙烯醇水泥浆体系 2. 2.

9、 体系使用、维护要求体系使用、维护要求使用温度不超过110；存在门限加量，必须大于5%（BWOC）以上才能控制好失水量；有轻微的触变性，适当提高分散剂的加量；加入微膨胀剂防止水泥石收缩；抗污染能力差，配混合水时注意不要被其它液体污染，注水泥时使用良好的冲洗液、隔离液，防止水泥浆被污染。聚乙烯醇水泥浆体系聚乙烯醇水泥浆体系 3. 3. 水泥浆体系特点水泥浆体系特点 水泥浆体系适用于30到100井况； API失水量可控制在50ml以内； 有一定的抗盐能力，能用海水配浆； 稠化时间可调，抗压强度高，适应各种水泥浆密度，而且沉降稳定性良好； 通过与特殊的调凝剂复配，可使过渡时间小于10min，呈直角稠

10、化； 具有良好的防漏、防气窜性和非渗透性； 价格便宜，性能比较稳定； 适用于低温、中温井段，易窜、易漏失地层，调整井固井施工。聚乙烯醇水泥浆体系聚乙烯醇水泥浆体系 4. 典型配方性能典型配方性能配方:100%水泥+0.3%PC-X60L+ 0.3%PC-F41L+ 3%PC-G71L+ 0.25%PC-H21L + 41.3% 海水密度井底静止温度井底循环温度稠化时间minAPI失水ml12h抗压强度MPa24h抗压强度MPa1.9361461335015.4621.45聚合物水泥浆体系聚合物水泥浆体系 聚合物水泥浆体系由聚合物水泥浆体系由PC-G80LPC-G80L、PC-G83LPC-G8

11、3L等等AMPSAMPS类降失水剂为主剂类降失水剂为主剂，辅以相配伍的其它外加剂配制而成。，辅以相配伍的其它外加剂配制而成。AMPSAMPS降失水剂是以降失水剂是以AMPSAMPS（2 2丙烯酰胺基丙烯酰胺基2 2甲基丙烷磺酸）为主要单体的二元或多元共聚甲基丙烷磺酸）为主要单体的二元或多元共聚物材料，具有抗温、抗盐、体系稳定的特点。向聚合物水泥浆中加物材料，具有抗温、抗盐、体系稳定的特点。向聚合物水泥浆中加入具有特殊功能的外加剂可以配成有相应功能的的水泥浆体系，以入具有特殊功能的外加剂可以配成有相应功能的的水泥浆体系，以适应不同井况的固井需求。适应不同井况的固井需求。聚合物水泥浆体系聚合物水泥

12、浆体系 1. 1. 聚合物水泥浆体系的组成聚合物水泥浆体系的组成 油井水泥：G级 降失水剂：PC-G80L、PC-G83L、PC-G84L等，加量36%（BWOC） 分散剂：PC-F41L、PC-F44L，加量0.32.5% 消泡剂：PC-X60L、PC-X61L，加量0.050.3% 混浆水：淡水或海水根据对水泥浆性能的要求，可向水泥浆中加入可选材料： 缓凝剂：PC-H21L、PC-H32L、PC-H34L等 促凝剂：PC-A90L、PC-A93L 膨胀剂：PC-B10、PC-B40、PC-B60等 防气窜剂：PC-GS1、PC-GS2 外掺料：PC-P61、PC-C81L、PC-C82L等

13、。以及其它外加剂。聚合物水泥浆体系聚合物水泥浆体系 2. 体系使用、维护要点：30110推荐使用PC-H21L、PC-H32L中温缓凝剂，加量0.32%；温度大于110推荐使用与降失水剂相配伍的PC-H34L等高温缓凝剂，加量15%；30110的海水水泥浆体系推荐使用PC-G80L、PC-G83L；温度大于110的体系推荐用PC-G84L，并用淡水配浆；流变性好的情况下，可以不使用分散剂；在8090存在自缓凝现象，要进行温度敏感实验评价；不推荐在密度低于1.65g/cm3的漂珠水泥浆体系中使用。聚合物水泥浆体系聚合物水泥浆体系 3. 3. 水泥浆特点水泥浆特点良好的失水控制性能，游离液零；优秀

14、的抗温抗盐能力；很好的普适性，可在26180的温度范围内使用；具有良好的分散作用，在一些情况下，不加分散剂，也有良好的流变性；抗污染能力强；水泥石强度发展好；可以与其它外加剂配伍制成具有特殊功能的水泥浆体系。聚合物水泥浆体系聚合物水泥浆体系 4. 典型水泥浆配方性能配方：100%“G“水泥+海水+45%海水降失水剂+0.250.8%CH211L密度温度稠化时间Min流变性600/300/200/100/6/3API失水量ml抗压强度MPa1.980224208/130/95/55/8/432.824.6胶乳水泥浆体系胶乳水泥浆体系 胶乳水泥浆是用胶乳为主剂，辅以稳定剂和其它外加剂配制而成的。油

15、井水泥用的胶乳一般为丁苯胶乳和羧基丁苯胶乳，胶粒直径200-500nm，均匀分散在粘稠的胶体体系中。胶乳水泥浆主要是靠胶乳颗粒填充水泥颗粒间隙来降低失水量，加量较大，有很好的防气窜作用。 胶乳水泥浆体系胶乳水泥浆体系 1 . 胶乳水泥浆的组成胶乳水泥浆的组成 油井水泥：G级 胶乳：PC-GR1、PC-GR5，加量415% 稳定剂：PC-J50S，加量0.31.0% 分散剂：PC-F41L，加量0.32.0% 消泡剂：PC-X88L，加量0.050.3%根据对水泥浆性能的具体要求，可向水泥浆中加入以下可选材料： 缓凝剂：PC-H21L、PC-H32L、PC-H34L 促凝剂：PC-A90L、PC

16、-A93L 膨胀剂：PC-B10、PC-B40 CO2防腐剂：PC-B80以及其它外加剂。胶乳水泥浆体系胶乳水泥浆体系 2. 体系使用、维护要点：体系使用、维护要点：使用温度35150；性能不是很稳定，要通过反复实验调整，保证施工安全；普通消泡剂不适用，要用专门的胶乳消泡剂或抑泡剂，以抑泡为主、消泡为辅；抗盐性较差，盐的侵入可能会破坏胶粒的分散稳定性，减弱控失水性能，因此不能用盐水配浆并防止盐水的侵入；打两种水泥浆时，注意与其它水泥浆的相容性，相容性差的不适用；PC-GR5可用海水配浆。胶乳水泥浆体系胶乳水泥浆体系 3. 3. 胶乳水泥浆体系性能特点：胶乳水泥浆体系性能特点： 具有良好的防气窜

17、性能； 有良好的流动性和控失水性能； 有效降低水泥石渗透率，提高抗地层水腐蚀能力； 减小水泥环体积收缩，改善水泥环与套管，地层间的胶结状况； 提高水泥石抗拉强度，使之具有良好的弹性，降低射孔时水泥石的破裂度； 适用于气井、调整井、高温高压井固井。胶乳水泥浆体系胶乳水泥浆体系 4. 4. 典型水泥浆配方性能典型水泥浆配方性能 配方：100%水泥+1%PC-F41L+4.5%PC-GR5+0.3%PC-J50S + 0.08%PC-H21L + 海水密度（g/cm3）井底循环温()稠化时间（Min）API失水(ml)24h抗压强度(MPa)PVYP1.98520426210.037.9聚合物胶乳水

18、泥浆体系聚合物胶乳水泥浆体系 聚合物胶乳水泥浆体系是将AMPS聚合物与胶乳结合配制而成的水泥浆体系。这种水泥浆兼有聚合物水泥浆和胶乳水泥浆的优点，具有更好的性能，可适用于较复杂的地层固井。聚合物对水泥颗粒的吸附作用和胶乳颗粒对水泥空隙的填充作用这两种机理共同起作用，使体系具有更好防气窜和降失水性能，水泥石更加致密，渗透率更低，能有效提高固井质量、延长油井使用寿命。 聚合物胶乳水泥浆体系聚合物胶乳水泥浆体系 1. 水泥浆组成水泥浆组成 油井水泥：G级 降失水剂：PC-G83L、PC-G84L ，加量35% 胶乳：PC-GR1，加量415% 分散剂：PC-F41L、PC-F44L，加量0.32.0

19、% 消泡剂：PC-X88L，加量0.050.3%根据对水泥浆性能的具体要求，可向水泥浆中加入以下可选材料： 缓凝剂：PC-H30S、PC-H21L、PC-H32L、PC-H34L 稳定剂：PC-J50S 促凝剂：PC-A90L、PC-A93L 膨胀剂：PC-B10、PC-B40 防腐剂：PC-B80 外掺料：PC-C81、PC-C82以及其它外加剂。聚合物胶乳水泥浆体系聚合物胶乳水泥浆体系 4. 4. 典型水泥浆性能配方典型水泥浆性能配方 配方：100%G级水泥+35%硅粉+3%PC-G83L+10%PC-GR6+1%PC-F41L+ PC-H30S +0.5%PC -J50S +PC-X62

20、L密度（g/cm3）温度()稠化时间(h:min)API失水量(ml)24h抗压强度(MPa)1.91505:1835.722.3低温低密度高强水泥浆体系低温低密度高强水泥浆体系 低温低密度高强水泥浆体系以低温水化性能良好的特种水泥为胶结材料，辅以相配伍的外加剂配制而成。该体系在低温（5）条件下强度发展良好，适用于深水表层固井。1. 水泥浆组成水泥：特种硅酸盐水泥降失水剂：PC-G83L，加量35%分散剂：PC-F41L，加量15%消泡剂：P C-X60L，加量0.050.3%根据具体要求可加入其它外加剂：缓凝剂：PC-H21L，加量0.12%早强剂：PC-A90L，加量15%以及其它外加剂。

21、 低温低密度高强水泥浆体系低温低密度高强水泥浆体系 2. 2. 水泥浆使用、维护要求：水泥浆使用、维护要求：水泥和漂珠的比例对水泥浆的性能影响较大，根据实验结果适当调整两者的比例；水泥浆体系较稠，适当增加分散剂的加量；考虑多种情况，测试水泥浆的稠化时间，保证施工安全；每隔5测试水泥石的抗压强度。3. 3. 水泥浆特点水泥浆特点具有良好的低温水化性能，在较低的温度（5）也有强度发展；稠化时间可调性好，对温度差异无太强的敏感性，保证了固井施工安全；随着缓凝剂的加量增加，稠化时间有规律的延长，有很好的重复性；体系稳定，水泥石上下密度差小，不收缩；体系结构简单，普通外加剂即可满足要求；该体系的不足之处

22、是水泥浆有一定的触变性，初始稠度较高，稠化过渡时间长。适用于深水低温表层套管的固井施工。低温低密度高强水泥浆体系低温低密度高强水泥浆体系 4. 4. 典型水泥配方性能典型水泥配方性能 配方：100%水泥+20%PC-P61+4.8%PC-F41L+5%PC-G83L+3%PC-A90L+ 0.35% PC-X61L +63.33% SW密度(g/cm3)温度()初始稠度(Bc)稠化时间(h:min)游离液(%)API失水量(ml)1.4530/20355:19036六速读数（30养护1h）60030020010063240155121824737抗压强度/24h,MPa510152025300/24h3.7/48h1.9/24h7.9/48h5.06.29.511.4常用前置液体系常用前置液体系 2. 2. 常用隔离液体系常用隔离液体系lPC-S23SPC-S23S隔离液体系隔离液体系: : PC-S23S隔离液能很好提高液相粘度，有效隔离钻井液与