一、漂珠在低密度油井水泥中的利用

　　隨著(zhù)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(kāi)發(fā)作出不懈的努力。我國同樣也做出許多新貢獻，先后在許多油、氣井工程中實(shí)際應用上取得了一些經(jīng)驗。當然，有些方面還有待改進(jìn)。

　　(一)固井工程與低密度油井水泥

　　在油氣田的勘探與開(kāi)發(fā)中，為了防止表土坍塌，建立了鉆井液循環(huán)系統，以克服鉆井中遇到的井塌、漏失、氣竄等復雜情況。封隔已鉆穿的油、氣、水層段，達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(lái)，為油、氣的開(kāi)采建立鋼鐵的井筒。這種將套管下至預定深度，用水泥車(chē)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稱(chēng)為固井。

　　由于純水泥漿是由水泥車(chē)泵送入套管至井底后，再從環(huán)形空間上返到預定深度，水泥漿柱隨著(zhù)套管的深度承受著(zhù)愈來(lái)愈高的溫度和壓力，因此，這就要求油井水泥具有顆粒微細、漿體初始稠度(從配漿開(kāi)始15~30min內水泥漿的粘滯力)低、稠化時(shí)間(水泥漿處于可以泵送的狀態(tài)的時(shí)間)、水泥石早期(8~24h)強度高等基本的特殊性能。

　　同時(shí)由于在固井工作中，將純水泥采用常規水灰比配制成的漿體，其體積密度一般都大于1.85g/cm3，當這種漿體注入井下時(shí)，具有裂縫、孔洞的巖層、地層壓力系數很低，或由于封固段超長(cháng)達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，達不到預期填充高度，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(shí)，如何研制、應用低密度油井水泥(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(gè)突出問(wèn)題，其技術(shù)要求大致歸納如下：①克服地層壓力系數低，水泥漿柱高，壓力增大產(chǎn)生井漏，導致水泥面低返，封固長(cháng)度不符合采油等現象;②平衡地層壓力、延緩水泥漿“失重”時(shí)間，防止油氣“竄出”;③降低主要儲層的水泥漿失水量，保護油氣層、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，保護套管，延長(cháng)油井壽命;⑥填充非主要環(huán)形空間，節約水泥，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，我國油井水泥標準于1988年參照美國石油學(xué)會(huì )APISPEC10-86《油井水泥材料和試驗》標準，修訂成九個(gè)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(lèi)別，但仍不足以解決固井工程中的不同要求。因此，在固井時(shí)除需要選擇適當級別和類(lèi)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(shí)間調節劑(促凝劑和緩凝劑)、改變水泥漿流動(dòng)性的外加劑(分散劑或稱(chēng)減阻劑)、控制水泥漿失水性的外加劑(降失水劑)、水泥漿密度的調節劑(減輕劑和加重劑)、提高水泥石熱穩定性的外加劑等。

　　我國低密度油井水泥研究起步較晚，但20世紀80年代以后發(fā)展速度較快，現按所用減輕劑材料，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。當水灰比為0.8~1.10時(shí)，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(chǎng)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80年代末，大港油田將粉煤灰添加進(jìn)G級水泥中，使漿體密度降至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(wèn)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的水泥漿的漏失問(wèn)題。

　　1984年，遼河油田將漂珠添加在錦西水泥廠(chǎng)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年共應用623井次，使用漂珠達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(wèn)題，遼河油田稠油熱采井防漏問(wèn)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定性，應盡可能選擇粒徑小的漂珠，更為關(guān)鍵的是，應使水泥漿具有合適的粘度。亦可采用外加劑來(lái)限制漂珠的上浮速度。

　　為降低漂珠低密度油井水泥的成本，應采用較低價(jià)的空心沉珠(其密度接近于1g/cm3)，以取代高價(jià)漂珠的應用，首先可在漏失井中使用。若能通過(guò)機械分選，分選出高強度漂珠，則可在深井中應用。

　　為迅速發(fā)展我國石油工業(yè)，滿(mǎn)足固井工程需要，開(kāi)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(wèn)題，隨著(zhù)科學(xué)的技術(shù)的發(fā)展，一定會(huì )在今后的不斷實(shí)踐中獲得到解決。