锂盐早强剂改善油井水泥的低温性能及其作用机理

doi:10.7623/syxb201101023

石油学报 ›› 2011, Vol. 32 ›› Issue (1): 140-144.DOI: 10.7623/syxb201101023

锂盐早强剂改善油井水泥的低温性能及其作用机理

王成文 1 王瑞和 1 陈二丁 2 彭志刚 3 步玉环 1

1中国石油大学石油工程学院山东青岛 266555； 2中国石化胜利石油管理局钻井工程技术公司山东东营 257064； 3 中国石化胜利石油管理局钻井工艺研究院山东东营 257017

收稿日期:2010-06-11 修回日期:2010-08-15 出版日期:2011-01-25 发布日期:2011-03-23
通讯作者: 王成文
作者简介:王成文，男，1976年1月生，2009年获中国石油大学（华东）博士学位，现为中国石油大学（华东）石油工程学院副教授，主要从事油气井固完井和油田化学方面的研究工作。
基金资助:
国家高技术研究发展计划（863）项目（2006AA09Z340）、教育部博士点基金（20100133120004）和国家科技重大专项（2009ZX05060）联合资助。

Performance and mechanism of the lithium-salt accelerator in improving properties of the oil-well cement under low temperature

WANG Chengwen 1 WANG Ruihe 1 CHEN Erding 2 PENG Zhigang 3 BU Yuhuan 1

Received:2010-06-11 Revised:2010-08-15 Online:2011-01-25 Published:2011-03-23

摘要/Abstract

摘要：

为缩短深水低温固井候凝时间，开展了锂盐早强剂对油井水泥低温水化能力和性能影响的研究。结果表明，锂盐早强剂通过加快水化保护膜破裂使水化诱导期缩短的方式提高油井水泥中C₃S、C₂S 低温水化能力，从而明显缩短油井水泥的低温稠化时间，提高低温抗压强度，并且对水泥浆初始稠度无影响，表现出优异的低温早强功效。锂盐早强剂对油井水泥的水化产物类型无影响，水化产物主要为硅酸钙凝胶、Ca(OH)₂晶体和少量钙钒石AFt晶体，与单纯油井水泥水化产物一致，但水化产物的微观结构较常规水泥石致密。

关键词: 早强剂, 低温, 油井水泥, 作用机理, 固井

Abstract:

To shorten the waiting-on-cement time under deepwater and low temperature cementing conditions,the present paper dealt with the influence of a new lithium-salt accelerator on the low-temperature hydration capacity and property of oil-well cement and showed that the lithium-salt accelerator could enhance the low-temperature hydratability of C₃S and C₂S mineral clinkers by means of speeding up the breakdown of protective membranes and shortening the induction period of hydration.Affecting the initial consistency of cement slurry little,the accelerator could shorten the thickening time of the class-G cement slurry,significantly improve the early strength of set cement at low temperature,and show remarkable virtue of acceleration.The lithium-salt accelerator also hardly affected types of hydration products of oil-well cement and these hydration products were mainly composed of calcium silicate gel,calcium-hydroxide crystals and minor ettringite (AFt) crystals,consistent with the hydration product of pure oil-well cement except for denser microstructures than the conventional cement stone.

Key words: accelerator, low temperature, oil-well cement, mechanism, cementing

王成文王瑞和陈二丁彭志刚步玉环. 锂盐早强剂改善油井水泥的低温性能及其作用机理[J]. 石油学报, 2011, 32(1): 140-144.

WANG Chengwen WANG Ruihe CHEN Erding PENG Zhigang BU Yuhuan. Performance and mechanism of the lithium-salt accelerator in improving properties of the oil-well cement under low temperature[J]. Editorial office of ACTA PETROLEI SINICA, 2011, 32(1): 140-144.

参考文献

[1]赵政璋,吴国干,胡素云,等.全国油气勘探新进展[J].石油学报,2005,26(6):119-125.

Zhao Zhengzhang,Wu Guogan,Hu Suyun,et al.Recent development of global oil and gas exploration[J].Acta Petrolei Sinica,2005,26(6):119-125.

[2]邱中建,方辉.对我国油气资源可持续发展的一些看法[J].石油学报,2005,26(2):1-5.

Qiu Zhongjian,Fang Hui.Some opinions about sustainable development of petroleum resource in China[J].Acta Petrolei Sinica,2005,26(2):1-5.

[3]谢彬,张爱霞,段梦兰.中国南海深水油气田开发工程模式及平台选型[J].石油学报,2007,28(1):115-118.

Xie Bin,Zhang Aixia,Duan Menglan.Engineering mode and platform selection for deepwater oilfield development in South China Sea[J].Acta Petrolei Sinica,2007,28(1):115-118.

[4]王成文,王瑞和,步玉环,等.深水固井水泥性能及水化机理[J].石油学报,2009,30(2):280-284.

Wang Chengwen,Wang Ruihe,Bu Yuhuan,et al.Properties and hydration mechanism of deepwater cementing system[J].Acta Petrolei Sinica,2009,30(2): 280-284.

[5]王瑞和,王成文,步玉环,等.深水固井技术研究进展[J].中国石油大学学报:自然科学版,2008,32(1):77-81.

Wang Ruihe,Wang Chengwen,Bu Yuhuan,et al.Research development of deepwater cementing technique[J].Journal of China University of Petroleum:Edition of Natural Science,2008, 32(1): 77-81.

[6]魏涛,瞿亦斌,黄导武,等.制订固井质量的测井评价标准探讨[J].石油学报,2001,22(5):84-88.

Wei Tao,Qu Yibin,Huang Daowu,et al. Discussion on criteria setting-up of cement evaluation with logging data[J].Acta Petrolei Sinica,2001,22(5):84-88.

[7]Erik B N.Well cementing[M].Netherlands: Schlumberger Educational Services,1990:43-52.

[8]Reddy B R,Crook R J,Waugh B R.Cementing casing strings in deepwater offshore wells:USA,6273191B1 [P].2001-8-14[2010-01-01].http://www.freepatentsonline.com/6273191.pdf.

[9]俞琛捷,莫祥银,邓敏,等.锂离子在混凝土碱集料反应过程中的作用[J].东南大学学报:自然科学版,2009,39(1):127-130.

Yu Chenjie,Mo Xiangyin,Deng Min,et al.Behavior characteristic of lithiumion in alkali-aggregate reaction[J].Journal of Southeast University:Natural Science Edition,2009,39(1):127-130.

[10]Kjellsen K O,Lagerblad B.Microstructure of tricalcium silicate and portland cement systems at middle periods of hydration-development of Hadley grains[J].Cement and Concrete Research,2007,37(1):13-20.

[11]吕鹏,翟建平,聂荣,等.环境扫描电镜用于硅酸盐水泥早期水化的研究[J].硅酸盐学报,2004,32(4):530-536.

Lü Peng,Zhai Jianping,Nie Rong,et al.Investigation on the early stage hydration of Portland cement using environmental scanning electron microscopy[J].Journal of the Chinese Ceramic Society,2004,32(4):530-536.

[12]Makar J M,Chan G W,Esseghaier K Y.A peak in the hydration reaction at the end of the cement induction period[J].Journal of Materials Science,2007,42(4):1388-1392.

[13]王瑞和,姜林林,步玉环.矿渣MTC水化机理实验研究[J].石油学报,2008,29(3):442-446.

Wang Ruihe,Jiang Linlin,Bu Yuhuan.Experimental study on hydration mechanism of slag MTC[J].Acta Petrolei Sinica,2008,29(3):442-446.

[1]	李勇, 纪宏飞, 邢鹏举, 苏义脑, 刘硕琼, 魏风奇. 气井井筒温度场及温度应力场的理论解[J]. 石油学报, 2021, 42(1): 84-94.
[2]	王成文, 王桓, 薛毓铖, 杨乐, 王瑞和, 靳建洲, 李勇. 高密度水泥浆高温沉降稳定调控热增黏聚合物研制与性能[J]. 石油学报, 2020, 41(11): 1416-1424.
[3]	丁士东, 张鑫. 基于修正幂律模型流体的柳叶形扶正器旋流规律及应用[J]. 石油学报, 2020, 41(1): 96-105.
[4]	杨浩. 三轴地应力作用下固井二界面的稳定性[J]. 石油学报, 2019, 40(S2): 152-159.
[5]	刘天乐, 郑少军, 王韧, 孙嘉鑫, 蒋国盛, 张凌, 孙慧翠, 宁伏龙. 固井水泥浆侵入对近井壁水合物稳定的不利影响[J]. 石油学报, 2018, 39(8): 937-946.
[6]	彭志刚, 张健, 冯茜, 郑勇, 刘欢, 焦利宾. 环境响应型聚合物对水泥石抗CO₂腐蚀性能的影响[J]. 石油学报, 2018, 39(6): 703-711.
[7]	徐加放, 丁廷稷, 张瑞, 张振越, 顾甜甜, 程远方, 王志远. 水基钻井液低温流变性调控用温敏聚合物研制及性能评价[J]. 石油学报, 2018, 39(5): 597-603.
[8]	张岩, 刘金城, 徐浩, 牛鑫磊, 秦国红, 曹代勇. 陆相与过渡相煤系页岩孔隙结构及分形特征对比——以鄂尔多斯盆地东北缘延安组与太原组为例[J]. 石油学报, 2017, 38(9): 1036-1046.
[9]	舒秋贵, 罗德明. 宾汉塑性流体中旋流扶正器间距设计方法[J]. 石油学报, 2017, 38(4): 461-467.
[10]	李怀文, 孙涛, 王超, 刘伟, 曹庆平, 许泽涟. 超低温新型树脂涂敷砂及人工井壁防砂技术[J]. 石油学报, 2016, 37(S2): 112-116,149.
[11]	江航, 许强辉, 马德胜, 谭闻濒, 黄佳, 李阳, 陈希, 史琳. 注空气开采过程中稠油结焦量影响因素[J]. 石油学报, 2016, 37(8): 1030-1036.
[12]	严思明, 杨珅, 王富辉, 王永吉, 吴亚楠, 严圣东. 新型耐高温油井降失水剂的合成与性能评价[J]. 石油学报, 2016, 37(5): 672-679.
[13]	邱正松, 毛惠, 谢彬强, 王在明, 邢韦亮, 沈忠厚, 汪胜武, 巨波. 抗高温钻井液增黏剂的研制及应用[J]. 石油学报, 2015, 36(1): 106-113.
[14]	李明, 杨雨佳, 李早元, 程小伟, 郑友志, 郭小阳. 固井水泥浆与钻井液接触污染作用机理[J]. 石油学报, 2014, 35(6): 1188-1196.
[15]	毛惠, 邱正松, 沈忠厚, 黄维安, 钟汉毅. 疏水缔合聚合物/纳米二氧化硅降滤失剂的研制及作用机理[J]. 石油学报, 2014, 35(4): 771-778.

锂盐早强剂改善油井水泥的低温性能及其作用机理

Performance and mechanism of the lithium-salt accelerator in improving properties of the oil-well cement under low temperature

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价