程启翱
富蕴天山水泥有限责任公司， 新疆 836100
摘 要: 用微硅漂珠复合低密度体系，利用漂珠和微硅，从而设计出性能好的低密度水泥浆体系，而且微硅颗粒小能够充填在漂珠和水泥颗粒之间的空隙，正好符合颗粒级配原理。同时验证漂珠的掺加量对降低水泥浆的密度成正比的关系，以及对水泥强度的影响
关键词: 颗粒密度;油井水泥;颗粒直径;漂珠;硅灰
引言：
随着石油钻井地不断发展，钻井数量越来越多，井内岩层千
变万化松散、裂隙层，异常低压层，吸水膨胀层等等，尤其是漏失层和低压地层给固井工作带来相当大的难度。在这样的地层固井施工必须使用低密度水泥浆体系。目前低密度水泥浆体系使用较多的主要分为三大类型，即漂珠低密度水泥浆体系、粉煤灰低密度水泥浆体系和MTC体系。
1.低密度油井水泥的技术性能：
水泥浆密度能降为1.25g/cm3—1.60g/cm3，水泥石的抗压强度大于5Mpa（60℃养护8小时）。
2.选择依据
漂珠颗粒密度只有0.7g/cm3左右，颗粒直径大（平均粒径150～250μm），在水泥浆中会产生大于自身重力的浮力而上浮，使水泥浆体系失稳产生分层，固井时会造成封固段上部封固不良。微硅的平均颗粒直径0.15um，远比水泥和漂珠小，所以微硅有巨大的比表面积（15～25m2/g），因而与水泥混合时需要大量的水来润湿其表面，对水灰比的敏感性较强，加量与降低密度的效率也受到限制。采用微硅漂珠复合低密度体系正是利用漂珠和微硅各自的优点，而且又能互相克服对方的缺点，从而能设计出性能好的低密度水泥浆体系，而且微硅颗粒小能够充填在漂珠和水泥颗粒之间的空隙，正好符合颗粒级配原理。
3．选用的原材料
1）选用本厂G级中抗油井水泥要求：60℃常压强度大于14.5MPa、初稠小于16BC、稠化时间在100-110分钟的G级中抗油井水泥。
2）选用漂珠要求：容重383Kg/m3 。
3）选用硅微粉要求：容重261.6Kg/m3 SiO2：90±1％。
漂珠和硅微粉化学成分：（表１）
.png)
4．试验方法：
按照GB10238-2005规定的方法，测定水泥的稠化时间、38、60℃8小时强度、游离水。
5．试验方案设定：
.png)
0.44水灰比的情况下漂珠的掺加量与浆体密度的关系（表３）
竖轴为浆体密度（g/cm3）横轴为漂珠掺加比例（％）
6.试验结果分析：
由表２可见，漂珠的掺加量对降低水泥浆的密度成正比的关系，随着漂珠的掺加量的增加，水泥浆的密度下降。但着漂珠的掺加量的增加，水泥石的常压60℃养护8小时抗压强度下降幅度较大。
通过以上５个试验方案的试验，２号方案的试验，水泥浆密度在1.60g/cm3 水泥石的常压60℃养护8小时抗压强度大于5Mpa。符合低密度油井水泥的技术要求。
7．结论：
1）提高低密度水泥体系的整体性能的有效途径是优化水泥与低密度充填材料之间的粒度分布，使材料之间的堆积比例达到最大，减少材料颗粒之间的空隙，从而降低水灰比。
2）研究的漂珠微硅低密度水泥体系最低密度1.60g/cm3,8小时强度超过10Mpa。
参考文献：
1. BHARJ TARSEM SINGH[印度] 《水泥新技术》
2. 蒋尔忠 崔源声 《面向可持续发展的水泥工业》 化工出版社