O cemento é un material cementoso hidráulico, que se divide en cemento común e cemento para pozos petrolíferos. O cemento ordinario, tamén coñecido como cemento de construción, figura nas normas ASTM, mentres que o cemento para pozos de petróleo figura nas normas API. A diferenza fundamental entre o cemento para pozos de petróleo e o cemento común é que o cemento para pozos de petróleo ten unha composición química e mineral estritas e non se permite engadir outros materiais excepto xeso dihidratado de 3% a 6% durante a produción. Esta sección introduce principalmente a composición química, a calidade e o tipo de cemento para pozos petrolíferos e algúns coñecementos básicos na produción e aplicación.
1. Composición química
A calidade do cemento está determinada principalmente pola súa composición química, e os métodos analíticos avanzados abriron o camiño para obter a composición química do cemento. A táboa 1.2.1 enumera os principais compoñentes químicos do cemento HSR grao G. Como se desprende dos datos da táboa, o cemento Portland inclúe
Os compoñentes principais: aluminato tricálcico C3A (3CaO A1203) aluminato férrico tetracálcico C4AF (4CaO A1203 Fe203) silicato tricálcico C3S (3CaO SiO2); silicato dicálcico C2S (2CaO SiO2). Mediante o exame microscópico de cada fase, as partículas de clinker conteñen 4 compoñentes minerais (o clinker representa o 95 % do cemento total):
(1) Silicato tricálcico C3S (3CaO SiO2): é un cristal poligonal, que representa o 50-60 % da superficie.
(2) Silicato dicálcico C2S (2ca0 Sio2 ): Os cristais redondos representan -10-25% da superficie. A cantidade total dos dous silicatos de calcio anteriores (tricálcico e dicálcico) supón o 75 %.
(3) Aluminato férrico tetracálcico, C4AF (4CaO A1203 Fe203): A estrutura de poros fórmase arredor dos dous silicatos anteriores. (4) Aluminato acicular C3A (3CaO A1203), que tamén pertence á estrutura de poros.
Os dous silicatos representan o 75 % da cantidade total de cemento, e a cantidade total de C4AF+C3A representa o 25 % dos minerais do cemento.
2. Calidade, clasificación e aplicación do cemento para pozos petrolíferos
2.1 Calidade e clasificación do cemento para pozos petrolíferos
Dado que as condicións de fondo do pozo das operacións de cementación son completamente diferentes do ambiente terrestre dos proxectos de construción, as normas chinesas ou as especificacións API estipulan unha clasificación e clasificación especiais segundo a composición química e a composición mineral para adaptarse a diferentes profundidades de pozo e condicións de fondo de pozo. Actualmente, as especificacións API e as normas chinesas dividen o cemento para pozos de petróleo en oito graos: A-H, que son axeitados para diferentes profundidades, temperaturas e presións de pozos.
O mesmo nivel de cemento para pozos de petróleo divídese en: normal (O) C3A<15% resistencia media aos sulfatos (MSR C3A≤8%, SO2,3% alta resistencia aos sulfatos (HSR C3A≤ 8%, C4AF+2C3A24% para mostrar a súa capacidade para resistir o ataque dos sulfatos.
Todos os niveis de cemento para pozos de petróleo son axeitados para diferentes condicións de pozo. Só hai un tipo común. A composición química e a finura son similares ao tipo ASTMC150 I. É axeitado para operacións de cementación superficial sen requisitos especiais. Úsase máis nos campos petrolíferos de Daqing, Jilin e Liaoning no meu país. O sistema de suspensión de cemento preparado tamén é relativamente sinxelo, - xeralmente, o cemento para pozos de petróleo de grao A pódese mesturar con auga no lugar en proporción, - ás veces pódese engadir unha pequena cantidade de aditivos, como coagulantes, segundo as necesidades.
O grao B ten unha resistencia media aos sulfatos (MSR) e unha alta resistencia aos sulfatos (HSR). A composición química e a finura do tipo de resistencia media de grao B son similares á ASTMC150 tipo II. O tipo de alta resistencia de clase B é semellante ao ASTMC150 tipo V. En xeral, é adecuado para operacións de cementación superficial que requiren resistencia aos sulfatos e non se utilizou no meu país actualmente.
O grao C, tamén coñecido como cemento Shanjing de resistencia temperá, ten tres tipos: tipo ordinario (O), tipo de resistencia media aos sulfatos (MSR) e tipo de resistencia alta aos sulfatos (HSR). A composición química e a finura do tipo ordinario (O) Similar á ASTMC150 Tipo III. Xeralmente axeitado para operacións de cementación de pozos pouco profundos que requiren resistencia temperá e resistencia aos sulfatos. Coa súa baixa densidade e alta resistencia, o cemento para pozos de petróleo úsase no selado de pozos de petróleo e gas pouco profundos e na preparación de puríns de cemento de baixa densidade. Ambos teñen grandes vantaxes, pero Zhoujing do meu país está afeito a usar cemento para pozos de petróleo de grao G no deseño de fórmulas, o que limita o uso de cemento para pozos de petróleo de grao C, e case non se usa no meu país.
O grao D, o grao E e o grao F tamén se coñecen como cemento Shanjing retardado. Con resistencia media aos sulfatos (MSR) e alta resistencia aos sulfatos (HSR). Xeralmente indicado para operacións de cementación en pozos de profundidade media e pozos profundos. O cemento para pozos de petróleo de grao D é amplamente utilizado no campo petrolífero do norte de China e no xacemento de Zhongyuan no meu país. Debido a que é necesario controlar o clinker de cemento cunha composición mineral específica para cumprir os requisitos do índice do cemento Shanjing de grao D, o proceso complexo é difícil de controlar e o custo é alto. Ademais, o cemento de pozo de petróleo de grao D pódese substituír engadindo retardador ao cemento de pozo de petróleo de grao G de grao H. O proceso é relativamente sinxelo, polo que nos últimos anos, o uso de cemento para pozos de petróleo de grao D tamén está a diminuír gradualmente. ―No noso país non se informou de cemento para pozos petrolíferos de grao E de grao F. Os cementos para pozos de petróleo de clase H chámanse cementos para pozos de petróleo básicos, con resistencia media aos sulfatos (MSR) e alta resistencia aos sulfatos (HSR). Pódese mesturar con aditivos e aditivos e é axeitado para a maioría das operacións de cementación. Os sistemas de puríns de cemento tamén son diversos
O cemento para pozos de petróleo de grao G de grao H pódese combinar con materiais de baixa densidade (cinsa volante, perlas flotantes, bentonita, etc.) para preparar un sistema de lodo de cemento de baixa densidade para selar formacións propensas a fugas a baixa presión. ; pódese formular con aditivos para formar un sistema de purín de cemento de densidade convencional, usado para o selado de pozos convencionais, e pódese combinar con mesturas de materiais pesados (po de pedra fina, po de mineral de ferro, etc.) para formar un pozo de alta densidade. sistema de purín de cemento - usado para o selado de pozos profundos e pozos de gas de alta presión. Entre eles, o cemento para pozos de petróleo de grao G é o máis grande do meu país e a maioría dos fabricantes utilízano en varios campos petrolíferos do meu país. O cemento de pozo de petróleo de grao H é máis groso que o cemento de pozo de petróleo de grao G e a relación auga-cemento é menor. A densidade da suspensión de cemento é de aproximadamente 1,98. É máis axeitado para o sistema de purín de cemento de alta densidade para selar pozos de gas a alta presión. No campo petrolífero de Tarim do meu país Usa máis.
2.2 Aplicación de cemento para pozos petrolíferos
Produción e subministración de cemento para pozos petrolíferos con calidades e tipos estándar ou especificados. A continuación, o usuario selecciona a relación auga-cemento ou a mestura segundo as condicións do fondo do pozo e mestúrao no lugar coa suspensión de cemento e, a continuación, realiza a operación de cementación. Cando se utiliza cemento para pozos de petróleo que cumpra as especificacións API ou as normas nacionais, o deseño da fórmula da suspensión de cemento debe realizarse segundo o método de proba de simulación API ou o método de proba de aplicación. Só cunha boa forza de cementación da carcasa pode garantir a seguridade da construción de cementación, mellorar a calidade da cementación, manter o efecto de selado permanente e evitar a canalización e migración de petróleo, gas e auga.
< /p>
(1) Tamén se require a demanda de auga, a densidade de lodos de cemento e a taxa de produción de lodos de cemento para pozos de petróleo en todos os niveis.
(2) Para formacións costeiras, pantanos, con sal e formacións de auga corrosivas, debe utilizarse cemento de alta resistencia ao ácido sulfúrico.
(3) Para envolturas superficiais ou pozos pouco profundos, para acurtar o tempo de curado, pódese utilizar o grao A ou B; para pozos profundos pódense usar as calidades DE e F; para pozos de gas de alta presión, o cemento grao H pódese mesturar cun axente de ponderación. Cemento de alta densidade; se se precisa cemento de baixa densidade, úsase principalmente cemento de grao C ou G;
