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API油井水泥级别和类型（表2-1 ）
级别
类型 普通型 中抗硫酸盐型 高抗硫酸盐型
备注
A
√
×
×
普通水泥
B
×
√
√
抗硫水泥
C
√
√
√
具有高早期强度
D
×
√
√
适于中温条件
E
×
√
√
适于高温条件
F
×
√
√
适于超高温件
G
×
√
√
基本油井水泥
J
×
√
√
基本油井水泥
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注：表中“√”表示有此类水泥，“×”表示无此类水泥
❖ 2、由于水泥收缩效应形成真空，将吸收井壁泥饼中的水分。 泥饼脱水后，失去了对地层的密封和穿压作用，渗透性增大， 成为油，气进入井内的通道。在现场施工中，为减少上述影 响，采用分段使用不同凝固时间的水泥，既一段采用缓凝水 泥，一段采用普通水泥，一段采用催凝水泥（称“三凝水 泥”）。这样，可以调节全井各井段水泥的凝固时间，使其 凝固时间大致趋向一致，以消除水泥收缩效应的影响。
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❖ 水泥浆密度是单位体积内所含的水泥浆 的质量。对配制水泥浆的要求是在不能压漏 地层的同时还要保证水泥石的强度和水泥浆 的流动性。随着水泥的不断水化，水泥浆不 断变稠，直至失去流动性。为了保证挤水泥 施工安全，能将水泥浆泵送到井内环形空间 的预定位置，水泥浆必须在一定的时间内保 持其流动性。
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水泥凝固及影响因素
❖ 水泥与水混合后发生的变化非常复杂。当水泥与 适量的水混合成水泥浆时，先发生一系列的水泥颗 粒和水泥矿物的化合及水化现象。
❖ 其中最快的是水解作用，其变化过程为热反应。 由于水化作用，使水泥浆中产生以水硅酸钙为主要 成分的胶体，随着水化作用的进行，胶体不断增多 并逐渐凝集变稠。同时，在胶体中产生形成水泥石 的新化合物，逐渐在非晶质胶体中开始呈现微粒晶 体并逐渐硬化，使水泥浆失去流动性。水泥浆失去 流动性，但尚未获得强度的过程叫水泥浆的凝固过 程。在这一过程中，当水泥浆开始变稠并部分失去 塑性时，称为初凝。
❖ 又如加入石棉纤维，可配置成纤维水泥浆，这种 水泥浆对于封堵串槽有很重要的作用。但是，必须 强调指出的是，不管使用那种化学试剂和添加剂， 均应在实验室作好实验，取得现场优良的实验数据 后在用于现场施工。
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水泥收缩效应
❖ 水泥浆在稠化和凝固过程中，水泥与水的总体积（绝对 体积）要变小。这种现象称为水泥的缩水效应。水泥收缩效 应对油井的影响有两点：
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❖ 当水泥浆完全失去流动性并可承担一定 压力时，称为终凝。当终凝完毕后，水泥浆 硬化成石，水泥的凝固过程，除受本身物理， 化学因素影响外，也受到外部物理，化学因 素的影响。主要是温度,压力和各种化学添加 剂的影响。水泥的凝固时间随着温度的增加 显著缩短，初凝的时间也随着压力的增加显 著缩短。这两项因素给深井施工造成一定的 困难.初凝时间随时间压力变化如表2-2所列
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❖ 目前国内外使用的油井水泥主要是硅酸 盐水泥，是由水硬性硅酸钙为主要成分，加 入适量石膏和助磨剂，磨细制成的产品。干 水泥与水混合而成水泥浆。而油井出水的封 堵主要靠的是把水泥浆挤入地层和井筒内， 水泥浆凝结硬化后形成的水泥石（在井下生 产套管的环形空间内）封死油层。
❖ 在固井和封堵等一些作业中，为了适应 不同井深的需要和防止地层流体中的硫酸盐 对水泥石的腐蚀，有多种级别和不同类型的 （表2-1）油井水泥可供选取。
注水泥施工工艺
华北油田公司第三采油厂 郝建
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1
一、前言
❖ 注灰工艺是将一定量的水泥浆替到套管 内或井眼的某一部位，使其形成满足注采需 要的新的人工井底或满足工艺过程的临时封 闭某井段的工艺技术，由于其施工工艺简单 成本低廉且有效期长，在井下作业中被广泛 应用。
❖ 注灰绝对避免“插旗杆”“灌香肠”的工 程事故。
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压力变化对水泥初凝时间的影响
（表2-2）
大气压（公斤\厘米m2）
初凝时间
1
100
比一个大气压时缩短10％
200
比一个大气压时缩短15～40％
300
比一个大气压时缩短35～40％
400
比一个大气压时缩短45～52％
500
比一个大气压时缩短55～60％
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添加剂的影响
❖ 由于施工的特殊要求，有时需要 在水泥浆中加 入某些添加剂。如石膏，硫酸铁，丹宁酸，及表面 活性剂等均能起到缓凝作用。水泥浆中加入其它物 质会使其他性质发生变化。如加入泥浆,可配置成胶 质水泥，它的漏失量很小。
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二、油井水泥
❖ 油井水泥是油气井固井工程中的主要材料之一， 是油水井封堵的主要材料。由于在油水井封堵中要 把水泥浆送到几百米或上千米的井下，井下的温度 又随着井深的变化而变化，而水泥浆的各种性能又 与温度压力密切相关，因此对油井水泥及由油井水 泥所配制的水泥浆的性能都有严格的要求。
❖ 在油田井修井工作中，挤、注油井水泥是一种 经常使用且行之有效的方法。了解与掌握它的特性， 施工要求，对提高修井质量，降低施工成本都具有 很重要的意义。
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缓凝剂的影响
❖ 在现场施工中，经常使用的缓凝剂常为亚硫 酸酒精废液（既CCB）。加入量为干水泥重 量的2-3所列。
❖ 表2-3加入压硫酸酒精废液后水泥浆性能变化
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压硫酸酒精废液后水泥浆性能变化
表2-3
序 号
式样
水 灰 比
试验 流动度 相对 温度 （厘米） 密度
凝固时间 时:分
❖ 1、由于深部油层温度较上部油层的温度高，所以深部水泥 先发生收缩效益，较早地形成真空，从油层内吸收油，气。 到深度被高压油，气饱和后，油气便沿着上部温度较低，凝 固较满的水泥上升在水泥中形成油，气流动通道，造成管外 环行空间油气外冒或喷出如遇有压力低而渗透性高的地层， 则油，气可以直接侵入该层，形成隐性串通。
初凝 终凝
拉力强度 （公斤/厘米m2）
24小时 48小时
1 原浆
2:1 90 18.5 1.79 1:53 2:23 11-26
6
❖ 对水泥浆稠化时间的要求是，注水泥能在稠 化时间内完成，并包含有较大的安全系数。 反过来，当水泥浆的稠化时间确定后，整个 注水泥施工必须在规定的时间内完成，否则 易导致不能把水泥浆完全注入套管而发生注 水泥的施工事故。
❖
一般情况下，为了既保证水泥石的强度
又保证水泥浆的流动性，配制水泥浆的密度
通常为：1.80～1.90g/cm³