硅酸盐水泥调剖剂粒度分形维及其与封堵性能的关系评价.pdfVIP

2014年 9月 西安石油大学学报 (自然科学版) Sep．2014 第29卷第5期 JournalofXianShiyouUniversity(NaturalScienceEdition) V01．29No．5 文章编号：1673-064X(2014)05-0093-04 硅酸盐水泥调剖剂粒度分形维及其 与封堵性能的关系评价 吴天江 ，平郁才。，赵燕红4 (1．长庆油田油气工艺研究院，陕西 西安710018；2．低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，陕西 西安 710018； 3．中国石油长庆油田分公司 第三采油厂，宁夏银川 750006；4．西安长庆化工集团有限公司 研究所，陕西 西安 710018) 摘要：基于粗集料粉体颗粒的Fuller堆积模型及分形理论，评价 了4种硅酸盐水泥调剖剂实测和模 型计算的粒度分布分形维及其与封堵性能的关系。结果表明，测试粒度分布与Fuller法计算结果 均有偏差，粗颗粒比细颗粒的含量高。测试的4种样 品粒度分布分形维2．0794～2．2333．小于 Fuller法计算结果拟合得到的分形维数2．6。4种样品空隙率62．46％ ～65．O1％，固化抗压强度 22．1—25．5MPa，硅酸盐水泥调剖剂颗粒粒度分布分形维数越大，其空隙率越小，颗粒堆积结构越 紧密，固化后的抗压强度越高，调剖的封堵能力和抗后续注入水冲刷能力越强。调剖工程设计 中， 可将测算的粒度分布及分形维数作为硅酸盐水泥调剖剂种类选择、封堵性能评价的参考依据。 关键词：硅酸盐水泥调剖剂；粒度分布分形维；封堵性能；抗压强度 ；空隙率 中图分类号 ：TE358 ．3；TQ172．7 文献标识码 ：A 硅酸盐水泥类调剖剂因其来源广泛、价格低廉、 堆积状态有很大关系，通过调整水泥粉体粒度分布 封堵能力强等特点被广泛应用于油田堵水调剖领 能够有效提高其固化强度，即调剖的封堵性能。本 域 ¨ 。调剖主要通过水泥固化强度及其粗集料物 文基于Fuller曲线法和分形理论探讨 了复合硅酸盐 理充填地层孔隙空间达到封堵的目的。硅酸盐水泥 水泥调剖剂的粒度分布规律，考察其粒度分形维与 注入地层后，在水流携带作用下选择性进入不同尺 其封堵性能的关系，对调剖设计中复合硅酸盐水泥 度的喉道，经过运移、反应、堵塞等在地层中反复作 种类选择及粒径优化具有参考作用。 用后形成封堵屏障，使后续水流转向，最终达到改善 1 Fuller法基本原理 水驱剖面、提高波及体积的目的，一定程度上克服了 凝胶类调剖剂地下成胶难控制、凝胶性能难掌握等 基于最大密度 曲线理论的 Fuller法是 目前石 缺陷。硅酸盐水泥粉体是由不连续的微粒构成，其 材、颗粒等粗集料的级配设计与分析的有效方法之 一 固化强度主要依赖于化学组成、矿物含量、粉体粒度 。 该方法广泛应用在砂浆、水泥、混凝土、凝胶材 分布等。 料等评价中。Fuller法认为固体颗粒按粒度大小， 目前，对硅酸盐水泥调剖剂的注入设计，主要通 有规则地组合排列，粗细搭配，可 以得到密度最大、 过评价固化后的封堵性能来优化反应物的配比和浓 空隙最小的混合料。硅酸盐水泥调剖剂正是利用固 度，而对水泥颗粒粒径大小、分布、堆积状态与封堵 化后微颗粒的紧密堆积形成 良好的胶砂强度，最终 性能的关系的研究和报道甚少。大量研究和实践证 进行优势窜流动态的有效封堵。因此，硅酸盐水泥 实，水泥类固化强度与水泥粉体颗粒在拌水之前的 调剖剂颗粒粉体的堆积特征