地熱井地熱水泥的概念

  為使地熱發(fā)電站長(cháng)期安全地運行，固井時(shí)，地熱井內的井壁和管套之間的環(huán)形空間必須均勻地填充固井水泥，水泥漿應良好地硬化，并長(cháng)期保持所規定的強度。

 

  目前地熱水泥還沒(méi)有相當于 API(美國石油協(xié)會(huì ))油井水泥的標準?，F在用于地熱井的固井水泥主要是按照 API 標準生產(chǎn)的 A 級或者 G 級水泥。以下按照API 標準 10A 將水泥分為以下幾個(gè)級別，對于各類(lèi)水泥都規定了溫度范圍和應用條件：

 

  A級—溫度至76.7℃，無(wú)特殊性能要求。

 

  B級—溫度至76.7℃，屬中熱水泥，分為中抗硫酸鹽（MSR）和高抗硫酸鹽（HSR）型。

 

  C級—溫度至76.7℃，屬早強水泥，分為普通、中抗硫酸鹽和高抗硫酸鹽型。

 

  D級—溫度在76.7℃~127℃，用于中溫中壓條件，分為中抗硫酸鹽和高抗硫酸鹽型。

 

  E級—溫度在76.7℃~143℃，用于高溫高壓條件，分為中抗硫酸鹽和高抗硫酸鹽型。

 

  F級—溫度在76.7℃~160℃，用于超高溫高壓條件，分為中抗硫酸鹽和高抗硫酸鹽型。

 

  G，H級—溫度在0℃~93℃，為基本油井水泥，分為中抗硫酸鹽和高抗硫酸鹽型。加入促凝劑和緩凝劑，能適應較大范圍的溫度條件。

 

  J級—溫度在49℃~160℃，僅有普通型。

 

  J 級水泥溫度應用范圍小于 160℃，而對于應用于高溫地熱井的水泥來(lái)說(shuō)，需要經(jīng)受 200℃以上的地熱溫度。在這一溫度下進(jìn)行水泥注漿時(shí)，會(huì )發(fā)生凝結時(shí)間變短及水泥石硬化后強度衰退等問(wèn)題，而且水泥會(huì )受道酸性熱水的侵蝕，因此不能單純地使用包括油井水泥在內的普通波特蘭水泥，必須與在高溫下具有緩凝作用的緩凝劑配合使用或加入硅粉等熱穩定劑。

 

  與高溫油氣井不同，地熱水泥中主要添加硅粉（粒度約為15?m）而不是硅砂（粒度范圍175~200?m），也不使用粉煤灰作為低密度水泥的減輕材料。一般的硅酸鹽水泥加入35%~40%（BWOC，占水泥質(zhì)量的百分比，以下同上）的硅粉，可延長(cháng)固井水泥環(huán)的使用壽命，防止高溫下水泥強度衰退和孔隙度增大。水泥的強度衰退可通過(guò)抗壓強度的降低和滲透率的增加來(lái)測量，如圖2-1所示，高滲透率水泥隨著(zhù)孔隙的增多，容易滲入地層腐蝕性流體，會(huì )進(jìn)一步降低強度，這種情況在150~300℃高溫地熱井中經(jīng)常出現，向硅酸鹽水泥中加入硅粉可有效防止此問(wèn)題的發(fā)生.