美國研制油井水泥減輕劑過程是一個(gè)漸進(jìn)的過程。 早在20世紀(jì)40年代,美國開始用粉煤灰作油井水泥的減輕劑,至1965年在固井工程中已有年用粉煤灰13萬t的記錄。其時(shí),水泥漿體采用絕對體積比,粉煤灰與水泥之比為1:1;如改為質(zhì)量比,則為37:47。在該配比中摻入少量膨潤土或粘土,以提高漿體的流動(dòng)度和保水性,但在漿體中,膨潤土之類的混合料必須攪拌均勻,方可保證質(zhì)量。
當(dāng)時(shí),美國配制的純硅酸鹽水泥漿體的密度一般為1.87g/cm3,而用粉煤灰作減輕劑的水泥漿體的密度則為1.69g/cm3,已能適應(yīng)一般固井工程的需要。 美國石油學(xué)會(huì)也曾經(jīng)頒布油井水泥用粉煤灰標(biāo)準(zhǔn)。
1973年,美國又開始研制利用粉煤灰中空心漂珠作減輕劑,來減輕油井水泥漿體的密度,至1980年獲得成功。Halliburton公司曾提出以粉煤灰中“高強(qiáng)空心漂珠”(Hishstrength microspheres)作水泥減輕劑,其配制的水泥漿體的密度低達(dá)0.9~1.10g/cm3,幾乎只有純水泥漿體密度值的一半,堪稱超低密度,次年獲得“空心漂珠低密度油井水泥”專利。