深井低密度水泥漿體系的研究

張美琴

【摘要】根據(jù)深井低密度水泥漿體系的設(shè)計(jì)思路，結(jié)合材料、試驗(yàn)設(shè)備和試驗(yàn)方法，并對(duì)深井低密度水泥漿體系性能評(píng)價(jià)，完善低密度水泥漿體系。

【關(guān)鍵詞】固井技術(shù) 低密度水泥漿體系 深井

隨著油氣田勘探開發(fā)向深井、超深井發(fā)展，目的層地質(zhì)條件的復(fù)雜性給固井工程帶來了許多困難和挑戰(zhàn)，尤其是長(zhǎng)封固段低壓易漏井固井，不僅要求水泥漿密度低，而且要求水泥漿緩凝劑具有優(yōu)異的耐高溫能力和適應(yīng)大溫差高強(qiáng)度的性能。而低密度水泥漿體系正式伴隨著這樣的難題，逐漸完善發(fā)展，要改善解決該類井的固井技術(shù)難點(diǎn)和固井質(zhì)量，就必須要進(jìn)一步完善低密度水泥漿體系。為此，在了解國(guó)內(nèi)外深井低密度水泥漿體系的現(xiàn)狀和發(fā)展的基礎(chǔ)上，結(jié)合我們勝利油田的具體情況，本著節(jié)約成本并提高固井質(zhì)量的需求，進(jìn)一步優(yōu)化完善我們的深井低密度水泥漿體系。

1深井低密度水泥漿體系的設(shè)計(jì)思路

深井低密度水泥漿體系要求水泥漿在高溫下具有密度低、稠化時(shí)間易調(diào)、失水量低、穩(wěn)定性好、強(qiáng)度高等性能，并且減輕材料、石英砂、微硅、高溫降失水劑、高溫緩凝劑等外加劑的配伍性好，因此，深井低密度水泥漿體系的設(shè)計(jì)關(guān)鍵是水泥外加劑的優(yōu)選和水泥漿性能的調(diào)整。目前主要解決深井低密度水泥漿失水性能差、穩(wěn)定性差、強(qiáng)度低等的問題，最終通過開展相關(guān)試驗(yàn)及優(yōu)化體系配方達(dá)到在高溫條件下，失水量低、穩(wěn)定性好、強(qiáng)度高、稠化時(shí)間易調(diào)等性能，使該深井低密度水泥漿的性能滿足深井超深井高溫防漏高強(qiáng)度的需求。

2材料、試驗(yàn)設(shè)備和試驗(yàn)方法

2.1材料和主要設(shè)備

主要材料：山東勝濰G級(jí)油井水泥；中空；石英砂；微硅；高溫降失水劑；高溫緩凝劑。主要設(shè)備：高溫高壓稠化儀；高溫高壓養(yǎng)護(hù)釜；高溫高壓失水儀；水泥石抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)。

2.2試驗(yàn)方法

按照API標(biāo)準(zhǔn)制備水泥漿，進(jìn)行性能測(cè)試。

3深井低密度水泥漿體系性能評(píng)價(jià)

3.1失水性能評(píng)價(jià)

調(diào)整水泥漿中高溫降失水劑的加量測(cè)定水泥漿在135℃/6.9MPa條件下的失水量結(jié)果見表1。水泥漿配方為山東勝濰G級(jí)油井水泥+20%中空+30%石英砂+5%微硅+降失水劑+高溫緩凝劑+水，水泥漿的密度為1.40 g/cm³。從表1中可以看到：水泥漿的失水量誰著高溫降失水劑加量的加大而降低。因此，通過調(diào)整高溫降失水劑的加量可以滿足不同失水量設(shè)計(jì)要求的水泥漿體系的配制。

3.2高溫穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

經(jīng)過一系列的水泥漿調(diào)配試驗(yàn)，利用顆粒級(jí)配的原理來逐步優(yōu)化水泥漿體系，深井低密度水泥漿體系的穩(wěn)定性得到了有效的改善，能滿足現(xiàn)場(chǎng)施工要求。

注：配方1為25%中空+20%石英砂+15%微硅+15%低密+2.0%降失水劑+高溫緩凝劑+水；配方2為25%中空+20%石英砂+15%微硅+15%低密+2.0%降失水劑+高溫緩凝劑+0.5%懸浮穩(wěn)定劑+水

從表2中可以看出，深井低密度水泥漿具有良好的高溫穩(wěn)定性，加入懸浮穩(wěn)定劑可以提高水泥漿的穩(wěn)定性，尤其是溫度更高時(shí)。

3.3水泥石強(qiáng)度性能評(píng)價(jià)

提高深井低密度水泥石的強(qiáng)度是關(guān)鍵的一步，通過優(yōu)選外摻料以及對(duì)外摻料加量的不同組合，尋找規(guī)律，提高水泥石致密度，從而提高水泥石的強(qiáng)度。

從表3中可以看出，改變外摻料的加量對(duì)水泥石強(qiáng)度的影響是很明顯的，相對(duì)于國(guó)產(chǎn)的中空，3M中空更能提高水泥石的強(qiáng)度。

4結(jié)論

經(jīng)過對(duì)深井低密度水泥漿體系的優(yōu)化試驗(yàn)，完善了該水泥漿體系的性能，使其具有失水量低，流動(dòng)性好，穩(wěn)定性好，稠化時(shí)間可調(diào)，水泥石強(qiáng)度較高等特點(diǎn)，綜合性能良好。國(guó)內(nèi)深井低密度水泥漿與國(guó)外相比仍存在一定的差距，建議進(jìn)一步加強(qiáng)深井低密度水泥漿體系的研究。