一種適用于新疆塔河油田水泥塞施工的新型水泥漿體系研究

魏海萍(中石化華北石油工程有限公司井下作業(yè)分公司HB-1402固井隊， 河南 鄭州 450000)

一種適用于新疆塔河油田水泥塞施工的新型水泥漿體系研究

魏海萍(中石化華北石油工程有限公司井下作業(yè)分公司HB-1402固井隊， 河南 鄭州 450000)

針對以往水泥漿體系失水性能不穩(wěn)定而造成施工耽擱的情況，本文從提高水泥漿體系性能入手，通過室內(nèi)試驗，研制出一種失水量小、稠化性能可調(diào)的新型水泥漿體系，目的是為滿足新疆塔河油田深井高溫高壓條件下水泥塞施工的要求，這對于提高水泥塞質(zhì)量，降低施工成本，以及便于指導(dǎo)水泥塞施工具有重要意義。通過在TH12265等井的應(yīng)用，成功地解決了深井?dāng)D水泥、打塞難等問題，證明這一體系具有明顯的經(jīng)濟效益和推廣價值。

水泥塞;塔河油田;水泥漿;降失水劑;稠化時間

注水泥塞是井下作業(yè)施工常見的工序，尤其是在油井開發(fā)的中后期。鑒于新疆塔河油田二疊系易漏地層的普遍性，堵漏水泥塞是該區(qū)塊常見的水泥塞類型，另外還會遇到側(cè)鉆塞、完井塞等等。它們都面臨新疆塔河區(qū)塊高溫高壓的特點，這對水泥漿性能提出了更高的要求。注水泥塞施工有其特殊性，需要在特定的時間內(nèi)，連續(xù)完成相應(yīng)的工序，不能出現(xiàn)任何失誤，且影響因素復(fù)雜，一旦出現(xiàn)事故將產(chǎn)生嚴重的后果。

1 水泥漿性能與注水泥塞的關(guān)系

(1)水泥漿密度 配制水泥漿的要求是在不能壓漏地層的同時還要保證水泥石的強度和水泥漿的流動性。配制常規(guī)水泥漿的密度通常為：1．80～1．90g/cm3。鑒于塔河區(qū)塊水泥塞密度使用1．88g/cm3的普遍性，本文研究水泥漿體系均為密度1．88g/cm3。

(2)水泥漿失水性能 水泥漿在注替過程中，如果失水較大，環(huán)空漿體水灰比減小，造成水泥漿密度增加，流動性變差，稠化時間縮短，稠度急劇上升，致使水泥漿注替泵壓增加，嚴重的造成打水泥塞失敗，說明了控制失水對水泥塞施工的重要性。

(3)水泥漿稠化時間 水泥漿調(diào)成之后，隨著水化反應(yīng)的進行，水泥漿逐步變稠，流動性變差。在水泥漿注替過程中水泥漿流動越來越差，直至不能泵入。此時管柱就會固在井筒內(nèi)或者管柱內(nèi)部水泥漿凝固。造成工程質(zhì)量事故。俗稱“插旗桿和灌香腸”。 因此，在注水泥塞施工的全過程必須在水泥漿稠化之前完成，因此對于施工周期長的深井注水泥塞應(yīng)當(dāng)有較長稠化時間的保證。

2 外加劑的優(yōu)選

(1)降失水劑的優(yōu)選 河南衛(wèi)輝生產(chǎn)的G306、G33S、G310是塔河工區(qū)水泥塞施工常用的降失水劑類型，因為體系不同，性能不同，成本固然不同。使用G306降失水劑的水泥漿經(jīng)養(yǎng)護后不能形成均勻的抗失水膜，而是成膜分子糾結(jié)在一起產(chǎn)生類似豆腐渣樣物質(zhì)，導(dǎo)致失水無法控制，而且影響水泥漿的流變性能。G310抗高溫抗鹽降失水劑降失水效果顯著，但是它的加量較大，成本顯著提高。G33S為固體粉末，適用溫度范圍廣(50℃～170℃)，適于從低溫到高溫的各個范圍段，具有一定的抗鹽性能，受水泥種類性能較小。鑒于以上優(yōu)勢，本文選擇G33S作為水泥漿體系研究的降失水劑類型。

(2)緩凝劑的優(yōu)選 基于現(xiàn)場經(jīng)驗，H-1適用于85℃以下的中低溫井，GH-7適用于85℃～120℃范圍的深井，GH-9適用于120℃～180℃范圍的超高溫井。由此可見，GH-7是可以滿足絕大多數(shù)常規(guī)水泥塞的緩凝劑。本文選擇GH-7作為水泥漿體系研究的緩凝劑類型。

3 新型水泥漿體系的組成

根據(jù)新疆塔河油田深井的特點，所優(yōu)選的水泥漿體系配方為：阿克蘇G級油井水泥593g+硅粉207g+(1．5%～2．0%)降失水劑G33S+(1%～2%)分散劑USZ+(0．5%～2．0%)緩凝劑GH-7+(0．1%～0．5%)消泡劑XP-1+44%小區(qū)淡水。

4 不同溫度下緩凝劑的加量研究

塔河區(qū)塊常規(guī)水泥塞對水泥漿性能的要求一般是：析水小于3．5ml，30min失水小于100ml，流動度20～22cm，稠化時間360～420min。

為了研究不同溫度下緩凝劑的加量，首先要確定滿足失水要求的降失水劑G33S的加量。通過室內(nèi)實驗研究，在一定加量范圍內(nèi)，隨著加量的增大失水量減小：當(dāng)G33S加量為1．5%時，93℃條件下失水80ml，加量為2．0%時，失水可控制在50ml以內(nèi)。可見，G33S加量為1．5%時即可滿足水泥漿失水小于100ml的性能要求，下面以此加量為基礎(chǔ)研究不同溫度下緩凝劑的加量。

為滿足稠化時間，隨著溫度的升高緩凝劑的加量隨之加大。下面是通過室內(nèi)實驗確定出的溫度在90℃～120℃范圍內(nèi)緩凝劑加量和稠化時間測定。同時，該水泥漿體系在不同溫度下經(jīng)過24h養(yǎng)護水泥石抗壓強度均能滿足注水泥塞要求。

5 現(xiàn)場應(yīng)用

(1)TH12265 井是塔河油田的一口重點開發(fā)井，完井井深6163．8m。鉆井過程中放空(井段6141．19-6141．39m)，然后井口失返，搶鉆至井深6163．80m，井口出現(xiàn)溢流，隨后用密度1．45g/cm3泥漿向環(huán)空反推14m3，正推2m3，套壓、立壓均降為0，開井，井口見不到液面，井下處于漏失狀態(tài)。2015年9月22日，使用該體系配制的水泥漿對6000m～6163．8m(稠化條件：120℃×70MPa)井段進行擠水泥，擠入水泥漿量8m3，候凝后塞面位置符合設(shè)計要求位置，試壓合格，擠水泥一次成功。

(2)為滿足鉆井隊的側(cè)鉆需求，該體系相繼在塔河地區(qū)另外兩口井上成功應(yīng)用，井深分別為5841m、5480m，實驗溫度分別為100℃、105℃。

6 結(jié)語

(1)新研制的水泥漿體系具有耐高溫高壓、失水控制在100ml以內(nèi)、綜合性能良好的特點。

(2)該水泥漿體系能夠很好地滿足新疆塔河區(qū)塊多數(shù)常規(guī)水泥塞的施工要求，具有較好的推廣前景。