雙基多凝水泥漿體系的室內研究

文澤芹

摘 要 本文通過研究雙基多凝水泥漿，具有良好的API性能，上下段稠化時間差合理，高密度尾漿短速凝且過渡時間短，減少水泥漿失重帶來的影響，解決了臨盤地區井深4000m以內、長封固段、易竄、易漏井的固井難題，提高了固井質量。

關鍵詞 長封固段 雙基多凝水泥漿 固井質量

中圖分類號：TE254.3 文獻標識碼：A

1臨盤地區固井常用水泥漿體系分析

目前臨盤地區井深4000m以內的中深井、淺井的水泥漿體系一般采用：單一水泥漿體系、多段多凝，主要通過密度差來調節稠化時間。常用長封固段常規井固井水泥漿體系中，上部非重點封固段采用密度1.60g/cm3-1.65g/cm3低密度水泥漿，中部非重點封固段采1.80g/cm3-1.85g/cm3中間漿，重點封固段采用1.90g/cm3-1.95g/cm3的尾漿。上下段使用同一種水泥漿體系，雖然能夠滿足固井時井底壓力梯度的要求，也降低了固井時發生井漏的風險。但是存在主力油層層內固井質量差，壓不穩的問題，給固井質量的保證帶來了一定風險和困難：

（1）相同體系的水泥漿上下段稠化時間隔不開，用密度差來調整稠化時間的能力有限，主力油層不易壓穩，從而引起油氣水竄的固井風險。

（2）對于單一體系的水泥漿，如果全井采用干混，在冬季固井，由于受環境溫度的影響，水泥漿的稠化時間會偏長，不易達到重點封固段水泥漿凝固時間短、速凝的固井要求，從而影響固井質量；如果全井采用水混，雖能滿足固井設計要求，但由于注灰量大，會大大增加設備的配置，同時也會增加工作量及勞動成本。

2雙基多凝水泥漿的研究

2.1降失水劑的優選

降失劑HG302-1是一種不成膜降失水劑，需配合減阻劑、分散劑等外加劑使用，但抗溫性不是很強，適用于井深4000m以內，井溫90℃以下中深井、淺井。

通過實驗分析，HG302-1通過加量調節水泥漿的稠化時間的能力較大，但稠化時間較長，雖然繼續減少加量會縮短稠化時間，但失水增大，不能滿足固井施工設計對失水的要求，不適于水泥漿體系中尾漿低失水、短速凝的性能要求。由于HG302-1和減阻劑配伍使用能使水泥漿具有較長的稠化時間，適用于長封固段領漿和中間漿的使用，用以防止上部水泥漿提高早凝固而導致的水泥漿失重，壓穩油層。

HG306、HG301都具有良好的降失水性能，雖然通過加量調節稠化時間的范圍不是很大，但HG301能在保證較小失水的同時，具有較短的稠化時間，滿足固井施工設計中尾漿短、速凝的性能要求。通過以上對降失劑機理和性能的研究，雙基多凝水泥漿體系上部非重點封固段，選用不成膜機理的降失水劑DHG302-1和減阻劑USZ配伍使用，用于水泥漿體系的領漿和中間漿。通過前面一系列室內降失水劑的研究和優選，選用成膜機理的復合降失水劑G301用于尾漿。加量可根據井深及井溫進行調整。

2.2增韌劑加量

目前室內常用的增韌劑WG172是一種高分子的復合纖維，具有惰性，抗溫性良好，可用作防漏劑，在水泥漿中能夠形成一種交聯墊層，在提高水泥石韌性的同時，還能在地層裂縫邊緣起到搭橋作用，水泥漿體進入漏層時可以形成“濾網結構”，增加水泥漿的流動阻力，借助于水泥漿的水化膠凝作用和未水化水泥顆粒的填充作用，并最終形成水泥漿硬化體，達到堵漏和提高易漏地層承壓能力的目的。

由于增韌劑WG172加量對失水及稠化時間的影響不大，而對流變性有較大的影響；但如果加量過大，會影響水泥漿的流變性，可根據水泥漿的流變性適量調整。在該尾漿水泥漿體系中可采用常規加量1.5%增至2.0%。

2.3膨脹劑加量

普通硅酸鹽油井水泥硬化后，水泥石體積發生收縮，使水泥與套管或水泥與地層層之間形成微環隙，影響了水泥與套管及地層間的固結質量，可能導致油、氣、水竄。而需在水泥中添加膨脹劑。

膨脹劑WG169具有以下性能：（1）有助于封閉微環隙；（2）能夠補償水泥漿（石）的體積收縮并產生體積膨脹，減少水泥漿的重力失重，提高防竄能力；（3）改善水泥石內部結構，減小水泥石滲透率，在受限狀態下產生預應力，提高水泥環的膠結質量；（4）與有機外加劑的配伍性好，對水泥漿的其他性能影響不大。

2.4早強劑加量

油井水泥早強劑能加速水泥硅酸鹽組分水化反應速度，改善水泥石晶體結構，從而提高水泥石的早期強度，能有效的縮短水泥漿的稠化時間，促進水泥石早期強度的發展，并且對后期強度無顯著影響，與其它外加劑有較好的配伍性。。目前公司常用的早強劑為河南衛輝生產的G203A，在試溫75℃下進行試驗。

實驗配方：

W/C=0.40 HG301*8%+WG169*1.5%+WG172*1.5%+G級+XP-1*0.2%+早強劑

根據實驗可以得出結論，隨著早強劑加量增加，稠化時間縮短；但早強劑的增加會影響水泥漿的流變性，使水泥漿流變性能變差。根據API對水泥漿的流變性能的要求，早強劑G203A合理的加量為1%左右。

（1）實驗溫度60℃下，在用于尾漿的水泥漿中加入1%早強劑G203A前后的稠化曲線對比。早強劑G203A具有一定的促凝作用，同時能縮短水泥漿的過渡時間，可以使水泥漿體系的尾漿達到過渡時間短、速凝的性能要求。

2.5水泥漿性能

具有兩種不同機理的雙基多凝水泥漿體系綜合性能。經過室內研究和優化之后的水泥漿體系，具有良好的API性能，上下段稠化時間差大于2h；水泥漿體系的尾漿具有較短的過渡時間及速凝的稠化性能、低失水，滿足固井施工的需要。

3現場應用

該水泥漿體系共進行了22口井的固井施工，固井優質率達90.9%，一界面固井優質率達到96.2%，取得了良好的固井質量和效果。

4認識和結論

（1）《雙基多凝水泥漿體系的室內研究》主要根據油井水泥降失劑不同降失水的機理，固井上部非重點封固段采用干混，下部重點封固段采用水混，研究出一套雙基多凝水泥漿體系，該體系性能優良，具有稠化時間調整范圍大，施工操作便捷，設備配置減少等優點。適用于井深4000 m以內、長封固段及易竄、易漏井。

（2）雙基多凝水泥漿體系及配套的固井工藝技術的應用，較好的解決了層間封固質量差而影響固井質量的問題：

（3）解決了由于注采井、井徑增大、封固段增長等因素的影響，重點封固段壓不穩，油氣水竄槽，層內封固質量差的問題。

（4）解決了由于水泥漿失重造成油 、氣 、水竄及互滲，影響固井質量的問題。

（5）提高井深4000m以內、長封固段、易竄、易漏井的層內封固質量，進而提高了臨盤地區中深井、淺井油層的固井質量。

參考文獻

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