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)計思路，結(jié)合材料、試驗設(shè)備和試驗方法，并對深井低密度水泥漿體系性能評價，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、稠化時間易調(diào)、失水量低、穩(wěn)定性好、強度高等性能，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、強度低等的問題，最終通過開展相關(guān)試驗及優(yōu)化體系配方達(dá)到在高溫條件下，失水量低、穩(wěn)定性好、強度高、稠化時間易調(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度的需求。

2材料、試驗設(shè)備和試驗方法

2.1材料和主要設(shè)備

主要材料：山東勝濰G級油井水泥；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；水泥石抗壓強度試驗機。

2.2試驗方法

按照API標(biāo)準(zhǔn)制備水泥漿，進(jìn)行性能測試。

3深井低密度水泥漿體系性能評價

3.1失水性能評價

調(diào)整水泥漿中高溫降失水劑的加量測定水泥漿在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)計要求的水泥漿體系的配制。

3.2高溫穩(wěn)定性評價

經(jīng)過一系列的水泥漿調(diào)配試驗，利用顆粒級配的原理來逐步優(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。

3.3水泥石強度性能評價

提高深井低密度水泥石的強度是關(guān)鍵的一步，通過優(yōu)選外摻料以及對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度。

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

4結(jié)論

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