中低溫緩凝劑性能評價及現場應用

趙丹 張巖

摘要：在原有緩凝劑不能滿足現有體系施工的要求下，引入新的中低溫緩凝劑，通過實驗調整，現場試驗，總結體系調配及相應的施工工藝技術，經過應用，收到了良好的效果。

關鍵詞：中低溫緩凝劑;水泥漿;固井

1.目前存在的問題

近年來，隨著隴東區塊的不斷開發，油井水平井長水平段、超長水平段井數量逐年增多，固井難度增大，需要足夠長的水泥漿稠化時間，以確保施工安全。為延長水泥漿稠化時間，需要性能優良的緩凝劑予以調節。

目前擁有的中溫緩凝劑使用溫度范圍較小（55-85℃），雖基本能夠滿足隴東區域常規井的固井需求;但隨著致密油氣藏開發，油井水平技術日驅完善，采用一次全返封固固井，油水平井的水平段不斷加長，無有效的緩凝劑，會給施工安全帶來較大隱患。固井緩凝劑要求在低溫端（45-55℃）能夠很好的控制水泥漿稠化和膠結時間（因水平段灰量較大，施工時間較長），確保施工安全。

由于目前分布在隴東油區，井溫多數分布在45℃至 65℃范圍內，由于稠化與強度變化產生較大矛盾，直接影響固井質量，為此引入新的中低溫緩凝劑是技術關鍵。

2.新引用的中低溫型緩凝劑性能評價

在水泥漿體系調整、評價實驗過程中，不但要求引用緩凝劑具有良好的稠化時間可調性，還要求其配伍性優良，主要要求如下：①對體系早期強度的發展影響較低;②不影響體系穩定性;③不破壞體系的流動性;為此，我們開展了一系列的評價性實驗研究，并進行較為完整的性能評價。

2.1基礎性能指標

2.1.1對水泥漿稠化時間的影響

中低溫緩凝劑是一種灰白色固體粉末，無毒、無腐蝕性。加量一般為0.01-0.2%（BWOC），該產品緩凝劑在不同加量，不同溫度梯度下稠化時間可控可調，具有良好的緩凝性能。

2.1.2對水泥漿流變性的影響

在常用溫度50℃條件下，首先考察該緩凝劑對水泥漿流變性的影響，每隔15min觀察其稠度值變化，發現加入了該溫帶緩凝劑之后，水泥漿的流變性比不加該溫帶緩凝劑時得到了一定的提高，其原因是由于該緩凝劑通過吸附和螯合作用，在水化物的表面形成了一層隔離膜，阻礙了顆粒之間團聚，并減小了水泥顆粒直接的摩擦力，使水泥漿的流變性改善。

2.1.3對水泥石抗壓強度的影響

通過開展對水泥石強度的實驗研究，對比發現隨著緩凝劑加量的增加，水泥漿24h抗壓強度有所下降，還遠遠大于行業標準SY/T5504.1--2005《油井水泥外加劑評價方法第1部分一緩凝劑》中規定的14 MPa。可見該緩凝劑對水泥石早期強度影響較小，后期抗壓強度基本無干擾。

2.2早強早強韌性水泥漿體系基礎性能實驗評價

早強早強韌性水泥漿基本配方：G+2.0%G307A+1.0%GJ-F+2.5%增強劑+1.0%增韌劑+0.3%GFJ，水灰比均為0.44，在50℃條件下，早強韌性水泥漿體系基方稠化時間明顯偏短（65min），滿足不了施工安全要求，需要加入緩凝劑調節稠化時間。

2.3中低溫緩凝劑對早強韌性水泥漿體系綜合性能評價

引入新緩凝劑，在50℃條件下，考察中低溫緩凝劑在早強韌性水泥漿體系中的綜合性能，水灰比均為0.44，試驗數據見表1。

可以看出在早強韌性水泥漿體系中，在50℃下，緩凝劑的緩凝時間可調性良好，能滿足施工要求，稠化曲線平穩，過渡時間短，對水泥石早期強度影響較低，后期基本無影響。

3.中低溫緩凝劑的現場應用

中低溫緩凝劑在隴東區塊油井水平井截至目前共應用了94口井，已測聲幅圖64口，其中早強韌性水泥漿體系中應用了44口井，已測聲幅圖14口，固井一次聲幅合格率達到100%，聲幅中等以上達90%以上。

以固平14-62井為例，尾漿100噸，采用早強韌性水泥漿體系，分為四批次混拌。為保障固井施工順利，分別對尾漿每批次進行綜合性能檢測，確保各項性能符合設計要求。

從實驗數據可以看出，與試驗調配階段試驗數據相接近，水泥與外加劑混拌均勻，水泥漿各項性能滿足現場施工及后續要求。

固平14-62井于9月2日進行固井施工，施工中水泥漿流動性好，密度平穩，尾漿72m3，平均密度1.91g/cm3，起壓、碰壓正常，均達到設計要求。加入低溫緩凝劑后早強韌性水泥漿體系，性能穩定，能夠滿足現場施工要求。固平14-62井聲幅圖目的層封固質量優良。為后續低溫長水平段固井提供了技術支持。

該體系共應用了44口井，從統計數據顯示可以看出，引入中低溫緩凝劑的早強韌性水泥漿體系具有良好的使用效果。

4結論及建議

1.新緩凝劑對G級水泥緩凝效果明顯，水泥漿稠化時間隨緩凝劑加量的增加而延長。

2.引入新緩凝劑，解決了在45～65℃范圍內早強體系稠化時間調整困難的難點，使得早強韌性水泥漿體系的稠化時間任意可調，為施工安全奠定了堅實基礎。

3.新緩凝劑對早強體系影響較小，強度的影響小于2%，失水和析水性的影響小于1%。