超高溫水泥漿在吐哈油田的的研究與應用

高福利 牛志祥 劉小軍

摘 要：隨著吐哈油田的進一步開發，深井、超深井會越來越多，井底溫度、壓力將不斷提高，井底靜止溫度達到180℃，超高溫固井，對水泥漿防竄特性、穩定性、水泥石長期強度穩定性、水泥環長期密封完整性要求高[2]，本文主要針對吐哈油田超高溫固井的技術難題，開展了抗高溫加重沖洗液、抗高溫自愈合水泥漿體系的研究，在玉探1井成功應用，固井質量優質，為吐哈區塊超高溫固井奠定了基礎。

關鍵詞：超高溫 大溫差 完整性 自愈合

引言：

超高溫條件下，水泥漿的密封性、穩定性差，上、下溫差大，頂部水泥漿易超緩凝，嚴重影響固井質量[1]，因此，研制一種適用于吐哈油田的超高溫固井水泥漿體系具有重要意義。

1 抗高溫自愈合水泥漿體系設計

1.1材料優選

1.1.1 抗高溫強度穩定劑

為確保水泥石在高溫下的長期強度穩定性，一般情況都是加入一定量的硅粉，溫度不一樣，硅粉的粒度也不一樣，室內評價了不同溫度、不同加量下，不同粒度的硅粉對水泥石長期強度發展的影響。

由表1可知，在150℃條件下，100目硅粉長期強度呈衰退趨勢（28d強度相比7d衰退13.8%），200目及以上硅粉強度穩定;摻量35%、200目硅粉有利于水泥石長期強度穩定。

由表2可知，在170℃條件下，35%硅粉強度衰退幅度較大（28d強度相比7d衰退21.2%），摻量45%、200目及以上較細硅粉有利于水泥石長期強度穩定。

由表3可知，在190℃條件下，摻加45%水泥石28d長期強度衰退43.9%，摻加60%的500目細硅粉，水泥石28d強度較高，可達19.3MPa，長期強度基本穩定。

1.1.2 抗高溫大溫差降失水劑

大溫差降失水劑要求在高溫條件下降失水性能優異，低溫條件下不緩凝，優選用了天津渤星新型的防竄降失水劑BCG-200L，分子鏈具備空間網絡結構，膠凝強度發展快，提高了水泥漿的內部結構阻力，達到防止氣竄的目的，同時具有良好的降失水性能。室內評價了不同溫度下的降失水性能，結果見表4。

由表4可知，在50-190℃范圍內，調整BCG-200L的加量，可以控制失水量在50ml左右。

1.1.3 抗高溫大溫差緩凝劑

室內優選天津渤星抗高溫大溫差緩凝劑BCR-320L，高溫條件下緩凝效果好，低溫條件下不超緩凝的特點，結果見表5。

有表6可知，GH-9、BCR-320L均能滿足需求，BCR-320L配伍更好。

1.1.4 抗高溫膨脹劑

在長期高溫下，水泥石會因為油氣的不斷竄流產生微裂隙以及通道，為了保證水泥環的長期密封完整性，通過加入膨脹材料，通過吸收結合竄流流體中的油氣而產生膨脹，進而修復水泥環中的裂縫和通道，實現自修復。室內優選天津渤星智能響應型自愈合材料BCY-200S，結果見表6。

由表7可知，BCY-200S遇油氣可以產生足夠的體積膨脹且對界面有膠結作用，保證對微裂縫的封堵，通過間斷地自我修復，保證水泥環長期密封完整性。

2 抗高溫自愈合水泥漿體系的形成

2.1 水泥漿的配方

依據分子緊密堆積原理，通過不斷試驗，在優選關鍵外加劑的基礎上，加入減阻劑-210L和懸浮劑BCJ-300S，保證水泥漿在高溫下的失水低、強度高、穩定性強，形成抗高溫自愈合水泥漿體系。

干混部分：G級高抗水泥+60%硅粉（500目）+7%自愈合劑BCY-200S +1%懸浮劑BCJ-300S

濕混部分：5%防竄降失水劑BCG-200L+5.0%高溫緩凝劑BCR-320L+4.0%減阻劑BCD-210L+0.2%G603消泡劑+清水60%

2.2 水泥漿的性能

由表8可知，該水泥漿體系穩定，流變性好，失水低，稠化時間能滿可調，180°條件下，強度發展無衰弱，可滿足現場應用。

3 現場應用

超高溫自愈合水泥漿體系在玉探1井φ139.7mm油層套管固井中得到應用，玉探1井位于吐哈油田玉北區，井型為直井，完鉆井深6350m，井底靜止溫度180℃，循環溫度158℃，設計返高4550m，實際返高4450m，，頂部循環溫度103℃，上、下溫差55℃，該固井使用抗高溫自愈合水泥漿一次性封固，施工順利，72小時測井，固井質量合格率95%，優質率達到90%。

4 結論

（1）通過優選抗高溫的各類外加劑，滿足了100℃大溫差條件下水泥漿稠化時間和水泥石強度發展需求。

（2）形成了一套適用于180℃條件下抗超高溫水泥漿體系，填補了吐哈區塊超高溫水泥漿的空白，為后期超高溫固井提供更多的選擇。

參考文獻：

[1]張華，馮宇思，靳建州等.大溫差水泥漿體系研究玉應用[J].鉆井液與完井液，2012，29（5）：

[2]王金倉.高溫固井水泥漿體系研究[J].科技風，2015，（8）：63112967-0E79-49ED-AB24-E9E97C1AB88D