油田固井水泥浆体系研究及应用

现阶段，社会经济不断发展，社会对石油的需求量与日俱增。

为了满足经济多样化的需求，我国应该加强对海洋石油资源开发和利用的效果。

但是海上和陆地的地理结构性质存在较大差异，在进行开采工作时会面临着巨大的困境，并且会耗费较高的资金，所以应该提升小间隙环空固井技术的应用水平。

一、海上油田小间隙环空固井技术的难点在进行海上油田开采工作时，为了能够减少成本支出提升企业的经济效益，首先应该优化井深结构，适当缩小井眼和套管的尺寸，这样就能减少开发的费用，但是会增加开采的难度。

在开采的后期会出现大量的困难，严重影响开采工作推进的速率。

所以应该合理应用小间隙环空固井技术。

1.无法使套管一直处于居中状态。

在进行开采工作时，因为对井眼、井身和套管进行了适当的优化和完善，导致各个构件之间的缝隙越来越小。

这时就加大了扶正器下入的难度，使其无法处于居中的状态。

此外，套管放置的位置出现偏颇，还会发生钻井液不能正常替换和水泥浆随意窜出的问题，这样就会影响其他环节的推进，降低生产水平的先进性。

因为泥浆窜出还容易引起堵塞的情况，提升注替工作的压力。

2.存在极大的环空摩阻。

当海上油田的总体压力受到影响时，小间隙环空压力损耗量是总体的65%～75%左右，并且小间隙环空压力损耗处于不断提升的状态，液柱当量密度处于不断攀升的状态，在进行顶替工作时会出现破裂的问题，导致地层破损，泥浆出现渗漏，水泥发生反浆。

3.顶替效率低。

在进行海上油田开采操作时，对油田的井眼、井身和套管进行了适当的优化和完善。

在这个过程中，进行小间隙环空顶替操作需要耗费的循环性压力逐渐提升，损耗量随之扩大，泥浆流动的阻力加大，流动性降低。

所以，可以使用小排量来降低泵压。

但是排量较小，工作效率较低。

施工人员需要结合情况进行适当的权衡。

4.水泥浆性能和水泥石力学性问题。

小间隙环空流体活动通道变窄，在注浆操作时面对的阻力越来越大，提升泵压的数值，水泥浆在高空中处于被剪切的形态，随着压差的不断增加泥浆中的水分逐渐降低，最后处于完全失水的状态。

1.25~1.30g/cm3低密高强水泥浆体系研究与应用李德伟*（中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆固井公司,陕西西安710000）摘要：2019年，油田公司为了保护油层，保护套管的要求，调整了油、气井产建方案，油气井实行全封固，同时对低密度段封固质量及性能提出了更高的要求。

低密度水泥石24h抗压强度达到7.0MPa 以上。

因此，为了解决承压能力低区块难以实施一次上返固井工艺的技术难题，研制出了一种复合减轻剂以及形成了三种低密高强水泥浆体系,使用密度范围为1.25~1.30g/cm3,适用温度范围广泛,具有水泥浆稳定性好、抗压强度高、渗透率低、防气窜能力强、失水量易控制等特点，提高低密度段固井质量，满足甲方产建方案要求。

混灰流程方便，现场施工工艺简单，取得了很好的经济效益。

关键词：1.25~1.30g/cm3；低密高强；水泥浆体系；复合减轻材料；现场应用中图分类号：TE24文献标识码：B文章编号：1004-5716(2021)03-0101-04随着长庆油田对低压低渗透油气藏的进一步勘探和开发，深井和长封固段井的数量也逐年增多，低压易漏井和深井长封固井的固井难点也日趋突显出来。

为避免长封井和易漏井固井施工中出现漏失，并保证固井质量，对固井水泥浆的各项性能提出了更高的要求，特别是在2019年，为了适应新环保法的要求，长庆油田调整了油、气井产建方案，油气井实行全封固，同时对低密度段封固质量及性能提出了更高的要求。

不仅要进一步降低水泥浆密度，还要保证水泥浆在大温差下的各项性能，最大程度地满足油田勘探开发的要求。

1长庆油田低密度水泥浆应用现状目前，长庆油田应用的低密度水泥浆密度范围在1.35~1.65g/cm3之间，难以满足地层承压能力特低的区块的固井要求和固井质量要求。

但该水泥浆密度和低温条件下的抗压强度，还不完全满足长封段固井要求。

1.25~1.30g/cm3低密高强水泥浆体系的研究的完成将有利于保证长庆油田深井和长封固井的固井施工及提高固井质量，改善下部漏失层承压能力；同时随着水泥浆密度的进一步降低，也减少了液柱压力与地层压力的过平衡的程度，尽可能避免了油气层带来的损害；为长庆油田后续开发的需求提供了有利的技术支撑，对固井技术的发展起到积极的推动作用。

油井钻井技术中的固井材料研究及应用固井材料在油井钻井技术中起着至关重要的作用。

它们被用于封堵油井井筒，防止地下水与不同地层之间的交叉污染，并且能够提供稳定的孔隙壁支撑。

固井材料的研究和应用对于确保钻井过程的安全和油井的正常生产具有重要意义。

本论文将深入探讨固井材料的不同种类、特性以及在油井钻井过程中的应用。

首先，固井材料可以根据其主要成分的不同分为两大类：水泥类和非水泥类。

其中，水泥类固井材料是最常用的，主要由水泥和其他辅料混合而成。

水泥类固井材料具有良好的强度和耐高温的特性，因此非常适合在油井钻井过程中使用。

非水泥类固井材料则常常使用聚合物和树脂等材料代替水泥，有一些特殊的应用场景需要使用。

在固井材料的选择过程中，需要根据井壁的性质、井深、地层气体含量等因素来确定。

此外，固井材料的设计和应用也需要考虑到是否需要添加特殊材料来改善其性能。

例如，为了防止水泥固井材料的收缩，可以添加膨胀剂来增加固井效果。

在固井材料的研究中，科学家们不断探索材料的改良方法和新材料的开发。

例如，一些研究人员致力于开发碳纳米管增强水泥浆体，以提高其机械性能和稳定性。

此外，还有研究人员尝试使用纳米颗粒来增强固井材料的黏结力和抗高温性能。

在固井材料的应用中，关键是确保其良好地与井壁接触并提供稳定的孔隙壁支撑。

因此，固井材料的充填过程和施工工艺非常重要。

充填过程中需要密封井壁的所有缺陷，并保证充填材料充满井筒。

施工工艺则需要控制固井材料的流变性能，以确保其在注入过程中能够流动和铺展，并在达到固化时间后迅速固化。

固井材料的研究和应用还需要考虑到环境和经济方面的因素。

例如，在环保方面，固井材料的选择应尽量避免对环境造成污染，同时需要考虑固井材料与地下水的相容性。

在经济方面，固井材料的选择也需要考虑到成本和效益的平衡，以确保固井过程的可持续发展。

综上所述，固井材料在油井钻井技术中起着至关重要的作用。

其研究和应用对于保证钻井过程的安全和油井的正常生产具有重要意义。

分级固井注水泥工艺技术及运用实践研究摘要：随着我国固井工程技术的发展速度不断加快，分级固井技术发展也得到快速提升。

在石油气井固井工程施工过程当中，分级固井水泥施工工艺得到了广泛的运用，特别是在解决井漏现象以及地层压力系数较低的工程项目当中发挥出了非常重要的作用。

关键词：分级固井；注水泥；工艺技术引言：钻井工程技术快速发展的过程中广泛应用了分级固井注水泥施工，尤其是当前我国双级注水泥施工技术逐步完善的背景下，其在我国钻井工程中发挥相当重要的作用。

使用分级箍显著提升了固井成功率及其固井工程的合格率，在使用多种外加剂的过程中固井质量得到进一步提高。

1.分级箍在石油气固井工程中的应用1.1 分级箍结构在分级注水泥工艺施工过程当中，通常分为两种施工方法：第一种是非连续性的双重注水泥施工模式；第二种是连续性双击注水施工方法。

除此之外，分级箍的类型也有很多种类型，常用的尺寸包括三种：φ139.7mm、φ177.8mm、φ244.5mm。

当前我国在石油勘测企业当中相继研发和制造了分级箍模型，但是在实际的施工和下井操作当中，和国外一些比较先进的发达国家相比还有着一定的差距。

在我国某大型油田钻井企业当中，依照具体的施工需求，自行设置了相应的滑套式分级箍设置方法，一共分为了四个不同类型的型号，四种型号当中滑套式的分级箍在对油田开采施工过程当中的使用范围相对比较广泛，在油田的开发领域当中，慢慢发展成为了一套比较系统化的施工产品。

其中主要的工作原理和工作特点为：通过一级注水泥施工结束之后，再投入到第一级水泥将作为顶部施工程[1]。

1.2 工作原理和工作特点我国某大型油田钻井企业根据施工要求，自行设计了滑套式分级箍，一共设计了四个型号，即φ139.7mm、φ177.8mm、φ244.5mm 与φ339.7mm。

这四种型号的滑套式分级箍在对油田的开采过程中使用的范围很广，在油田开采领域中成为成功的系列产品。

其工作机理及工作特点为：第一级注水泥施工结束后，投入硬压塞顶替第一级泥浆，当顶替第一级泥浆完毕后进行固井碰压，接着在水泥车上或者泵房内实施放压，并且在此过程中时刻注意浮箍浮鞋的工作情况，如果其运行正常，那么投入重力塞，以保证加压开孔的顺利实施，随后，通过水泥车继续替入泥浆，以使分级箍的开孔压力控制在 4~5 MPa 范围，滑套下落时注意控制速度，不得快于每分钟60米，接着迅速将循环孔打开，循环出分级箍以上的水泥浆。

海工水泥在深水油井固井中的应用技术深水油田开发是当前国际石油行业的热点之一。

在深水油井开发中，固井技术是保证油井完整性和安全生产的重要环节。

而海工水泥作为一种重要的固井材料，其应用技术在深水油井固井中发挥着至关重要的作用。

深水油井固井是指通过注入特定组分的水泥浆体，将套管与地层固定在一起，形成一个完整的固体环境，保证油井的安全性和稳定性。

而海工水泥是一种具有良好力学性能和耐低温、耐压强的固井材料，特别适用于深水环境下的固井操作。

首先，海工水泥具有较低的密度和较高的流变特性，适用于深水井环境中的固井操作。

由于海底深水油井存在着较大的压力和温度变化，固井材料需要具备较高的耐温和耐压能力，才能确保固井质量。

同时，深水油井固井需要注入大量的水泥浆体，因此水泥材料的密度也需要适应深水环境的特点。

海工水泥具有较低的密度，能够满足深水油井固井的具体要求。

其次，海工水泥具有良好的流变特性，能够在深水油井固井过程中提供良好的泵浆性能。

深水油井固井操作中，需要通过泵浆将水泥浆体注入到井筒中，填充套管与地层之间的夹层空间。

而泵浆性能的好坏将直接影响到固井的效果和固井材料的利用率。

海工水泥具有较高的流变特性，能够在深水环境下保持较低的流动阻力，并且能够迅速凝结和硬化，形成一个坚实的固井环境。

此外，海工水泥还具有良好的抗湿性和耐腐蚀性，适用于海水环境中的固井操作。

深水油井处于海底环境中，必须考虑到海水的侵蚀和腐蚀对固井材料的影响。

海工水泥采用特殊的配方和生产工艺，能够有效地抵抗海水的侵蚀和腐蚀，确保固井环境的完整性和耐久性。

此外，海工水泥还具有较好的微水化性能和封堵性能，可提高固井质量和井身完整性。

深水油井固井过程中，固井材料需要迅速硬化，确保井筒的密封性。

海工水泥具有较好的微水化性能，能够在水泥浆体迅速硬化的同时形成一定数量的微水化产物，提高固井材料的稳定性和保温性。

此外，海工水泥还具有较好的封堵性能，能够有效地填堵套管与地层之间的裂隙、孔隙，提高固井质量和井身完整性。

第一章总论影响注水泥顶替效率的主要影响因素：套管居中、紊流顶替、合理的隔离液与冲洗液的性能及用量、紊流接触时间、活动套管、水泥浆与钻井液流变性能的合理匹配、增加水泥浆与钻井液的密度差、降低钻井液的触变性及滤失性能等。

通常下需要控制紊流触变时间不小于8-10min。

油、气、水窜的主要因素：水泥浆凝结过程中浆柱压力的降低；水泥浆失重：由于水泥浆胶凝、体积收缩及桥堵引起。

钻井液和水泥浆流变模型：更符合带静切力的三参数幂律模型，包括赫谢尔—巴尔克莱（H-B）流变模型和罗伯逊-斯蒂夫（R-S）流变模型。

水泥浆滤失性：水泥浆的失水量比钻井液的滤失量大数十倍，一般可达到500-2000ml/30min(7MPa)，但对于储层油层和气层固井时水泥浆失水量分别控制在200ml/300min(7MPa)和50-100ml/300min(7MPa)。

通常下水泥浆滤液污染深度一般不超过5cm，渗透率下降率在10%左右。

微硅的化学组成为: SiO2 92.46%; Al2O30.29%; Fe2O3 0.88%; CaO 1.78%; MgO 0.3%; P2O5 1.77%。

第二章油井水泥硅酸盐水泥（波兰特水泥）主要成分：氧化钙（CaO）、二氧化硅（SiO2）、三氧化铝（Al2O3）和三氧化二铁（Fe2O3）水灰比对水化速度影响：通常下水灰比均限制在0.4-0.7范围，在允许的条件下尽可能降低水灰比。

常用的G级水泥试验时的水灰比为0.44.在高于350℃的热采井、地热井中，采用加硅粉的技术已不适用，而需应用高铝水泥代替。

水化反应的主要阶段为：调凝期、凝固期、硬化期。

矿渣G级水泥混合物（硅酸盐水泥和高炉矿渣混合物）第三章油井水泥浆与水泥石性能密度：水泥浆密度须满足注水泥全过程浆柱压力与地层压力的平衡关系，即水泥浆柱所产生的静液柱压力和流动阻力须大于或等于地层流体压力，同时小于地层破裂压力或漏失压力。

在设计水泥浆密度时，要求水泥浆密度略大于钻井液密度。

高温大温差水泥浆体系在胜利油田中的应用针对胜利油田深井封固段长、井底温度高、上下温差大、顶部水泥浆易出现缓凝甚至超缓凝等固井技术难题，开展了高温大温差水泥浆体系的研究。

运用降失水剂KCM008L、缓凝剂KCM007L、分散剂KCM002L和抑泡剂KCM003，开发出了新型高温外加剂系列，并考察了其综合性能。

实验结果表明，该水泥浆体系在高温大温差下性能稳定；在温差为80℃条件下，该体系起强快、候凝时间短，水泥石强度尤其是顶部强度高，能满足温度范围在105～175℃，封固段长（垂深差）1041～3577m，最大温差为73℃的油气井固井施工要求。

标签：深井固井；大温差；高温外加剂；水泥浆随着胜利油田勘探开发向中深井、深井以及超深井方向发展，油气井固井作业常遇到水泥封固段长（封固段大于2000m）、井底温度高、上下温差大的情况，上下温差常常高达60℃甚至更高。

在超高温及大温差环境下，由于现场水泥浆体系均以井底温度进行设计，导致上部水泥强度形成缓慢，甚至长时间处于不凝固状态，既不传递液柱压力，又未形成胶结，极易造成油气水窜槽，降低了固井施工质量，影响了油气田的勘探开发效果。

目前，人们主要采用特殊固井工艺技术解决长封固段固井难题[1]，如：分级固井[2]、多凝水泥浆体系[3]等。

为了适应配套的固井技术，岳家平[4]、黎泽寒[5]等人对大温差水泥浆体系进行了研究。

结合胜利油田实际需要，我们研发了高温大温差水泥浆体系，开发了新型高温外加剂系列，使该体系能够在高温大温差下性能稳定、水泥石强度尤其是顶部强度高，综合性能优良，适应超深井长封固段固井作业的需要。

1 水泥外加剂的特点1.1 降失水剂KCM008LKCM008L的温度和水泥浆密度适用范围很广，温度范围为37-204℃，水泥浆密度范围为1.44-2.40g/cm3。

试验显示，KCM008L对水泥品种不敏感，但会提高水泥浆的粘度，含有KCM008L的水泥浆体系通常游离液较低，且KCM008L对浆体无缓凝作用。

低密度高强度水泥浆体系研究与应用低密度高强度水泥浆体系研究与应用引言随着油气勘探工作的不断深入，深水海域以及复杂地质条件下的井眼建设已经成为了油气行业发展的重要方向。

为了确保其安全稳定地运营，涌现了一种适用于井口封堵、水泥固井等作业的低密度高强度水泥浆体系。

本文将对该水泥浆体系的相关研究和应用进行深入探讨。

一、低密度高强度水泥浆体系的分类目前，低密度高强度水泥浆体系可以按其密度以及强度等级进行分类。

在密度上，一般可以分为三类：轻质、超轻质、超超轻质；在强度等级上，则可以分为几个级别：A级、B级、C 级等，其中A级是强度最高的等级，通常用于需要高强度固化的井段封堵。

二、低密度高强度水泥浆体系的特点1、低密度：由于水泥浆中一般混有多种加筋材料，使其密度相对较低，可以在较浅的水层中使用，而不会对井口防塌造成影响。

2、高强度：在混合水泥浆时，将混凝土所需要的水最大化利用，使得混合水泥浆比传统水泥浆更为坚固，强度相对较高。

3、好成型性：由于混合材料的配方合理，使得水泥浆具有较好的可塑性并易于成型，操作人员可以根据需要随着泥浆固化而成型。

4、阻隔能力强：由于水泥浆中掺了一定的液相阻隔材料，使得水泥浆可以有效地阻隔地下水（或者其他液体）的渗透。

三、低密度高强度水泥浆体系的应用1、井星型水气井：井母管上部分很少，必须选择低密度的水泥浆用于井口防塌和固井。

2、多级传导水龙头井：由于井筒长，密度要求特别低，使用低密度的水泥浆可以有效地保护水龙头下方区域，防止水气渗漏。

3、井口封堵：水泥浆可以有效地防止井口的泥浆从井口倒灌进入露天设备，保护设备与工人的安全。

结论低密度高强度水泥浆体系是一种适用于多种井口作业的重要材料，其不仅具有保护设备与工人的安全性，同时还可以有效地防止水气的渗漏，达到更高的经济效益。

我们应该在以后的工作中重视这种材料的应用，提高其使用频率。

四、低密度高强度水泥浆体系的配方低密度高强度水泥浆体系的配方需要考虑到多方面的因素，如导水管比例、增稠剂种类、防塌剂种类、增强剂种类等。