双作用防气窜固井水泥浆分析

SN井区抗高温液硅-胶乳防气窜水泥浆SN井区抗高温液硅-胶乳防气窜水泥浆的研究摘要：为了解决油井中高温下水泥浆出现气窜现象而带来的问题，本文引入了液硅-胶乳的理念，通过对其成分、配方的研究优化，制备出SN井区抗高温液硅-胶乳，并对其在高温、高压下的稳定性和防气窜性能进行了测试，发现该水泥浆在高温条件下仍能保持优异的防气窜性能，为油井作业提供了理想的水泥浆材料选择。

关键词：液硅-胶乳；抗高温；防气窜；水泥浆；稳定性一、引言随着石油工业的快速发展，油井作业中涉及的温度和压力也越来越复杂，在油井注水、固井等过程中经常会受到高温高压的影响，导致水泥浆的稳定性较差，出现气窜现象，给油井作业带来了极大的麻烦，甚至造成严重的事故。

因此，研究一种在高温高压环境下稳定性良好的水泥浆具有重要的现实意义。

二、液硅-胶乳简介液硅，即液态硅酸盐，是一种中性的非晶态固体物质。

胶乳是指由胶体粒子（一般直径在10nm-1000nm之间）组成的乳液，由胶体粒子在水中形成的悬浊液体。

液硅-胶乳是将这两种物质混合后形成的一种新型材料，具有极佳的粘附性、抗压性、耐酸碱性等。

三、实验方法1. 配方优化在初步的实验中，我们制备了6种不同比例的液硅-胶乳，测试其在不同温度下的稳定性和防气窜性能，最终选定其中最优化的配方。

2. 实验设备和步骤在实验过程中，我们采用了高温高压环境下的旋转分离器进行测试。

首先将制备好的液硅-胶乳加入到水泥浆中，然后放入旋转分离器中进行高温高压下的稳定性测试。

四、实验结果通过实验我们发现，在高温高压环境下，液硅-胶乳与水泥浆的配合能够有效地防止气窜现象的发生，并且具有较好的稳定性，即便在高温长时间的处理下，水泥浆的性能也不会发生明显的变化，适用于高温环境下的油井作业。

五、结论本文成功制备出了SN井区抗高温液硅-胶乳防气窜水泥浆，实验结果表明，该水泥浆可在高温高压下保持稳定性，有效防止了气窜现象的发生，为油井作业提供了理想的水泥浆材料选择。

2水泥浆的性能及其提高固井质量措施水泥浆是固井工程中一种重要的材料，用于封隔油井或气井中的不稳定地层和防止油气泄漏。

水泥浆的性能直接影响固井质量，因此需要采取相应的措施来提高固井质量。

本文将介绍水泥浆的性能及其提高固井质量的措施。

1.水泥浆的性能：1.1流动性：水泥浆需具有良好的流动性以便于泵送，减少泵送阻力，保证浆液均匀输送，以达到完整充填井筒和充分密封的目的。

1.2成型性：水泥浆需具有良好的成型性能，能够在固井过程中保持稳定的形态，不发生分层和分离现象，以防止泥浆裂缝的产生。

1.3强度：水泥浆的强度是评价其固井质量的重要指标之一、水泥浆需具有足够的强度以保证井壁充分固化，防止油、气外溢和地层破坏。

1.4密封性：水泥浆需具有良好的密封性能，能够有效封隔井筒和地层之间的间隙，以阻止油、气向井口移动或外泄。

2.提高水泥浆固井质量的措施：2.1添加剂的选择：根据不同的需求，可向水泥浆中添加适量的防失水剂、增稠剂、降粘剂等，以改善浆液的流动性、成型性和抗裂性。

2.2水泥浆配合比的合理设计：通过控制水泥与水的比例、增加掺合料的使用量等措施，调整浆液的流变性能和强度，以达到最佳的固井效果。

2.3水泥浆的施工工艺控制：包括搅拌时间、搅拌速度、搅拌工艺等，合理控制工艺参数，防止泥浆分层、分离等问题的发生。

2.4浆液充填和固化过程的监测控制：通过实时监测浆液的流动性、密封性和强度等指标，及时调整固井操作参数，保证水泥浆的质量和固井效果。

2.5精确的固井设计和施工方案：根据具体的井况、地层条件和固井目标，制定合理的固井设计和施工方案，以确保水泥浆在封隔地层和保护井筒方面的有效性。

综上所述，水泥浆的性能对固井质量具有重要影响。

需要通过选择适当的添加剂、设计合理的配合比、控制施工工艺和监测固井过程等措施，来提高水泥浆的性能和固井质量，从而保证油井或气井的安全和可靠运营。

固井中水泥浆用量如何计算【浅谈固井水泥浆技术实践应用】对漏失井、低压力层段、防气窜等固井水泥浆技术难点进行了论述，总结了深井超深井水泥浆固井技术实践应用取得的进展情况，为固井水泥浆技术应用提供参考。

固井水泥浆技术实践应用0引语多年来，胜利油田几代固井人对高低压气藏、低压易漏失多压力系统等多种类型井的井况，采用了分级固井、高密度水泥浆固井、低密度水泥浆固井、防气窜水泥浆固井等十余种固井方法，应用了液压大钳上扣、铰链式套管扶正器、流变学注水泥设计以及计算机辅助设计与模拟技术等手段，充分发挥了高性能自动混浆及配套固井设备、水泥添加剂、固井工具附件及固井“三参数”实时监测系统的作用，基本满足了油田生产的需要。

1固井水泥浆技术难点1.1漏失井固井如244.5mm套管固井中，50%～80%的井都具有低压漏失层，且易垮塌，严重影响钻井速度，延长了钻井周期。

这种井的固井根据井下漏层位置、承压能力、漏失量大小来确定固井方式。

井漏失状况常见的有三类：一类在钻井过程中有渗漏的漏失层，在下套管中或固井中发生井漏，甚至较严重漏失；二类是已知漏失层，下套管或注水泥中发生井漏；三类是已知裸眼存在漏失层，且有两个以上，但漏失程度不同。

针对各个不同的漏失程度和性质，采用的固井工艺技术为：（1）“同步法”固井工艺。

对第一类，在注水泥前对套管内注入一定量的桥堵泥浆，边堵边注水泥固井，实施动态堵漏固井。

对井筒存在小漏或微漏的井，此法能达到使水泥返到设计的高度。

（2）正注反打水泥固井工艺。

这种方法主要针对漏失层的位置和压力都比较明确的单一漏失层的固井。

在这过程中要慎重抓好三个环节：找准大漏层位置和地层破裂压力；正注时要为反打水泥浆保留通道；正注反打要分步进行。

当单一漏层采用正注反打水泥时，应根据漏失层破裂压力来准确计算正注水泥浆量和反注水泥浆量。

（3）分级注水泥和正反注水泥相结合工艺。

川东地区的井，井筒存在多个漏失层，且在裸眼的上下段都有大漏层，采用分级固井结合正反注水泥工艺以第一级固井封固下段主漏层，第二级采用正、反注工艺封固上部多个漏失层及较严重漏失层，达到水泥反灌至地面。

121 高压油气井固井后产生环空气窜的成因与危害性固井后注入的水泥浆在从液态转为固态的过程中，水泥浆无法保持油气层静液柱压力从而未压稳油气层，产生窜槽等原因导致水泥浆无法顺利完全胶结，同时油气层流体侵入水泥浆，或者沿水泥与套管又或者水泥与井壁间缝隙互窜或是窜入井口里。

而环空气窜的危害性主要包括以下内容：第一，环空气窜导致第一界面(地层与套管之间)的水泥环胶结不完整,同时引发水泥石强度降低从而影响水泥石的胶结质量。

第二，环空气窜会引起层间窜流，导致高压层流体流进低压层造成油气层测试评价被降低，同时降低了开采率，也造成环境污染。

第三，环空气窜容易引起后续的工程无法进行。

第四，环空气窜会引发井口漏气漏油，严重的甚至引起井喷事故，后果不堪设想。

第五，发生环空气窜后进行事后补救的效果通常也不好。

2 防气窜固井的作用针对在固井作业过程中气窜的原因与危害，笔者建议采取如下措施防止气窜事故发生：2.1 减少因水泥浆失重造成的影响通过减少水泥浆柱长度来减轻因胶凝强度不足而引发的压力损失。

使用双凝水泥浆柱来进行多级固井，先将首段速凝水泥浆浇灌超过气层顶界150～200m并让其先凝固，而此时第二段缓凝水泥浆未达到初凝状态，那么此时环空液柱压力大于油气层压力从而达到压稳油气层的目的。

若上层水泥浆的液注压力低于油气层压力时，那么下部的水泥浆内部结构力足够承受油气层的压力强度。

2.2 增加环空压力适量提高环空水泥浆或者泥浆的比重，并采取环空加压的方式来提高水泥石的胶结质量。

2.3 提高两个界面胶结强度提升顶替效率是主要技术手段之一，可运用紊流顶替与活动套管以及增大钻进液与水泥浆密度差等方法，第二就是在施工过程中加入适量的膨胀剂。

2.4 依据水泥浆密度选用合适的水泥浆体系与水泥添加剂能够有效地降低水泥浆的失水量与游离水，同时也减少了环空水泥浆体积的耗损，防止水槽水带的产生。

2.5 使用套管外封隔器设备 下入带有外封隔器装置的套管，在压力作用下使封隔器膨胀从而对环空进行密封，能够有效阻止油气外漏。

水泥浆防窜流主要性能探讨作者：金凯龚章昌姜宏张成娟来源：《石油知识》 2016年第2期金凯1 龚章昌2 姜宏3 张成娟1（1．青海油田钻采工艺研究院甘肃敦煌736202；2．渤海装备中成装备制造公司天津300280；3．青海油田分公司采油三厂青海茫崖817500）摘要：通过对水泥浆防窜主要性能的分析，指出这些性能是彼此影响和制约的，为配制防窜水泥浆体系提供了一定理论依据。

配制防窜水泥浆体系时需要根据现场实际情况，做好提高顶替效率及良好施工等工作，才能达到预期目标。

关键词：油气井；地层窜流；防窜；水泥浆；稳定性油气井注水泥后，由于环形空间液柱压力与地层压力之间的不平衡，地层中的液体进入环形空间并纵向流动，这种现象被称为环空窜流。

环空窜流对注水泥效果、油气井产量有较大影响，可导致层间封隔失效，轻则使井口带压，重则可能出现井口冒油冒气，甚至发生井喷并导致井的报废，损失巨大。

因此，很有必要对水泥浆各性能之间的关系及其与地层窜流之间的关系进行探讨和研究。

1水泥浆防窜流主要性能水泥浆的防气窜性能主要有密度、失重、失水、静胶凝强度过渡时间、体积收缩、稳定性等。

1.1密度为防止水泥浆注替和凝固过程中发生窜流，水泥浆密度必须满足注水泥全过程浆柱压力与地层压力的平衡关系（图1）。

即：水泥浆浆柱所产生的静液柱压力和流动阻力必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）。

水泥浆是由水泥、配浆水、外加剂和外掺料组成，这些材料的密度和加入量对水泥浆密度有直接影响。

改变水灰比和加入密度调节剂也可以调节浆体密度。

1.2失水失水是水泥浆在压差作用下约束自由水的能力。

国外研究表明，没有严格控制滤失速率的水泥浆体系在顶替到位后，在短时间内快速失水，直至环空液柱压力与地层压力平衡。

当失水发生在气层之上时，形成桥堵，阻碍压力传递，而此时桥堵点以下水泥装仍处于液态，一旦环空压力低于地层压力，地层流体特别是气体就能侵入环空。

超高温超高密度防气窜水泥浆超高温超高密度防气窜水泥浆的论文摘要：本研究旨在研究超高温超高密度防气窜水泥浆，通过实验研究，发现添加含钨钨矿渣、高温膨胀剂、抗氧化剂等多种添加剂对水泥浆密度、流变性能和抗气窜性能具有较好的改良效果，进一步提高了水泥浆在高温、高压环境下的防气窜能力。

关键词：超高温、超高密度、防气窜、水泥浆、添加剂1. 研究背景随着油气勘探工作的持续进行，钻井工程也面临着更高的温度、压力、含气量等条件，给水泥固井工作带来了更高的要求。

其中防止气窜是很关键的一点，因为气窜时间长、难以控制，使水泥固井工作效果大打折扣。

因此，我们需要在水泥浆中加入添加剂，以提高水泥固井工程的成功率。

2. 实验方法2.1 实验材料我们采用的水泥是OPC42.5R水泥，添加剂包括钨钨矿渣、高温膨胀剂、抗氧化剂等。

2.2 实验步骤（1）粉末配比将水泥、添加剂进行粉末混合，按照不同比例配比。

（2）反应器实验将混合后的粉末加入水中，在反应器中进行搅拌反应，进行流变性能测试。

（3）温度升降通过控制反应器的加热、降温，模拟钻井过程中的温度变化，观察添加剂对水泥浆的影响。

（4）抗气窜性能测试通过气压控制装置对水泥浆进行气窜测试，观察添加剂对水泥浆防气窜性能的影响。

3. 结果及分析3.1 简要实验结果实验结果表明，添加含钨钨矿渣、高温膨胀剂、抗氧化剂等多种添加剂对水泥浆密度、流变性能和抗气窜性能具有较好的改良效果，能够有效提高水泥浆在高温、高压环境下的防气窜能力。

3.2 实验分析3.2.1 含钨钨矿渣含钨钨矿渣中含有较高的WO3含量，可以增加水泥浆的密度。

此外，钨钨矿渣中含有的钼、铅等元素也有助于加强水泥浆的抗压强度。

实验结果表明，当钨钨矿渣中添加量为7%时，能够有效提高水泥浆的密度和流变性能。

3.2.2 高温膨胀剂高温膨胀剂的添加可以提高水泥浆的收缩性能，改善水泥浆的流变性能，从而提高水泥浆的防气窜能力。

实验结果表明，当高温膨胀剂添加量为2%时，能够有效提高水泥浆的抗气窜性能。

丝 路 视 野一、防窜水泥浆体系作用机理油田经过长时间的开发后，地层能量严重不足，需要进行修井作业以保证油井的正常生产。

作为钻井和修井中的主要介质，注入水泥浆来实现油井的防窜，是其中非常重要的工艺组成部分。

对于长时间开采的油井来说，压力差异主要表现在纵向层间，对于调整井固井的过程来说，如何能够实现稳定压力和防漏防窜，是一项非常重要的任务和要求。

为了更好地保证固井质量，使油井的生产层封固完整，避免套管出现窜油、窜气等问题，推动采油工艺进一步简化，提高油井使用寿命和油井利用率，采用更为科学和精准的防窜水泥浆就显得十分重要。

第一，分散剂（SG-JZJ）是一种橘黄色或者红褐色粉末，它的主要构成成分是甲醛、丙酮等，通过聚合改性的方式形成。

作为泥浆中的重要组成部分，通过吸附和分散等来实现水泥浆的流变性。

在混合过程中，泥浆中加入减阻剂后，正电荷会在水泥颗粒表面进行大量聚焦，吸附的大量阴离子会使颗粒表面电荷得以凝聚。

在这种情况下，水泥水化会进一步抑制聚焦颗粒的效果，絮状体系被逐渐瓦解，这其中的絮状结构会被进一步释放出来，达到使流动性进一步改善的目的。

第二，降失水剂（SG—JSSJ）是以浅灰色粉末形状的物性特点存在。

它由水溶性助剂和其他高分子材料所组成。

这种成分通过形成致密的聚合物薄膜及提高水相黏度，达到减少水分流失的目的和效果。

加入水泥浆后，这种成分会和水泥颗粒吸附增长变大，使水泥浆体系结构发生一定程度的改变。

在这种情况下，水流的压力变化较大，流动速度会减慢，滤失量减少，在井壁上渗透性地层形成一层滤饼状物质，在介质界面形成不渗透膜，从而阻止水分滤失的现象发生。

整个水泥浆体系由此会变得更加稠密，使紊流顶替作用得以突出和突显。

第三，早强剂（SG—ZQJ）。

早强剂的主要物性是呈现白灰色粉末的形态，这种物质的产生机理是通过早强材料改性形成的，在制备的过程中，是通过化学反应的方式来实现，一般情况下是氢氧化钙水解反应，通过离子浓度的变化，实现石膏体系水泥水化，这样就能够更加快速地实现泥浆稠化。