油田固井水泥浆体系研究及应用

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大， 能抵 挡 住 气 体 的窜 人 ； 抗 冲击 的韧 性 泥浆 的评 价 好， 冲击 功 要 比平 常 的水 泥 石提 高 百 分之 根 据 国 内一 些 深 层 气 油 井 对 水 泥 浆 ２ ０以 上 。 的性 能 的要 求 ， 在 室 内进行 了非 常多 的配 （ ２ ） 高温防气体窜外加剂的选择 方 的筛选 ＿ Ｔ作 ， 最终 确 定 了适 用 于深 层 气 根 据 国 内 国外 已经 有 的外 加 剂 的性 油井 的水 泥 浆 的最 佳配 方 ， 通 过 大量 的试 能、 使用 状 况 以及 深层 气 井 的钻 井 以及 完 验证 明筛选 的高温防气窜增 加韧性的水 井的特点、 环 空 气 窜 的 特征 ， 经 过 了大 量 泥浆 能有 效 的 防止 环空 气 窜 ， 能 够很 好 的 的 室 内试验 和 大量 的 分析 对 比 ， 考 虑采 用 保 证 气层 的封 闭质 量 。 丁 苯 胶乳 来 作 为 防气 窜 水 泥 浆 的 外 加 剂 ３深气 井 固井 的工艺 技术 是 比较合 适 的。这个 物质 是 由无数 的微 小 双极 注水 泥这 种 技 术 可 以 一 次性 的 的橡 胶粒 子 组成 的 ， 随 着水 泥 水 化 时温 度 长 封 固井 划 分 为 两 段 比较短 的封 固段 固 的 升高 ， 橡 胶 分 子 与水 分 子 、 水 泥 中 的 化 井 作业 ，比较 适用 于深 井 的封 固井 作 业 ， 学 物 质形 成 氢键 、 氧桥 、 以及 和硫 桥 ， 形 成 能 够 有 效 的 减 少 一 次 注水 泥 固井 的施 工 了 网架状 的 结构 ， 聚 集 了 比其 他类 型 水 泥 的难 度 ， 能 减低 环 空 液 柱 的压 力 ， 能够 有 外 加 剂更 高 的能 量 ， 抗 高温 这 个 性能 得 到 效 的减 少 固井 中发生 漏失 的可 能性 。 双极 了提 高 。橡 胶 分 子充 填 于水 泥 颗 粒之 间 ， 注 水 泥 的 方 法 可 以分 为 淹 没 试 的连 续 双 在 合 适 的压 差 作 用 下 汇 聚形 成 了 比较 致 极 注入 一剂 间 隔式 的双极 注水 泥 。 淹 没式 密 的硬橡胶块 ， 阻止 了水泥浆失水 ， 大大 连 续 双 极 注水 泥注 一 级 与 二 级 之 间是 没 降低了水泥石的渗透率 ， 增加了气体进入 有 隔膜 的 ， 这是 为 了避 免 二 级井 眼 钻井 液 水 泥石 时 的阻力 。 丁苯胶 乳 在水 泥水 化 的 的腐 蚀 ， 淹 没式 双 击注 入 水 泥在 固井是 一 时 候 会 产 生 絮状 的凝 结 物 在 水 泥 基 质 当 级水 泥 浆 的量 要尽 量 的少 附加 ， 同时一 定 中汇 聚在一 起 形成 了抑 制渗 透 的胶 乳 膜 ， 要 注入 定量 的缓 凝 前 导水 泥 浆 ， 用 来方 便 能够有效的防止气体侵入水泥浆柱 。 丁苯 打 开 双 极 箍 以后 水 泥 浆 能 够 顺 利 的返 出 胶 乳 水 泥 在 配置 之后 一 直 保 持 着 低 胶 凝 导地 面 ； 在 一级 冲 洗液 中加 入 一 定 量 的稀 的 强度 状态 ， 能够 充分 的传 递水 泥 浆 的液 释 剂 ，能 够 有 效 的 控 制 水 泥 浆 的污 染 程 柱压 力 ， 并 且能 随 着 时间 的 推移 以及 温度 度 ； 同 时还 配套 应用 了 内置 的隔 离 液 以及 的不断升高 ， 充 分 的 形 成 直 角胶 凝 ， 充 分 压胶 塞液 。 弥 补 了 因为 水 泥 浆 失 重 从 而 产 生 的 压 力 结语 的降低， 达到防气窜的目的。 １防 气 窜 的 增 加 韧 性 的 泥 浆 的 失 水 （ ３ ） 增 加韧 性 的材 料 的选 择 量低 ， 稠 化 过 度 的 时 间 比较 短 ， 失 重 的 时 为了能够更好的满足深气油井的 固 候基 质 的渗 透率 是 比较 低 的 ， 内 部 的阻 力 井要求 ， 在 除 了丁苯 胶 乳作 为 防 气窜 的外 较大 ， 防窜 行 能很好 。 加 剂 的情 况 下 ，依 据 超 混 复 合 材 料 的 原 ２水 泥石 的可 塑性 比较 高 、脆性 小 ， 理， 同时还 选用 了 Ｄ Ｚ Ｆ 一 １ 来 作 为增加 韧性 具 有 比较 强 的 的抗 冲击 韧 性 ， 减小 了井 下 的材 料 ， 用 来 减 少 在 射孔 、 压 裂 等 等 工 作 工作 是对 水泥 环 的损 坏 。 ３在 采 用 防气 窜增 加韧 性 的水 泥 浆 是 产 生 的冲 击载 荷 的作 用 下 ， 水 泥石 当中 的原 始 的细 微 裂 缝 的 迅 速 的增 大 与 应 力 以及 配套 的 固井 方案 的技术 ， 能 够保 证 水 的集 中 ， 防止 形成 大 的 裂纹 和 裂缝 从 而造 泥浆 在失 重 的情 况下 对 气 层 的压稳 ， 防 止 成气体的窜槽。 Ｄ Ｚ Ｆ — Ｉ 这种材料是一种用 环空气窜的发生 ， 解决了气井气窜这个难 低弹的矿物纤维作为主体 同时又加入 大 题 ， 具有 十分 宽广 的应用 前景 。 参 考文 献 量的不 同成分的纤维混合物 ， 具有 比较高 的抗拉 性 ， 能够 对 水 泥石 中的缺 陷的 裂痕 ［ １ ］ 钻 井手 册 （ 甲方） 上册【 Ｍ ］ ． 北 京： 石 油 工 １ ９ ９

河南 油 田聚合 物 驱 （ 简称 “ 聚驱 ” ）试 验 区块是 国内较 早采 用 聚合 物 驱油 的 区块 ，针 对聚 驱试 验 区 调 整井 地层 的地 质特 点 ，应优 选相 应 的水 泥 浆体 系 。
聚 驱 油 田调 整 井 固井 难 点
以河南 油 田双河 油 田和下 二 门油 田为代表 ，对其高 含水调 整 井进行 固井 难点分 析ｌ ２ ］ 。这两 个油 田属
第３ ５ 卷 第 ８期
杨 波 等 ：聚 合 物 驱 油 田固 井 水 泥 浆 体 系优 选 及应 用
由于地层 中含有 ｃ （ ） 、Ｈ ）
Ｃ １ 、ｓ ｏ Ｘ 一等 腐蚀 性离 子 ，会 对水 泥 石 产生 腐蚀 ，为 了避 免此 种

方 方 骱 方 鼢 厅 鼢 方 鼢
情 况 ，选 择具 有增 强作 用 和超 细 活化 材 料 的 Ｐ Ｚ Ｗ Ａ 和胶 结 稳 定剂 Ｃ Ｇ６ ０ ０ Ｓ作 为 水 泥浆 体 系 的基 础 掺 料 ，并加 入一 定 比例 的降 失水 剂 、早强 剂 、防漏 增韧 剂 、膨胀 剂 和其他 调节 剂 ，形成 防渗抗 腐蚀 水 泥浆 体系。 防渗抗 腐 增强 水泥 浆体 系 ，重 点解决 多 压力 层系 固井 质量 问题 。确 定 的水 泥 浆体 系配方 有如 下 ６个
于油 层层 系多 、主力 油层 厚度 大 、油层 物性差 异 大 的中小油 田，实施 三次加 密钻井 和 注聚合 物三 次采 油
措施 后 ，聚合 物侵 入水 泥浆使 水 泥浆 增 稠 、流动 性 降 低 ，采 出 液 中各 种 离 子成 分 对 水 泥 石产 生 腐 蚀 作 用 ，最终 影 响 固井 质量 。主要 表 现如下 ：① 聚合 物 和地层 流体渗 出 ，影响 水泥浆 性能 和腐蚀 水 泥环 。聚 合 物侵入 水 泥浆后 ，使 水泥浆 增 稠 、流动 性 降 低 ，从 而 降 低 固井 顶 替效 率 ；聚驱 采 出 液增 大水 泥 浆 黏 度 、增 大水 泥浆失 水量 、缩 短水 泥浆 稠化 时间 ，采 出液 中各种离 子成 分对 水泥石 产 生腐 蚀作 用 ， 水 泥 石

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。

、
，
定 的 微 膨 胀 性 ． 有 良好 的界 面胶 结 ７２ ＭＰ ４ ｈ ７６ ＭＰ ７ ｈ ８ ０ ＭＰ 具 ２ ａ（ ８ ）． ４ ａ（２ ）． ． ０ ａ 层 压 力系数较 低 ， 属于 易漏 地 层 ； 一一 能 力 ． 有 效 防止 收缩 和 气 窜的 发 生 ， 沙 可 有 （６ ｈ 弹 性模 量 ：７５ Ｐ 。由力学 实验 １８ ） １．Ｇ ａ 沙 二 段 原 始 地 层 压 力 ２ ． ５ ａ 压 力 系 利 于 防止酸 性 气体 对 水 泥 环 柱 及套 管 的 １２ ＭＰ ， 可知 ： 塑性 微 膨胀 水泥 比未 加 塑 性 剂 的 数 １０ 沙 二 稳 原 始 地 层 压 力 ３ ．７ ａ ．ｉ ６ ６ ＭＰ ． 腐蚀 。 水泥 石抗 中击 韧 ｌ 生提高 ２ ％ 以 上 ． 折 ０ 抗 压 力 系数 １２ ． ， 常温 、 ．～ ３ 属 常一 中压 系 ２ 塑 儆 膨 胀 水 泥 浆 体 系 Ｉ ＂ ｌ 强 度 提高 了１ ％ ～１％ ， Ｏ ５ 弹性 模 量 则下降 统 ； 三 段 地 层 压 力 为 ４ ＭＰ 压 力 系 数 沙 ７ ａ 了约 ２ ％ 。 Ｏ （ ）配 方优 选 １ １ ５ 属 常 温 高 压 系 统 。 通 过 大 量 实验 优 选 得 到 配方 ： 潍 胜 （ 水 泥 石 韧 性 实 验 ４） 常规 低 密度 水 泥 在 经 过 ６ 中击 实 次 ＡＰ ６ ０ ＋降失 水￣ Ｓ ４ ．２ ＋缓凝 剂 Ｉ ０ｇ Ｇ Ｊ ＷＪ ５４ ｇ 二 、固 井 难 题 验 后 实验 试 块 出现 明显 的裂 缝 ， 塑性 而 Ｗ １ ４ｇ ２ ＷＪ １ｇ ２ １大位 移 、 半 径 绕 障 定 向井 套 管 ｓ Ｈ ９ ＋减 阻 剂Ｓ Ｚ１ ．７ ＋增 韧 ． 小 说 Ｗ Ｒ ２ ０ ＋膨 胀 ￣ Ｓ Ｐ ４ ．６ ＋ Ｉ Ｗ Ｚ ９５ ｇ 微 膨 胀 水 泥 没 有 明显 裂 缝 出现 ， 明其 Ｊ 居中困难 ， 斜度 井段套 管与上下井 壁大 剂 Ｓ Ｚ １ １７ ｇ 大 抗 韧性 好。 中击 消 泡 ￣ Ｓ Ｐ ｇ 稠化 实验 条 件 ： ０Ｃ、 Ｉ ＷＸ ２ 。 Ｊ １ 。 ０ 面积 接 触 ． 窄边 钻 井 液 很 难 被 水 泥 浆 顶 ７ ０ＭＰ 初始 稠度 １Ｂ ， ａ （ ）膨 胀 实 验 ５ ９ ｃ 稠化 时间１２ ｎ ８ ｍ＿ ， 替走 。 在 相 同 实 验 条 件 下 进 行 了 膨 胀 实 过 度 时 间 ２ ｎ（０ ０ ｃ 。 １ ｍｉ ３ ～１ Ｂ ） ０ ２层 间压 力不 均衡 ， 沙二和 沙三段 油 结 （ ２）塑 性 微 膨 胀 水 泥 浆 体 系 综 合 验 ． 果 表 明塑 性 微 膨 胀 水 泥 浆 在 凝 固 层 压 力系 数 较 高 。 后 体积 略 大于原 浆 水 泥石 塑性 微 膨胀 ３水 泥 浆 在 大 斜 度 井 段 凝 固 时 ， 性 能 ． 形 当增 塑 剂加量 为１ 时 ． ％ 密度 ： ．２ ／ 水 泥 浆体 系在 水泥 浆 的胶 凝 过 程 中能够 １９ ｇ 成 上稀下稠 ， 上侧 的水 泥石 强 度低 渗 透 消 ｃ 流 动 度 ： ２ ｍ ． Ｉ 水 ： ２ ： 产 生体积 膨胀 ， 除了水 泥浆 在侯凝 失重 ｍ。 ２ ｃ ＡＰ失 ５ ｍＬ 游 率高 。 Ｏ ： 值 ０ ８ ６： 值 ０． Ｐ 情 况下产生 的油气 窜。 ７ ４ 固 井 封 固 段 长 ． 部 地 层 压 实 作 离 液 ： ｍＬ ｎ ： ４ Ｋ ： １２ ａ・ 上 Ｐ系 ０ ９ 。当增 塑 剂加 量 为３ ｏ Ｊ ￣ 用 差 、 力低 ． 井 施 工 过 程 中极 易 发 生 Ｓ Ｓ Ｎ 数 ： ．７ 压 固 四 应 用 效 果 时 ． 度 ： １／ ｍ。 流 动 度 ： ２５ ｍ 密 １９ ｇ ｃ ； ２ ．ｃ 漏 失 河５ ０区块 ３ 口新井 已 全 部 投 产 ． ４ 投 ＡＰ失 水 ： ６ Ｉ 游 离 液 ： ｍ Ｌ ｎ ： ｌ ３ ｍ ； ０ ；值

一
种 复合 型 水 泥 体 系 。 体 系 中以 漂 珠 该
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
失 使水 泥浆 安全 返 到地 面 ， 到保 护套 为 密度减 轻 的主 料， 达 微硅 为辅 料 ， 珠 颗 漂
ｇ ｃ 左 颗 管 的 目的 。 层 段 采 用塑 性 微 膨 胀 水泥 粒 密 度 只有 ０ ７ ／ ｍ。 右 ， 粒 直 径 大 油 平 ５ ５ ｍｍ） 在 水泥 浆 中会 ． 主要集 中在 以 浆体 系 防 止 水 泥 浆 在候 凝 过 程 中 由于 （ 均粒 径 １０￣２ ０
沫 水 泥 浆 固井 有利 于解 决 低 压 易漏 井和
长 封 固段井 的固井难 题 。 ２． 珠 ＋微 硅 类 低 密 度 水 泥 体 系 漂 漂珠 低 密度 水 泥 、 硅 低 密度 水 泥 微
和 漂 珠 微 硅 复 合 低 密 度 水 泥 是 发 展 较
早 、目前 使 用 较 广 的 ３ 低 密 度 水 泥 体 种 系。 中， 珠低 密 度水 泥 的密度 减 轻材 其 漂 料 为 漂 珠 主 要 成 分 是 二 氧化 硅 和 三 氧
化铝， 含量 约为８ ％ ～９ ％ ． 度为０ ６ ５ Ｏ 密 ～
顶 替 走 ． 响 封 固 质 量 。 层 间 压 力 不 均 ０ ７ ／ ｍ。 该体 系的 优 点是 需 水少 、 影 ② ．ｇ ｃ 。 可调 凹 陷 中央 隆 起 衡 ． 沙二段 油层压 力系数较 高 ． 用长封 密度 范 围大 、 影响 稠化 时间 、 常用水 采 不 与 采 油 厂 ２ １ 年 固段 固 井容 易造 成 油气 窜 流 。 水 泥 浆 泥 和 水泥 外加 剂 的 相 容 性 好 水 泥 石 的 ０ ０ ③ 映 主 力 油 层 分 在 大斜 度 井段 凝 固时 ， 由于重 力作用 ， 强度 高、 透率低 。 形 渗 不足 适 用井深 有限 。

收 稿 日期
２ ０ 一∞一２ ０１ ０
钙 的水泥 水相 环境 中迅速反 应 生成大 量气体 。在
一
第一 作 者 简 介 田红 ， １ 年生 ｊ ３年毕业 ｒｆ 女 ９ １ Ｌ
汉 石 油 学 院 ， 为 谆院 在 凄硕 土研 究 生 ． 址 （ ３ １ｌ） 湖 现 地 ４４ｌ ： ２
２ ５ 稠 化 时 间 ．
由 于 泡 沫 水 泥 浆 具 仃 ｉ Ⅱ 缩 性 ． 化 时 ＾ 雌 ｌ ｉ 稠 Ｈ ｊ 以 按 ＡＩ 标 准 直 接 测 试 同 外 争家 实 验 研 究 袁 Ｉ
叫 ， 泡 对 稠 化 时 问 具 订 缓 作 Ｊ ．ｆ 影 响 气 ＋ １Ｉ 】 【
为使 泡沫 水 泥浆 在 同 等 密度 下强 度 更 高 ， 可 加 Ａ 增 强 剂 Ｆ Ｐ。 加 Ａ Ｃ Ｃ Ｆ Ｐ后 ， 体 稳 定 性 好 ， 浆
１ 泡 沫水 泥 浆 添 加 剂
利 用 化学反 应 制备 泡 沫 水泥 浆 ． 键 在 于 发 关
气 剂与 稳泡 剂的选 用 。同 时 ， 据 现场作 业要求 ， 根 水 泥浆 配方 中还应加 入缓 凝 剂 、 强 剂 等添加剂 。 增 因此 ， 型 泡 沫 水 泥 浆 的 体 系 为 ： 浆 ＋ 发 气 剂 ＋ 新 基 稳 泡 剂 一 缓 凝 剂 增 强 剂 。
关 键 词 泡 沫 水 泥 浆 固 井 添 加 剂 吐 哈 油 田
引 言
利 用化 学 剂 在 水 泥 浆 中 反 应生 成 氮气 （ ） Ｎ，
而 形 成 的 新 型 泡 沫 水 泥 浆 ， 其 它 低 密 度 水 泥 浆 同
应 生 成 ＼ ． 具 有 反 应 迅 速 、 气 量 大 、 应 后 残 并 发 反 余 物 对 水 泥 浆 无 不 利 影 响 等 特 点

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。

ＱｕＪ ａ ｓ ｅ ｇ Ｘｉ ａ ｇ ｈ Ｔａ ｅ ｌ Ｘｉｎ ｄ ｎ ｉｎ ｈ ｎ ｎｚｕ Ｆ ｎＷ ｎｉ ｏ ｇＹｕ ａ
（ ．Ｏｆ ｈ ｒ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ Ｃｏ Ｌｔ ， ＮＰＣ， ｉｉ ｇ， ０ １ ６， ｉ ａ； ． Ｔｉ ｎ ｉ — ｎ ｇ ｎ ｅ — １ ｆｓ ｏ ｅＥｎ ｉ ｅ ｒｎ ． ｄ． Ｃ Ｂｅｊ ｎ １ ０ ７ Ｃｈ ｎ ２ ａ ｊ ｎ ＢｏＸｉ ｇ Ｅｎ ｉ ｅ ｒ
试 深水 固井 水 泥 浆 性 能 的稠 化 试 验 装 置 及 静胶 凝试 验 装 置 。 同 时设 计 了不 同密 度 的 深 水 固 井 水 泥 浆 配 方 ， 对 其 并
性 能进 行 了测 试 ， 结果 表 明 ， 所设 计 的 不 同密 度 深 水 固井 水泥 浆 ， 在低 温条 件 下早 期 强 度 发展 快 （ ａ １ ｈ ， 变 ４ＭＰ ／ ６ ） 流 性 好 ， 气 窜 能 力 强 ， 降稳 定性 能好 ， 满足 深 水 表 层 套 管 固 井 的 需要 。 防 沉 能
ｏ ｏ ｒ ｄ ｃ ｉ ｇ ｂ ｔ ｏ ｈ ｌ ｉｃ ｌ ｔ ｇ ｔ ｍ ｐ ｒ ｔ ｒ ＢＨＣＴ）ａ ｄ ｂ ｔｏ ｈ ｌ ｔ ｔ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ（ ｄ ｆ ｒ ｐ ｅ ｉｔｎ ｏ ｔ ｍ ｏ ｅ ｃｒ ｕ ａ ｉ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ（ ｎ ｎ ｏ ｔ ｍ ｏ ｅ ｓ ａ ｉ ｔ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ＢＨＳ ． ｃ Ｔ）
ｓｖｅ ｓ ｒ ｎ ｈ ｎ ｐ ｒ ｈｅ ｌ ｇ ｅ ｅ ｂｓ ｒ ｅ ａ ｏｗ ｅ ｐ ｒ ｔ ｒ ．Ｓ ｎｃ ｔ ｔ ｍ ｐｅ ａ ｕ ｅ ｉ ｕ ａ ｉｎ ｉ ｔ ｅ ｇｔ ａ ｄ ａ ｏｏ ｒ ｏ ｏ ｙ ｗ ｒ ｏ ｅ ｖ ｄ ｔ ｌ ｔ ｍ ｅ ａ ｕ ｅ ｉ ｅ ｈｅ ｅ ｒ ｔ ｒ ｓｍ ｌ ｔｏ

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CH2 油井水泥的凝结与硬化
一、油井水泥的水化作用
油井水泥化合物为无水化合物，组成水泥的各种 矿物成分能与水发生化学反应，形成过饱和的不稳定 溶液，生成带有不同数量结构含水的新产物，同时有 热量和体积的变化。 水化反应的主要阶段为：调凝期、凝固期、硬化期。
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一、油井水泥的水化作用
1. 水泥熟料矿物的水化 1）硅酸盐矿物的水化作用 在水泥水化时，硅酸盐矿物实际上是在饱和Ca(OH)2 水
第四部分
特种水泥浆体系
04-12
1
绪论 CH1 油井水泥 CH2 油井水泥的凝结与硬化 CH3 特种水泥体系 CH4 油井注水泥顶替技术
2
绪论
油气井注水泥技术是一门多学科组成的应用 科学，包括地质、石油、机械、化学、流体力学 和电子等学科。它所要解决的主要问题是提高井 壁与套管间水泥环的密封质量。
针对如何提高水泥浆顶替效率，防止油、气、水窜， 提高水泥石封固质量，减少或消除水泥浆对油气层的损害 等问题，国内外进行了大量的研究工作，主要内容如下： （1）重视油井水泥系列及外加剂的研究； （2）提高水泥浆的顶替效率； （3）防止环空气窜技术； （4）注水泥流变学计算机软件的应用； （5）水泥浆对油气层的损害研究。
最近，特种油井水泥混合物也获得很大发展，包括低密 度水泥、膨胀水泥、触变水泥、高寒地区水泥、提高胶结强 度的水泥、抗CO2 腐蚀水泥、抗酸溶水泥和合成树脂水泥等。
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§2 油井水泥的主要成分
一、化学组成
1. 主要氧化物
1）氧化钙（CaO) 氧化钙是熟料中含量最大（通常占62%～67%）、最重 要的成分，它与酸性氧化物SiO2，Al2O3，Fe2O3反应生成硅 酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙和铁铝酸四钙，一般来说， 增加熟料中氧化钙含量能增加硅酸三钙的含量，就可以提 高水泥的强度。

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。

低密度高强度水泥浆在固井中的应用摘要：针对油水井固井要求的不断提高，常规水泥浆固井已经不能够满足生产需要。

通过研究和多次的实验，研制出低密度高强度水泥浆。

本文介绍了该体系的机理、施工流程及现场实例并进行了总结。

关键词：水泥浆固井强度1 前言随着油田开发的逐步深入，老油区块由于经受长期的注采不平衡，导致整个地层压力体系发生变化，局部压力亏空，形成低压、易漏层位。

另外，一些井由于本身地层情况，承压能力极低，还有，由于对保护油井套管的角度出发，一些深井的水泥返深要求达到技套内，封固段一般都超过2200米，传统的固井技术己经很难满足要求。

为此，针对低压、易漏、长封段井情况，以紧密堆集理论为指导，研究出一种能满足低压、易漏、长封固段井及各种井况的低密、高强水泥浆体系。

2 体系机理该泥浆体系是一种以增强剂PZW为核心的低密高强度矿渣浆技术，它是通过对胶凝材料宏观力学与微观力学的研究并结合超细颗粒和粉未技术而形成的一项新的技术。

它通过对胶凝材料颗粒间化学键力与范德华力的研究，建立了范德华力与颗粒中心间距的关系而提出了紧密堆积理论。

紧密堆积理论以颗粒级配技术为依托，而PZW是具有合理颗粒直径分布（优选2种以上不同直径的颗粒）、富含硅质胶凝材料组成，可以有效形成物料颗粒级配和紧密堆积，其中的水化活性材料，还可以发生自身的凝硬性反应，并与矿渣中的活性物料发生胶凝反应，配合减轻剂漂珠，形成矿渣、漂珠、增强剂为主要组成物质的、具有合理颗粒分布的低密度高强矿渣浆体系完全能够克服普通低密度水泥浆的缺陷，减少矿渣浆游离液、失水量及矿渣古的收缩，缩短候凝时间，并提高矿渣石的抗压强度和均匀性，抗腐蚀和防气窜能力，并不使用温度和环境水质的限制；增强剂与矿渣一起使用，配制出密度1.20g/cm3受-1.45g/cm3的高性能低密度矿渣浆，其性能可与正常密度矿渣浆相媲美。

增强剂PZW表观性状为灰色固体粉未，密度为2.80g/cm3，比表面积为8000-12000，适用温度范围为20-200 ℃（BHCT）。

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西部探 矿 工程
２ １ 年第 １ ０１ ０期
高 密度 胶 乳 水 泥 浆体 系在 深 井 固井 中 的研 究 与应 用
张 永 海 ， 田群 山 ， 杜 江 ， 宗璋 ，祁 文 明 ， 永 星 赵 马
（ 部钻探 国际钻 井公 司 ， 西 新疆 乌鲁木 齐 ８ ０ ０ ） ３ ０ ０
摘 要： 随着勘探开发事业的不断发展 ， 呈现钻 井井深越来越深、 地层压力越来越 高的现象， 因此 完井 时存在 泥浆 密度 高 、 化度 高、 矿 井底 温度 高 、 地层 安 全压 力 窗 口小等客观 条件 ， 井 固井对水 泥浆体 系 深 提 出 了更 高的要 求 。根据 高密度水 泥浆体 系的要 求 ， 国际钻 井 固井公 司对胶 乳体 系进 行调研 分析后 ，
＊ 收稿 日期 ：００ １—３ ２ １—２１ 第 一作者简介： 张永 海（ ９ ２）男 （ １ ６一 ， 汉族） 青海西宁人 ， ， 高级工程师 ， 现从事 钻井工程 管理工作 。
２ １ 年第 １ 期 ０１ Ｏ
西部探矿工程
７ ９
化产物连接在一起 ， 形成一种聚合物和水化产物互相渗 透、 复合的网状结构 ， 最终形成聚合物薄膜覆盖的凝胶。 由于胶 乳 在水 泥微 缝 隙 间形 成桥 接 并 抑 制 了缝 隙 的发 展从 而增 强 了水 泥 石 的弹 性 ， 高 了抗 冲击 性 能 ； 泥 提 水 石抗渗透率降低， 提高了抗底水腐蚀 的能力。胶乳水泥 浆中具有较多的表面活性剂 ， 降低 了界面张力 ， 提高界 面问的亲和力 ， 使界面胶结强度增加， 胶乳的胶束颗粒 填充在水泥颗粒之间 ， 胶乳水泥浆体 系具有较好 的塑 性 ， 以防止水泥水化时的体积收缩， 可 提供 良好 的界面 胶结 。室 内实验 中把 纯 水 泥 和胶 乳 水 泥 分别 在 不 同 的 温度下 养护 ２ｈ 然后 在万 能伺 服实验 机 上 同时测 定 抗 ４， 压强度及 弹性 模 量 ， 验 温度 ５ ℃ ～ ７ ℃ ， 乳 在 实 ０ Ｏ 胶 水 泥 中 的 掺 量 为 １ （ ０ 占水 泥 重 ） 结 果 如 表 ｌ所 ，

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。

深井低密度水泥浆体系的研究
随着油气开采的日益增加，开采技术的不断改进和完善成为必然，而水泥浆在油气井
固井过程中具有着非常重要的作用。

在深水、超深水及高压高温油气井固井中，低密度水
泥浆具有较高的孔隙度、良好的可压缩性和低的临界流速，能够有效地防止井漏和坍塌，
同时也可以减小顶替压力。

因此，深井低密度水泥浆体系的研究对油气井的开采具有重要
的意义。

深井低密度水泥浆体系主要由水泥、轻质填料和外向增稠剂等组成。

轻质填料中包括
珍珠岩、膨润土、硅藻土、芦荟等，这些填料的主要作用是增加水泥浆的体积以及降低水
泥浆的密度。

外向增稠剂则可以增加水泥浆的黏度和剪切强度，提高固井质量。

在研究深
井低密度水泥浆体系时，需要针对不同的井深、孔隙度和温度等因素进行优化和调整。

对于深井低密度水泥浆体系的研究，需要注意以下几点：首先，需要选择合适的轻质
填料和增稠剂，优化水泥浆的配比；其次，需要研究水泥浆在高温高压环境下的物理化学
性能，以及水泥浆与岩石的互作用；最后，需要进行现场试验，验证低密度水泥浆的可行
性和有效性。

综上所述，深井低密度水泥浆体系的研究是油气井开采中不可或缺的一环。

该体系具
有较高的孔隙度、可压缩性和临界流速，可以有效地防止井漏和顶替压力，保证固井质量。

在未来的开采中，需要进一步深入研究和应用该体系，以实现更好的固井效果和经济效
益。

固井防窜水泥浆体系在丘东气田的研究与应用作者：陈新忠樊文俊来源：《大陆桥视野·下》2013年第05期摘要气窜是丘东气井田井存在的一大技术难题，具有低压、低渗、个别井段易漏和固井后易气窜的明显特点。

为此开发了浅层气井固井防窜水泥浆，该水泥浆具有流动性好、失水量低、稠化时间合适、过渡时间短和早期强度高等优点。

针对水泥浆性能影响固井质量的原因分析，通过水泥浆体系和水泥石的室内试验与评价，优选出适合本区块的水泥浆体系，现场应用效果比较理想。

关键词低压低渗防窜水泥浆室内评价固井质量由于调整井长期受开发注水的影响，地下情况越来越复杂，在同一地层剖面上，地层存在很大的压力差异，并存着高压、常压、低压的多压力系统，固井溢漏、气窜情况时有发生。

虽然采取了多种配套工艺技术取得了一定成效，但也不尽如人意，试油窜流现象依然存在，给采油的稳产和增产措施带来不利影响，考虑防止溢漏的发生，从水泥浆的体系和密度着手，开展能使溢漏相互遏制达到平衡的水泥浆密度，同时又具有防窜功效的水泥浆研究具有重要的现实意义。

一、气窜原理的分析固井界默认的气侵原理：当水泥浆从液态向固态转变时，由胶凝强度的发展引起的。

因此，水泥浆失去传递液柱压力的能力时，气侵就发生了。

其他的气侵原理如：水泥浆失水量大、桥堵、渗透性大、环空微间隙等引起的。

依据气窜的途径不同研制出了各种不同的防气窜的方法。

但是，现场固井中综合运用这些方法可以有效地控制气窜的发生。

在选择防气窜的方法时，需要综合考虑地层压力，渗透率，气体上窜速度，井底温度，井深结构，井斜，水泥柱高度、地层破裂压力。

固井施工中的很多参数和水泥浆密度一样能够引起液柱压力失稳现象。

性能较差的泥浆和水泥浆使气体很容侵入到环空中。

水泥浆过早胶凝导致不能传递液柱压力，同时水泥浆的失水量大也为气体窜入水泥浆提供了机会。

水泥浆渗透率高引起封隔质量差，防气窜能力差。

水泥石收缩率高则导致水泥环孔隙率增加及环空微间隙增加，固井失败导致气体对水泥环的破坏，水泥胶结强度差引起第一、二界面胶结质量差。

水控 制剂能将水泥浆的失水量控 制在 ５ ｒ 左右 ． Ｏｌ ａ 具有较 高的热稳定性和 良好的配伍性。
【 关键词】 水泥浆 ； 降滤水剂 ； 凝剂； 促 深水固井
之外 ． 泥浆的黏度和水 泥颗粒与 流动介质间 的相对 电荷 ． 水 以失水 量 Ｊ ３０降失水剂正是通过这 ３ 因素降低了水泥浆的失水 Ｓ 个 固井作 业是油气井 系统工程 中的一个重要环节 ． 固井 的主要 目的 也有影 响。 Ｓ０ 是封 隔环空 内的油 、 和水层 ． 气 保护油气井套管 ， 延长 油气 井寿命 以及 量 。 ４ＪＳ０ 分子 中引入 了对外界阳离子敏感的磺酸基 ． ） ３０ Ｓ 其抗盐能力 提高油气产量 等。 随着石油勘探不断 向深部地层发展 。 钻遇高温 、 高压 而且 ， 磺酸基的水化能力 比羧基强 ， 其水化膜对外界 阳离子 及各种 复杂地层 的机会增大 ， 对油井水泥外加剂提 出了更高的要求 。 大大增强 ； 如 ａ、 ２ Ｍ 的稳定性也较强 ， Ｓ ０ 表现 出了很好 的耐温抗盐 ｃ＋ Ｊ ３０ Ｓ 目 油井水 泥降失水剂类型很多 ． 前 常用 的降失水剂不 同程度 地存 在一 （ Ｎ ＋ ａ 、 ） 些缺 陷 ， 如使水 泥浆增稠 过度缓凝 、 流动性差 、 不耐盐 和不抗 高温等 。 性 。 ２促 凝 剂 的性 能 研 究 ． 为此 ， 笔者在一定合成条 件下 ， 在高分 子链上引入耐 温耐盐性能好 的 磺酸根基 团合成 了新材料 ＪＳ ０ ． Ｓ ３ ０ 并对其降失水性及配伍性进行了评 深水油气资源勘探开发不可避免地会遇到深水水合物地层 ． 要确 价 。结果表 明 ， Ｓ０ Ｊ ３０的降失水性能优异 ， Ｓ 耐盐且抗温性能好。 保安全高效地开采深水水合物层 以下的油气资源 ． 必须保证水合物层 １ ＪＳ０ ．Ｓ３０的合成及性能评价方法 １ 的水合物在钻采过程 中还能稳定存在 、 不发生分解 。深水 固井时必须 单体 ： 丙烯酰胺 （ Ｍ）２ 丙烯酰胺基一 一 Ａ ．一 ２ 甲基丙磺酸 （ Ｍ Ｓ ， Ａ Ｐ ）苯 在 固井 水泥浆 中加入低温促凝 剂 以减少 候凝 时间达到缩短 建井周期 很 乙烯 （Ｍ） 引发剂 ： ｓ 。 过硫酸铵 （Ｐ ） 水 泥及外加剂 ： 华 Ｇ级 油井水 的 目的 ．但常规的深水低 温促凝剂 会给水 泥浆 带来 大量的反应热 ． Ａ Ｓ。 嘉 泥， 分散剂 Ｆ Ｎ Ｄ Ｓ 调凝剂 Ｄ Ｈ Ｄ 、Ｚ ， Ｚ 。 有可能导致水合物层的水合 物受 热分解 ． 响水泥环的整体封隔性和 影 用 电子 天平分别按配方 法取 Ａ Ａ Ｐ 、Ｍ 和水 ， Ｎ Ｏ Ｍ、 Ｍ Ｓ Ｓ 用 ａ Ｈ调节 固井质量 ， 威胁钻井平 台安全。 因此 ， 常规的低 温促凝剂无法适用于深 聚合体系的 ｐ Ｈ值 ， 向反应体 系通氮 气 ３ｍ ｎ 之后加 入引发剂进行水 水水 合物层 固井 。为此 ． ０ ｉ， 笔者从促进水泥浆凝 固和对水泥 浆无水 化热 溶液聚合。按 Ａ Ｉ Ｐ 标准对 ＪＳ０ Ｓ３０的性能进行评 价。为使对 比试验统 两方 面人手 ， 研制 出了一种适用 于水合层 固井 的曼尼希 碱促凝 剂 ， 该 合成时单体浓度均为 ２ ｍ ｌ 。 ． ｏ Ｌ ５ ／ 促凝 剂具有 加量少 、 促凝早强效果 明显 、 近似直角稠化 的特点 ， 在有效 单体 Ａ Ａ Ｐ 和 ｓ 的用量 比为 ４ ：５ ３ 。 Ｍ、 Ｍ Ｓ Ｍ ５ ２ ：Ｏ 引发剂 Ａ Ｓ Ｐ 加量为 缩短水泥浆凝 固时间的同时 ． 还不 会给水泥浆带来 大量反应热 ． 能保 ０ ％， ． 定时取 １ｍ 液样 。 水丙酮洗涤 、 ６ ０Ｌ 用无 剪碎 、 干后 碾成粉末 ， 烘 称 证水合物 的稳定性 质量计算转化率 ． 聚合反应 ５ 后 ， ｈ 转化率超过 ８％，． 后转化率提 ０ ６ｈ ８ ２１ ．低浊促凝剂 的设计思路 高的幅度极小。因此 ， 时间宜定在 ６ 左右 。 反应 ｈ 有 机胺类物质 （ 如三 乙醇胺 ） 是一种常用 的水泥浆促凝剂 ． 有加 具 单体 Ａ Ａ Ｐ 和 Ｓ 的用 量比 、 Ｍ、 Ｍ Ｓ Ｍ 引发剂 Ａ ｓ Ｐ 的加量及聚合反应 量小 、 促凝效果好 、 后期还 能改善水泥石强度 的特点。 该促凝早强剂主 时间与上面相 同， 改变合成 温度 。按 Ａ Ｉ Ｐ 标准测定所得 试样配制的水 要是通过其 自 身羟基与水泥颗粒和水分子 以氢键和范德华 引力结合 ． 泥浆的失水量 ， 温度过低或过高 ． 合成 均不利于聚合反应 ， 因为温度低 被水泥颗粒 吸附． 加深水泥水化反应深度而起到促凝作用 。与无机 盐 时． 聚合反应在较短 的时间 内难 以完 成 ． 温度太 高时不利于 引发剂 的 类促凝 剂参与水泥水 化不 同．有 机胺 类物质 自身不 参与水泥水化 反 引发 ， 考虑到能耗 以及本体 黏度等 问题 ． 将反应温度控制在 ６ ℃左右 。 应 ， ０ 只是起催化剂 的作用 ， 因此不会给水泥浆带来大量反应热 ． 保 这对 其 他聚合反应条件不变 ． 改变 引发剂 Ａａ ｌ Ｓ的加 量 ． 比较 由试样配 护水合 物地层 的稳定性具有重要意义 成 的水泥浆 的失水量 ． 引发剂 加量为 ０ ％。 ． 其他反 应条件 相同 ． 变 ６ 改 具有 活泼氢的有 机胺 类物质在一 定条件下很容 易与醛酸类物质 单体 Ａ Ａ Ｐ 和 ｓ Ｍ、Ｍ Ｓ Ｍ的配比 ． 合成试样 的降失水性能进行评价 。 对 发生有机曼尼希碱缩合反应 ． 即胺 甲基化反应。 为此 ， 拟通过有机 笔者 随 ＪＳ ０ 加 量的增 加 ． Ｓ ３０ 失水量减小 ， 加量为 ０ ％时 ， ． ５ 失水 量可控 胺类物质 的胺 甲基化反应 ． 合成一种具有多羟基的有机曼尼希碱促凝 制在 ５ ｍ ０ Ｌ以内 ， 加量大 于 ０ ％以后 ． ． ４ 失水量变 化不是很大 。为了方 早强剂 。 便。 如无特别指 出， 下述评 价试验均 取 Ｊ ｓ０ 加量为 ０ ％， Ｓ３ ０ ． 水灰 比为 ４ ２ 低温促凝剂的合成 ． ２ ０ ４ 随着温度 的升高 ． ． 。 ４ 失水量几乎没有变化 ， 说明 ＪＳ ０ 具有 良好的 Ｓ３０ ２ ． 有机曼尼希碱促凝剂合成 ．１ ２ 热稳定性 。 利用草酸 （ ａ ｃ ｃ ） ｏ ｌ ｉ 作为酸催化 剂使一 元 甲醛 （ Ｃ Ｏ 、 乙醇 ｘ ｉａ ｄ Ｈ Ｈ ）二 １ ＪＳ ０ 失 水 机 理 分 析 ． Ｓ ３ ０降 ２ 胺（ ４。 Ｏ） ｃＨ。 ： Ｎ 发生缩合反应 ， 尼希反应 而得 到缩聚物 。 即曼 １ＪＳ ０ 上磺 酸基有较 强 的吸附一 散作用 ．防止 水泥 颗粒 聚 ） ３０ Ｓ 分 ２ ．合成 条件 的确定 ．２ ２ 结。 保持水泥的适当分布 。 是水泥浆有 良 失水控 制的基本条件 ， 好 由于 采用 ４因素 ３ 水平进行正交试验 ． 以有机曼 尼希碱 对水 泥浆的稠 分子链上含有大量带负 电的基 团一ｓ ， ０ ． 泥浆 中 ， 在水 三元聚合物通过 化时 间为指标 ， 综合考察 了 Ａ ｏａｃ ｃ （ｘｌ ｉ Ｈ Ｈ ｉ ａ ｄ与 Ｃ Ｏ的比例 ）Ｂ 反 应 、（ 、（ Ｃ Ｏ与 ｃＨ Ｎ ４ Ｏ 的配 比）Ｄ 反 应时间 ） 几个 因 、（ 等 正负电荷吸引 ． 吸附在水泥颗粒表面上形成牢固的带负 电的吸附水化 温度 ）ｃ 反 应物 Ｈ Ｈ 层 ， 水泥颗粒 都带负 电荷 ， 止水泥颗 粒聚结 ， 使 阻 保持水 泥 的适 当分 素对有机曼尼希碱促凝 剂合成工艺 的影响 ’ 散． 在失水时水泥颗粒就能形成 紧密堆 积 ． 失水就会得到控制 。 对有机曼尼希碱促凝剂促凝效果影响最大 的是反应 温度 ． 其次为 ２ ）高分子水 化作用 能够束缚更多 的 自由水 ． 水 的流动受到 阻 反应时间和反应物 Ｈ Ｈ 使 Ｃ Ｏ与 ｃＨ Ｎ ４ Ｏ 的配比 ．影响最小 的是 草酸与 碍。 起到控制失水 的作用。 由于大分 子在水 泥颗粒表 面的吸附作用 ． 形 Ｈ Ｈ Ｃ Ｏ的 比例 。 由正 交试验 得到 的最 佳胺化 反应 条件 为 ： Ｃ Ｏ与 ＨＨ 成 了一层较厚 的吸附水 化膜 ． 以将 自由水包裹起 来 ． 可 防止 自由水析 Ｃ 。 Ｏ 配比为 ２ Ｉ草酸与 Ｈ Ｈ ａ。 ２ ｎＮ ：、 Ｃ Ｏ的比例为 １２ 反应温度 １ ￣、 ：、 ０ Ｃ 反 ０ ｈ 出． 同时也有效 防止 了水 泥颗粒 间的相互聚结 ． 增加 了水泥浆 中细颗 应 时间 ２ 。 粒 的含量 ， 滤饼变得薄 而致密 ， 使 降低 了滤饼 的渗透率 。 从而有效降低 笔者将在该条件下合成 的有机曼尼希碱促凝剂命名为 Ｄ — ＷＣ Ｚ 了失水量 。 ２３ ＿性能对 比 ３ 不泥浆失水量 的大小主要 由水泥浆形成滤饼 的质 量决定 ． ） 滤饼 ２ ． 水泥浆水化热对 比 ．１ ３ 薄而致密 ， 则其渗透率低 ， 失水量就小 。 滤饼的质量又与颗粒�

５ ６ ４ １ ～６ ３ ５ ５ ｍ， 下 入 １ ７ ７ ． ８ ａｍ 尾 管 至 ５ ｒ ６ ４ ０ ￣６ ３ ５ ２ ｍ；
在高温条件下 ， 水泥浆发生沉降的可能性 比在低温条 件下要 大得多 ， 稳定性较差 的水泥浆所形成 的水泥柱
其 密度 从 上 到 下 非 常不 均 匀 ， 水 泥浆 及 水 泥 石 的综 合
至１ ４ ５ ￣１ ８ ０ ｍ； 二 开 采 用 ４ ４ ４ ． ５ ａｍ 钻 头 钻 至 ２ ｒ ３ ０ ７ ￣
度升高 、 稠化时间缩短 、 二界面滤饼增厚等问题 ， 严重 时 可使 固井 施 工失 败 ， 因此 ， 高温 深井 固井必 须 严格 控
制水 泥浆 失水 量 。 沉 降 稳定 性 是 水 泥 浆 稳 定 性 的 直接 表 现 ， 尤 其 是
的沉 降稳定 性 。
１ ． ２ 设 计 思路
高温 水 泥浆 体 系设 计关 键 在 于优 选配 套 的抗 高 温
水泥浆外加剂 ， 使水泥浆在高温条件下具有失水量低 、
稠 化 时 间易 调 、 水 泥 石 抗 压 强度 高 、 稳定 性 好 等 特 点 。 基 于 以上 思 路 ， 通过 大 量试 验研 究 ， 优 选 出 了适用 于 高 温 条 件下 的降失 水 剂 Ｄ Ｒ Ｆ 一１ ２ ０ １ ［ ２ 及 缓 凝 剂 ＤＲ Ｈ－ ３ １ ０ Ｓ、 Ｄ ＲＨ－３ ２ ０ Ｓ； 同 时 优 选 出 了胶 乳 防 窜 剂 ＤＲ Ｔ一
牛东潜 山构造位 于渤海湾 盆地冀 中坳 陷 霸县 凹 陷， 在 河北 省雄 县 境 内 。牛 东潜 山重 大发 现 位 列 ２ ０ １ １
年 中 国石 油 十大 科 技 进 展 第 一 位 ， 牛 东 潜 山构 造 是 华
： ｌ Ｌ ￣ ｌ ｌ ｌ 田最 深 的潜 山 ， 潜 山 顶部 深 度 在 ５ ６ ３ ５ ￣６ ３ ５ ０ ｍ， 完