文泽芹

摘 要 本文通过研究双基多凝水泥浆，具有良好的API性能，上下段稠化时间差合理，高密度尾浆短速凝且过渡时间短，减少水泥浆失重带来的影响，解决了临盘地区井深4000m以内、长封固段、易窜、易漏井的固井难题，提高了固井质量。

关键词 长封固段 双基多凝水泥浆 固井质量

中图分类号：TE254.3 文献标识码：A

1临盘地区固井常用水泥浆体系分析

目前临盘地区井深4000m以内的中深井、浅井的水泥浆体系一般采用：单一水泥浆体系、多段多凝，主要通过密度差来调节稠化时间。常用长封固段常规井固井水泥浆体系中，上部非重点封固段采用密度1.60g/cm3-1.65g/cm3低密度水泥浆，中部非重点封固段采1.80g/cm3-1.85g/cm3中间浆，重点封固段采用1.90g/cm3-1.95g/cm3的尾浆。上下段使用同一种水泥浆体系，虽然能够满足固井时井底压力梯度的要求，也降低了固井时发生井漏的风险。但是存在主力油层层内固井质量差，压不稳的问题，给固井质量的保证带来了一定风险和困难：

（1）相同体系的水泥浆上下段稠化时间隔不开，用密度差来调整稠化时间的能力有限，主力油层不易压稳，从而引起油气水窜的固井风险。

（2）对于单一体系的水泥浆，如果全井采用干混，在冬季固井，由于受环境温度的影响，水泥浆的稠化时间会偏长，不易达到重点封固段水泥浆凝固时间短、速凝的固井要求，从而影响固井质量；如果全井采用水混，虽能满足固井设计要求，但由于注灰量大，会大大增加设备的配置，同时也会增加工作量及劳动成本。

2双基多凝水泥浆的研究

2.1降失水剂的优选

降失剂HG302-1是一种不成膜降失水剂，需配合减阻剂、分散剂等外加剂使用，但抗温性不是很强，适用于井深4000m以内，井温90℃以下中深井、浅井。

通过实验分析，HG302-1通过加量调节水泥浆的稠化时间的能力较大，但稠化时间较长，虽然继续减少加量会缩短稠化时间，但失水增大，不能满足固井施工设计对失水的要求，不适于水泥浆体系中尾浆低失水、短速凝的性能要求。由于HG302-1和减阻剂配伍使用能使水泥浆具有较长的稠化时间，适用于长封固段领浆和中间浆的使用，用以防止上部水泥浆提高早凝固而导致的水泥浆失重，压稳油层。

HG306、HG301都具有良好的降失水性能，虽然通过加量调节稠化时间的范围不是很大，但HG301能在保证较小失水的同时，具有较短的稠化时间，满足固井施工设计中尾浆短、速凝的性能要求。通过以上对降失剂机理和性能的研究，双基多凝水泥浆体系上部非重点封固段，选用不成膜机理的降失水剂DHG302-1和减阻剂USZ配伍使用，用于水泥浆体系的领浆和中间浆。通过前面一系列室内降失水剂的研究和优选，选用成膜机理的复合降失水剂G301用于尾浆。加量可根据井深及井温进行调整。

2.2增韧剂加量

目前室内常用的增韧剂WG172是一种高分子的复合纤维，具有惰性，抗温性良好，可用作防漏剂，在水泥浆中能够形成一种交联垫层，在提高水泥石韧性的同时，还能在地层裂缝边缘起到搭桥作用，水泥浆体进入漏层时可以形成“滤网结构”，增加水泥浆的流动阻力，借助于水泥浆的水化胶凝作用和未水化水泥颗粒的填充作用，并最终形成水泥浆硬化体，达到堵漏和提高易漏地层承压能力的目的。

由于增韧剂WG172加量对失水及稠化时间的影响不大，而对流变性有较大的影响；但如果加量过大，会影响水泥浆的流变性，可根据水泥浆的流变性适量调整。在该尾浆水泥浆体系中可采用常规加量1.5%增至2.0%。

2.3膨胀剂加量

普通硅酸盐油井水泥硬化后，水泥石体积发生收缩，使水泥与套管或水泥与地层层之间形成微环隙，影响了水泥与套管及地层间的固结质量，可能导致油、气、水窜。而需在水泥中添加膨胀剂。

膨胀剂WG169具有以下性能：（1）有助于封闭微环隙；（2）能够补偿水泥浆（石）的体积收缩并产生体积膨胀，减少水泥浆的重力失重，提高防窜能力；（3）改善水泥石内部结构，减小水泥石渗透率，在受限状态下产生预应力，提高水泥环的胶结质量；（4）与有机外加剂的配伍性好，对水泥浆的其他性能影响不大。

2.4早强剂加量

油井水泥早强剂能加速水泥硅酸盐组分水化反应速度，改善水泥石晶体结构，从而提高水泥石的早期强度，能有效的缩短水泥浆的稠化时间，促进水泥石早期强度的发展，并且对后期强度无显著影响，与其它外加剂有较好的配伍性。。目前公司常用的早强剂为河南卫辉生产的G203A，在试温75℃下进行试验。

实验配方：

W/C=0.40 HG301*8%+WG169*1.5%+WG172*1.5%+G级+XP-1*0.2%+早强剂

根据实验可以得出结论，随着早强剂加量增加，稠化时间缩短；但早强剂的增加会影响水泥浆的流变性，使水泥浆流变性能变差。根据API对水泥浆的流变性能的要求，早强剂G203A合理的加量为1%左右。

（1）实验温度60℃下，在用于尾浆的水泥浆中加入1%早强剂G203A前后的稠化曲线对比。早强剂G203A具有一定的促凝作用，同时能缩短水泥浆的过渡时间，可以使水泥浆体系的尾浆达到过渡时间短、速凝的性能要求。

2.5水泥浆性能

具有两种不同机理的双基多凝水泥浆体系综合性能。经过室内研究和优化之后的水泥浆体系，具有良好的API性能，上下段稠化时间差大于2h；水泥浆体系的尾浆具有较短的过渡时间及速凝的稠化性能、低失水，满足固井施工的需要。

3现场应用

该水泥浆体系共进行了22口井的固井施工，固井优质率达90.9%，一界面固井优质率达到96.2%，取得了良好的固井质量和效果。

4认识和结论

（1）《双基多凝水泥浆体系的室内研究》主要根据油井水泥降失剂不同降失水的机理，固井上部非重点封固段采用干混，下部重点封固段采用水混，研究出一套双基多凝水泥浆体系，该体系性能优良，具有稠化时间调整范围大，施工操作便捷，设备配置减少等优点。适用于井深4000 m以内、长封固段及易窜、易漏井。

（2）双基多凝水泥浆体系及配套的固井工艺技术的应用，较好的解决了层间封固质量差而影响固井质量的问题：

（3）解决了由于注采井、井径增大、封固段增长等因素的影响，重点封固段压不稳，油气水窜槽，层内封固质量差的问题。

（4）解决了由于水泥浆失重造成油 、气 、水窜及互渗，影响固井质量的问题。

（5）提高井深4000m以内、长封固段、易窜、易漏井的层内封固质量，进而提高了临盘地区中深井、浅井油层的固井质量。

参考文献

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