宋梅梅 窦益华 杨振杰 张勇 程凯凯

1.西安石油大学机械工程学院；2.西安石油大学石油工程学院

随着深层油气藏、低渗透油气藏和非常规油气藏的勘探与开发，油气田开采难度和井下情况复杂程度不断增加，为固井水泥环的长期密封完整性带来更为严峻的挑战［1-3］。为分析复杂油气资源开发过程中的水泥环完整性问题，首先需要了解这些复杂工况条件下水泥环失效机理。固井界面胶结质量及胶结强度是造成水泥环密封完整性失效的直接因素［4-6］，即生产过程中套管内压力的变化可导致胶结界面产生微环隙，形成井下地层流体的窜流通道，造成层间封隔失效和套管保护功能的失效。

常规固井水泥浆凝结硬化过程中，易形成固井水泥环胶结的“弱界面”。水泥与套管胶结界面(一界面)内生成了大量可溶性的Ca(OH)2粗大晶体和稳定性较差的高碱性C—S—H凝胶，耐冲蚀的钙矾石和水化钙黄长石发育充分［4,7-8］，使得界面处结构比较疏松，孔隙率较高［8-10］。若腐蚀性介质到达胶结界面，易生成微溶于水或无胶结性能的固相，造成水泥石渗透率增大、强度降低、胶结质量变差，最终导致界面失稳，形成气体和液体上窜的通道，破坏油气井的完整性。因此，固井界面胶结质量的提高应重视界面处水化产物和微观结构的优化，通过开发新型固井水泥浆体系提高水泥石环的密封完整性,是改善固井弱界面、保证井筒完整性的有效方法。

作为一种新型潜在固井材料，硫铝酸盐水泥具有早期强度高、抗渗性好、耐腐蚀能力高等优点［11-14］。……