高密度固井水泥漿體系

關(guān)于高密度固井水泥漿體系一、概述

高孔隙壓力、井壁不穩(wěn)定和塑性流動(dòng)地層固井都需要高靜水壓力，要求利用高密度水泥漿進(jìn)行固井。提高水泥漿密度的簡(jiǎn)單方法是減少水用量，但這種方法會(huì)帶來很多問題和隱患，其最高密度也只能達(dá)到2.16g/cm3；當(dāng)要求更高的水泥漿密度時(shí)，就需要加入高比重材料來提高水泥漿密度。為解決高密度水泥漿存在的問題，我院先后研究開發(fā)了G60高密度水泥漿體系、SQ高密度水泥漿體系和BXF高密度水泥漿體系。并成功地應(yīng)用于油田固井，取得了良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。第2頁(yè),共20頁(yè)，星期六，2024年，5月二、加重材料選擇

1、加重劑應(yīng)滿足以下條件：材料的顆粒粒度分布與水泥相容。需水量少。不影響水泥水化進(jìn)程，與其它添加劑有良好的相容性，同時(shí)對(duì)外加劑的吸附能力弱。

第3頁(yè),共20頁(yè)，星期六，2024年，5月2、幾種加重材料性能特性比較第4頁(yè),共20頁(yè)，星期六，2024年，5月

除了以上非水溶固體材料外，還可通過加入鹽提高水泥漿的密度，但這一方法要求詳細(xì)考察所用鹽對(duì)水泥漿性能的影響，以及對(duì)水泥石膠結(jié)的長(zhǎng)期影響。此外，近年來根據(jù)顆粒堆積理論，還通過采用粗顆粒水泥來提高水泥漿的密度。例如采用H級(jí)水泥進(jìn)行配漿，以提高水泥漿流動(dòng)性能，增加漿體中膠凝材料含量，提高水泥漿早期和后期的抗壓強(qiáng)度。3、鹽及粗顆粒水泥第5頁(yè),共20頁(yè)，星期六，2024年，5月三、高密度水泥漿設(shè)計(jì)原則降失水性能：高密度水泥漿的降失水性能一般要求小于100mL；沉降穩(wěn)定性：高密度水泥漿密度差別較大，易造成漿體材料離析，應(yīng)保證良好的沉降穩(wěn)定性；游離液：高密度水泥漿游離液含量較高，水泥漿設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量降低游離液含量；高溫環(huán)境：加入硅粉，需更多的加重材料，減少了膠凝材料的用量，應(yīng)關(guān)注水泥石早期及后期抗壓強(qiáng)度；防竄性能：高密度水泥漿一般用于高壓油氣水層，應(yīng)考慮體系的防竄性能；施工性能：高密度水泥漿一般流動(dòng)性差，應(yīng)考慮配漿工藝。

第6頁(yè),共20頁(yè)，星期六，2024年，5月四、高密度水泥漿配方和性能

我院近年來對(duì)高密度水泥漿體系進(jìn)行了研究開發(fā)，目前已投入現(xiàn)場(chǎng)使用的有：

G60高密度水泥漿體系

SQ高密度水泥漿體系

BXF高密度水泥漿體系第7頁(yè),共20頁(yè)，星期六，2024年，5月

1、G60高密度水泥漿體系

①組成及特點(diǎn)組成：普通型或高溫型G60不滲透劑；緩凝劑H88、J-RL、G64；分散劑CF40S、CF40L；G60-S摻量一般為1.5~2.5%(占水泥質(zhì)量)，適用于與水泥干混使用；技術(shù)特點(diǎn)：G60-S不滲透劑水泥漿體系水泥漿流變性能好，具有降失水、防漏、防竄等多種功能；G60-S油井水泥不滲透劑對(duì)水泥漿具有一定的緩凝作用，對(duì)水泥石抗壓強(qiáng)度發(fā)展影響較小；適用溫度范圍55~155℃。第8頁(yè),共20頁(yè)，星期六，2024年，5月②G60高密度水泥漿性能

上述數(shù)據(jù)表明：由G60-S、鈦鐵礦、硅粉、H88、CF40S配制的高密度水泥漿，能有效地提高水泥漿密度，水泥漿各方面性能滿足固井施工要求。

第9頁(yè),共20頁(yè)，星期六，2024年，5月③G60高密度水泥漿的應(yīng)用中國(guó)石油勘探研究院萬莊分院采用G60-S不滲透劑、GRO分散劑及G64中溫緩凝劑，采用重晶石粉為加重材料配制高密度水泥漿，在青海地區(qū)一口總公司重點(diǎn)科探井（冷科1井）中進(jìn)行了施工。水泥漿設(shè)計(jì)密度達(dá)到2.40g/cm3，稠化時(shí)間控制在6~7h，API失水量控制在50mL以內(nèi)。在實(shí)際施工中，水泥漿的最大密度為2.35g/cm3，平均密度為2.30g/cm3，固井結(jié)果令人滿意。第10頁(yè),共20頁(yè)，星期六，2024年，5月2、SQ水泥漿體系

①組成及特點(diǎn)組成：SQ系列抗鹽外加劑由SQ-2降失水劑、SQ-1增強(qiáng)劑、J-RL緩凝劑組成；

SQ-1摻量為2~3%（BWOC），

SQ-2摻量為1.5~3.3%（BWOC），J-RL摻量為0.2~1.5%（BWOC）；SQ-2可與水泥干混，亦可水溶，但推薦干混使用；技術(shù)特點(diǎn)：SQ系列抗鹽外加劑適用于鹽膏層、堿層或高壓鹽水井及一般生產(chǎn)井的固井。適用溫度范圍40~120℃；API失水量≤250ml；游離液含量低；具有良好的抗鹽能力，抗鹽量可達(dá)18%；具有良好的抗竄能力和相容性；水泥漿具有良好的流變性能，過渡時(shí)間短；可與API各級(jí)水泥、硅石粉、重晶石、鈦鐵礦等外摻料配制出適合固井要求的水泥漿。第11頁(yè),共20頁(yè)，星期六，2024年，5月②SQ水泥漿性能密度水泥重晶石水SQ-2SXYJ-RLAPI失水稠化90℃強(qiáng)度119℃2.19100150842.51.01.5844002.19100150842.51.00.78018911.02.19100150842.51.01.29022510.0第12頁(yè),共20頁(yè)，星期六，2024年，5月采用SQ降失水劑，使用重晶石作為加重劑配制的高密度水泥漿體系在青海油田冷七2井固井中使用，固井井深3300m，采用雙級(jí)固井。該井施工順利，測(cè)井結(jié)果表明，固井質(zhì)量良好。③SQ高密度水泥漿的應(yīng)用第13頁(yè),共20頁(yè)，星期六，2024年，5月3、BXF-1高密度水泥漿體系

①組成及特點(diǎn)組成：BXF-1降失水劑、BXR-1中溫緩凝劑、BXR-2高溫緩凝劑，BXF-1的摻量為1.5~5.0%（占水泥量），可以干混和水溶；技術(shù)特點(diǎn)：本系列外加劑具有很好的抗鹽能力，可用淡水或鹽水配漿，抗鹽量可達(dá)18%；具有良好的防氣竄能力；API失水≤200ml；稠化時(shí)間可調(diào)。適用于循環(huán)溫度為70~140℃的高壓含鹽水層井及一般生產(chǎn)井的固井?？膳cAPI各級(jí)水泥和硅粉、重晶石、赤鐵礦、鈦鐵礦等外摻料配合使用，配制出不同密度的水泥漿。第14頁(yè),共20頁(yè)，星期六，2024年，5月②BXF-1高密度水泥漿性能

與Micromax配合失水可控制在50ml以下，性能更優(yōu)越。

第15頁(yè),共20頁(yè)，星期六，2024年，5月③BXF-1高密度水泥漿的應(yīng)用我院采用BXF-1降失水劑、赤鐵礦配制的高密度水泥漿在鴨深1井三開、四開進(jìn)行使用，取得了良好的固井質(zhì)量，是該區(qū)域固井質(zhì)量最好的一口井。該井是大慶油田勘探分公司在柴北緣區(qū)塊布置的第一口重點(diǎn)探井，位于柴達(dá)木盆地北緣斷塊鄂博梁—鴨湖構(gòu)造帶鴨湖構(gòu)造上，地質(zhì)情況非常復(fù)雜。三開固井采用雙級(jí)雙凝水泥，二級(jí)采用正常密度水泥漿，四開固井采用雙凝水泥，四開井段噴漏并存，要求嚴(yán)格控制水泥漿密度，其施工過程水泥漿配方和性能如下所示:第16頁(yè),共20頁(yè)，星期六，2024年，5月A、鴨深1井三開、四開固井水泥漿配方第17頁(yè),共20頁(yè)，星期六，2024年，5月B鴨深1井三開、四開固井的水泥漿性能

抗壓強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)條件為120℃、21MPa。

繼續(xù)第18頁(yè),共20頁(yè)，星期