高密度固井水泥浆体系

关于高密度固井水泥浆体系第1页，共20页，2022年，5月20日，18点1分，星期六一、概述

高孔隙压力、井壁不稳定和塑性流动地层固井都需要高静水压力，要求利用高密度水泥浆进行固井。提高水泥浆密度的简单方法是减少水用量，但这种方法会带来很多问题和隐患，其最高密度也只能达到2.16g/cm3；当要求更高的水泥浆密度时，就需要加入高比重材料来提高水泥浆密度。为解决高密度水泥浆存在的问题，我院先后研究开发了G60高密度水泥浆体系、SQ高密度水泥浆体系和BXF高密度水泥浆体系。并成功地应用于油田固井，取得了良好的社会和经济效益。第2页，共20页，2022年，5月20日，18点1分，星期六二、加重材料选择

1、加重剂应满足以下条件：材料的颗粒粒度分布与水泥相容。需水量少。不影响水泥水化进程，与其它添加剂有良好的相容性，同时对外加剂的吸附能力弱。

第3页，共20页，2022年，5月20日，18点1分，星期六2、几种加重材料性能特性比较第4页，共20页，2022年，5月20日，18点1分，星期六

除了以上非水溶固体材料外，还可通过加入盐提高水泥浆的密度，但这一方法要求详细考察所用盐对水泥浆性能的影响，以及对水泥石胶结的长期影响。此外，近年来根据颗粒堆积理论，还通过采用粗颗粒水泥来提高水泥浆的密度。例如采用H级水泥进行配浆，以提高水泥浆流动性能，增加浆体中胶凝材料含量，提高水泥浆早期和后期的抗压强度。3、盐及粗颗粒水泥第5页，共20页，2022年，5月20日，18点1分，星期六三、高密度水泥浆设计原则降失水性能：高密度水泥浆的降失水性能一般要求小于100mL；沉降稳定性：高密度水泥浆密度差别较大，易造成浆体材料离析，应保证良好的沉降稳定性；游离液：高密度水泥浆游离液含量较高，水泥浆设计时应尽量降低游离液含量；高温环境：加入硅粉，需更多的加重材料，减少了胶凝材料的用量，应关注水泥石早期及后期抗压强度；防窜性能：高密度水泥浆一般用于高压油气水层，应考虑体系的防窜性能；施工性能：高密度水泥浆一般流动性差，应考虑配浆工艺。

第6页，共20页，2022年，5月20日，18点1分，星期六四、高密度水泥浆配方和性能

我院近年来对高密度水泥浆体系进行了研究开发，目前已投入现场使用的有：

G60高密度水泥浆体系

SQ高密度水泥浆体系

BXF高密度水泥浆体系第7页，共20页，2022年，5月20日，18点1分，星期六

1、G60高密度水泥浆体系

①组成及特点组成：普通型或高温型G60不渗透剂；缓凝剂H88、J-RL、G64；分散剂CF40S、CF40L；G60-S掺量一般为1.5~2.5%(占水泥质量)，适用于与水泥干混使用；技术特点：G60-S不渗透剂水泥浆体系水泥浆流变性能好，具有降失水、防漏、防窜等多种功能；G60-S油井水泥不渗透剂对水泥浆具有一定的缓凝作用，对水泥石抗压强度发展影响较小；适用温度范围55~155℃。第8页，共20页，2022年，5月20日，18点1分，星期六②G60高密度水泥浆性能

上述数据表明：由G60-S、钛铁矿、硅粉、H88、CF40S配制的高密度水泥浆，能有效地提高水泥浆密度，水泥浆各方面性能满足固井施工要求。

第9页，共20页，2022年，5月20日，18点1分，星期六③G60高密度水泥浆的应用中国石油勘探研究院万庄分院采用G60-S不渗透剂、GRO分散剂及G64中温缓凝剂，采用重晶石粉为加重材料配制高密度水泥浆，在青海地区一口总公司重点科探井（冷科1井）中进行了施工。水泥浆设计密度达到2.40g/cm3，稠化时间控制在6~7h，API失水量控制在50mL以内。在实际施工中，水泥浆的最大密度为2.35g/cm3，平均密度为2.30g/cm3，固井结果令人满意。第10页，共20页，2022年，5月20日，18点1分，星期六2、SQ水泥浆体系

①组成及特点组成：SQ系列抗盐外加剂由SQ-2降失水剂、SQ-1增强剂、J-RL缓凝剂组成；

SQ-1掺量为2~3%（BWOC），

SQ-2掺量为1.5~3.3%（BWOC），J-RL掺量为0.2~1.5%（BWOC）；SQ-2可与水泥干混，亦可水溶，但推荐干混使用；技术特点：SQ系列抗盐外加剂适用于盐膏层、碱层或高压盐水井及一般生产井的固井。适用温度范围40~120℃；API失水量≤250ml；游离液含量低；具有良好的抗盐能力，抗盐量可达18%；具有良好的抗窜能力和相容性；水泥浆具有良好的流变性能，过渡时间短；可与API各级水泥、硅石粉、重晶石、钛铁矿等外掺料配制出适合固井要求的水泥浆。第11页，共20页，2022年，5月20日，18点1分，星期六②SQ水泥浆性能密度水泥重晶石水SQ-2SXYJ-RLAPI失水稠化90℃强度119℃2.19100150842.51.01.5844002.19100150842.51.00.78018911.02.19100150842.51.01.29022510.0第12页，共20页，2022年，5月20日，18点1分，星期六采用SQ降失水剂，使用重晶石作为加重剂配制的高密度水泥浆体系在青海油田冷七2井固井中使用，固井井深3300m，采用双级固井。该井施工顺利，测井结果表明，固井质量良好。③SQ高密度水泥浆的应用第13页，共20页，2022年，5月20日，18点1分，星期六3、BXF-1高密度水泥浆体系

①组成及特点组成：BXF-1降失水剂、BXR-1中温缓凝剂、BXR-2高温缓凝剂，BXF-1的掺量为1.5~5.0%（占水泥量），可以干混和水溶；技术特点：本系列外加剂具有很好的抗盐能力，可用淡水或盐水配浆，抗盐量可达18%；具有良好的防气窜能力；API失水≤200ml；稠化时间可调。适用于循环温度为70~140℃的高压含盐水层井及一般生产井的固井。可与API各级水泥和硅粉、重晶石、赤铁矿、钛铁矿等外掺料配合使用，配制出不同密度的水泥浆。第14页，共20页，2022年，5月20日，18点1分，星期六②BXF-1高密度水泥浆性能

与Micromax配合失水可控制在50ml以下，性能更优越。

第15页，共20页，2022年，5月20日，18点1分，星期六③BXF-1高密度水泥浆的应用我院采用BXF-1降失水剂、赤铁矿配制的高密度水泥浆在鸭深1井三开、四开进行使用，取得了良好的固井质量，是该区域固井质量最好的一口井。该井是大庆油田勘探分公司在柴北缘区块布置的第一口重点探井，位于柴达木盆地北缘断块鄂博梁—鸭湖构造带鸭湖构造上，地质情况非常复杂。三开固井采用双级双凝水泥，二级采用正常密度水泥浆，四开固井采用双凝水泥，四开井段喷漏并存，要求严格控制水泥浆密度，其施工过程水泥浆配方和性能如下所示:第16页，共20页，2022年，5月20日，18点1分，星期六A、鸭深1井三开、四开固井水泥浆配方第17页，共20页，2022年，5月20日，18点1分，星期六B鸭深1井三开、四开固井的水泥浆性能

抗压强度的实验条件为120℃、21MPa。

继续第18页，共20页，2022