魏海萍(中石化華北石油工程有限公司井下作業(yè)分公司HB-1402固井隊(duì)， 河南 鄭州 450000)

一種適用于新疆塔河油田水泥塞施工的新型水泥漿體系研究

魏海萍(中石化華北石油工程有限公司井下作業(yè)分公司HB-1402固井隊(duì)， 河南 鄭州 450000)

針對(duì)以往水泥漿體系失水性能不穩(wěn)定而造成施工耽擱的情況，本文從提高水泥漿體系性能入手，通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)，研制出一種失水量小、稠化性能可調(diào)的新型水泥漿體系，目的是為滿足新疆塔河油田深井高溫高壓條件下水泥塞施工的要求，這對(duì)于提高水泥塞質(zhì)量，降低施工成本，以及便于指導(dǎo)水泥塞施工具有重要意義。通過(guò)在TH12265等井的應(yīng)用，成功地解決了深井?dāng)D水泥、打塞難等問(wèn)題，證明這一體系具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和推廣價(jià)值。

水泥塞;塔河油田;水泥漿;降失水劑;稠化時(shí)間

注水泥塞是井下作業(yè)施工常見(jiàn)的工序，尤其是在油井開發(fā)的中后期。鑒于新疆塔河油田二疊系易漏地層的普遍性，堵漏水泥塞是該區(qū)塊常見(jiàn)的水泥塞類型，另外還會(huì)遇到側(cè)鉆塞、完井塞等等。它們都面臨新疆塔河區(qū)塊高溫高壓的特點(diǎn)，這對(duì)水泥漿性能提出了更高的要求。注水泥塞施工有其特殊性，需要在特定的時(shí)間內(nèi)，連續(xù)完成相應(yīng)的工序，不能出現(xiàn)任何失誤，且影響因素復(fù)雜，一旦出現(xiàn)事故將產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。

1 水泥漿性能與注水泥塞的關(guān)系

(1)水泥漿密度 配制水泥漿的要求是在不能壓漏地層的同時(shí)還要保證水泥石的強(qiáng)度和水泥漿的流動(dòng)性。配制常規(guī)水泥漿的密度通常為：1．80～1．90g/cm3。鑒于塔河區(qū)塊水泥塞密度使用1．88g/cm3的普遍性，本文研究水泥漿體系均為密度1．88g/cm3。

(2)水泥漿失水性能 水泥漿在注替過(guò)程中，如果失水較大，環(huán)空漿體水灰比減小，造成水泥漿密度增加，流動(dòng)性變差，稠化時(shí)間縮短，稠度急劇上升，致使水泥漿注替泵壓增加，嚴(yán)重的造成打水泥塞失敗，說(shuō)明了控制失水對(duì)水泥塞施工的重要性。

(3)水泥漿稠化時(shí)間 水泥漿調(diào)成之后，隨著水化反應(yīng)的進(jìn)行，水泥漿逐步變稠，流動(dòng)性變差。在水泥漿注替過(guò)程中水泥漿流動(dòng)越來(lái)越差，直至不能泵入。此時(shí)管柱就會(huì)固在井筒內(nèi)或者管柱內(nèi)部水泥漿凝固。造成工程質(zhì)量事故。俗稱“插旗桿和灌香腸”。 因此，在注水泥塞施工的全過(guò)程必須在水泥漿稠化之前完成，因此對(duì)于施工周期長(zhǎng)的深井注水泥塞應(yīng)當(dāng)有較長(zhǎng)稠化時(shí)間的保證。

2 外加劑的優(yōu)選

(1)降失水劑的優(yōu)選 河南衛(wèi)輝生產(chǎn)的G306、G33S、G310是塔河工區(qū)水泥塞施工常用的降失水劑類型，因?yàn)轶w系不同，性能不同，成本固然不同。使用G306降失水劑的水泥漿經(jīng)養(yǎng)護(hù)后不能形成均勻的抗失水膜，而是成膜分子糾結(jié)在一起產(chǎn)生類似豆腐渣樣物質(zhì)，導(dǎo)致失水無(wú)法控制，而且影響水泥漿的流變性能。G310抗高溫抗鹽降失水劑降失水效果顯著，但是它的加量較大，成本顯著提高。G33S為固體粉末，適用溫度范圍廣(50℃～170℃)，適于從低溫到高溫的各個(gè)范圍段，具有一定的抗鹽性能，受水泥種類性能較小。鑒于以上優(yōu)勢(shì)，本文選擇G33S作為水泥漿體系研究的降失水劑類型。

(2)緩凝劑的優(yōu)選 基于現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，H-1適用于85℃以下的中低溫井，GH-7適用于85℃～120℃范圍的深井，GH-9適用于120℃～180℃范圍的超高溫井。由此可見(jiàn)，GH-7是可以滿足絕大多數(shù)常規(guī)水泥塞的緩凝劑。本文選擇GH-7作為水泥漿體系研究的緩凝劑類型。

3 新型水泥漿體系的組成

根據(jù)新疆塔河油田深井的特點(diǎn)，所優(yōu)選的水泥漿體系配方為：阿克蘇G級(jí)油井水泥593g+硅粉207g+(1．5%～2．0%)降失水劑G33S+(1%～2%)分散劑USZ+(0．5%～2．0%)緩凝劑GH-7+(0．1%～0．5%)消泡劑XP-1+44%小區(qū)淡水。

4 不同溫度下緩凝劑的加量研究

塔河區(qū)塊常規(guī)水泥塞對(duì)水泥漿性能的要求一般是：析水小于3．5ml，30min失水小于100ml，流動(dòng)度20～22cm，稠化時(shí)間360～420min。

為了研究不同溫度下緩凝劑的加量，首先要確定滿足失水要求的降失水劑G33S的加量。通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究，在一定加量范圍內(nèi)，隨著加量的增大失水量減小：當(dāng)G33S加量為1．5%時(shí)，93℃條件下失水80ml，加量為2．0%時(shí)，失水可控制在50ml以內(nèi)?？梢?jiàn)，G33S加量為1．5%時(shí)即可滿足水泥漿失水小于100ml的性能要求，下面以此加量為基礎(chǔ)研究不同溫度下緩凝劑的加量。

為滿足稠化時(shí)間，隨著溫度的升高緩凝劑的加量隨之加大。下面是通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)確定出的溫度在90℃～120℃范圍內(nèi)緩凝劑加量和稠化時(shí)間測(cè)定。同時(shí)，該水泥漿體系在不同溫度下經(jīng)過(guò)24h養(yǎng)護(hù)水泥石抗壓強(qiáng)度均能滿足注水泥塞要求。

5 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

(1)TH12265 井是塔河油田的一口重點(diǎn)開發(fā)井，完井井深6163．8m。鉆井過(guò)程中放空(井段6141．19-6141．39m)，然后井口失返，搶鉆至井深6163．80m，井口出現(xiàn)溢流，隨后用密度1．45g/cm3泥漿向環(huán)空反推14m3，正推2m3，套壓、立壓均降為0，開井，井口見(jiàn)不到液面，井下處于漏失狀態(tài)。2015年9月22日，使用該體系配制的水泥漿對(duì)6000m～6163．8m(稠化條件：120℃×70MPa)井段進(jìn)行擠水泥，擠入水泥漿量8m3，候凝后塞面位置符合設(shè)計(jì)要求位置，試壓合格，擠水泥一次成功。

(2)為滿足鉆井隊(duì)的側(cè)鉆需求，該體系相繼在塔河地區(qū)另外兩口井上成功應(yīng)用，井深分別為5841m、5480m，實(shí)驗(yàn)溫度分別為100℃、105℃。

6 結(jié)語(yǔ)

(1)新研制的水泥漿體系具有耐高溫高壓、失水控制在100ml以內(nèi)、綜合性能良好的特點(diǎn)。

(2)該水泥漿體系能夠很好地滿足新疆塔河區(qū)塊多數(shù)常規(guī)水泥塞的施工要求，具有較好的推廣前景。