一种适用于新疆塔河油田水泥塞施工的新型水泥浆体系研究

魏海萍(中石化华北石油工程有限公司井下作业分公司HB-1402固井队， 河南 郑州 450000)

一种适用于新疆塔河油田水泥塞施工的新型水泥浆体系研究

魏海萍(中石化华北石油工程有限公司井下作业分公司HB-1402固井队， 河南 郑州 450000)

针对以往水泥浆体系失水性能不稳定而造成施工耽搁的情况，本文从提高水泥浆体系性能入手，通过室内试验，研制出一种失水量小、稠化性能可调的新型水泥浆体系，目的是为满足新疆塔河油田深井高温高压条件下水泥塞施工的要求，这对于提高水泥塞质量，降低施工成本，以及便于指导水泥塞施工具有重要意义。通过在TH12265等井的应用，成功地解决了深井挤水泥、打塞难等问题，证明这一体系具有明显的经济效益和推广价值。

水泥塞;塔河油田;水泥浆;降失水剂;稠化时间

注水泥塞是井下作业施工常见的工序，尤其是在油井开发的中后期。鉴于新疆塔河油田二叠系易漏地层的普遍性，堵漏水泥塞是该区块常见的水泥塞类型，另外还会遇到侧钻塞、完井塞等等。它们都面临新疆塔河区块高温高压的特点，这对水泥浆性能提出了更高的要求。注水泥塞施工有其特殊性，需要在特定的时间内，连续完成相应的工序，不能出现任何失误，且影响因素复杂，一旦出现事故将产生严重的后果。

1 水泥浆性能与注水泥塞的关系

(1)水泥浆密度 配制水泥浆的要求是在不能压漏地层的同时还要保证水泥石的强度和水泥浆的流动性。配制常规水泥浆的密度通常为：1．80～1．90g/cm3。鉴于塔河区块水泥塞密度使用1．88g/cm3的普遍性，本文研究水泥浆体系均为密度1．88g/cm3。

(2)水泥浆失水性能 水泥浆在注替过程中，如果失水较大，环空浆体水灰比减小，造成水泥浆密度增加，流动性变差，稠化时间缩短，稠度急剧上升，致使水泥浆注替泵压增加，严重的造成打水泥塞失败，说明了控制失水对水泥塞施工的重要性。

(3)水泥浆稠化时间 水泥浆调成之后，随着水化反应的进行，水泥浆逐步变稠，流动性变差。在水泥浆注替过程中水泥浆流动越来越差，直至不能泵入。此时管柱就会固在井筒内或者管柱内部水泥浆凝固。造成工程质量事故。俗称“插旗杆和灌香肠”。 因此，在注水泥塞施工的全过程必须在水泥浆稠化之前完成，因此对于施工周期长的深井注水泥塞应当有较长稠化时间的保证。

2 外加剂的优选

(1)降失水剂的优选 河南卫辉生产的G306、G33S、G310是塔河工区水泥塞施工常用的降失水剂类型，因为体系不同，性能不同，成本固然不同。使用G306降失水剂的水泥浆经养护后不能形成均匀的抗失水膜，而是成膜分子纠结在一起产生类似豆腐渣样物质，导致失水无法控制，而且影响水泥浆的流变性能。G310抗高温抗盐降失水剂降失水效果显著，但是它的加量较大，成本显著提高。G33S为固体粉末，适用温度范围广(50℃～170℃)，适于从低温到高温的各个范围段，具有一定的抗盐性能，受水泥种类性能较小。鉴于以上优势，本文选择G33S作为水泥浆体系研究的降失水剂类型。

(2)缓凝剂的优选 基于现场经验，H-1适用于85℃以下的中低温井，GH-7适用于85℃～120℃范围的深井，GH-9适用于120℃～180℃范围的超高温井。由此可见，GH-7是可以满足绝大多数常规水泥塞的缓凝剂。本文选择GH-7作为水泥浆体系研究的缓凝剂类型。

3 新型水泥浆体系的组成

根据新疆塔河油田深井的特点，所优选的水泥浆体系配方为：阿克苏G级油井水泥593g+硅粉207g+(1．5%～2．0%)降失水剂G33S+(1%～2%)分散剂USZ+(0．5%～2．0%)缓凝剂GH-7+(0．1%～0．5%)消泡剂XP-1+44%小区淡水。

4 不同温度下缓凝剂的加量研究

塔河区块常规水泥塞对水泥浆性能的要求一般是：析水小于3．5ml，30min失水小于100ml，流动度20～22cm，稠化时间360～420min。

为了研究不同温度下缓凝剂的加量，首先要确定满足失水要求的降失水剂G33S的加量。通过室内实验研究，在一定加量范围内，随着加量的增大失水量减小：当G33S加量为1．5%时，93℃条件下失水80ml，加量为2．0%时，失水可控制在50ml以内。可见，G33S加量为1．5%时即可满足水泥浆失水小于100ml的性能要求，下面以此加量为基础研究不同温度下缓凝剂的加量。

为满足稠化时间，随着温度的升高缓凝剂的加量随之加大。下面是通过室内实验确定出的温度在90℃～120℃范围内缓凝剂加量和稠化时间测定。同时，该水泥浆体系在不同温度下经过24h养护水泥石抗压强度均能满足注水泥塞要求。

5 现场应用

(1)TH12265 井是塔河油田的一口重点开发井，完井井深6163．8m。钻井过程中放空(井段6141．19-6141．39m)，然后井口失返，抢钻至井深6163．80m，井口出现溢流，随后用密度1．45g/cm3泥浆向环空反推14m3，正推2m3，套压、立压均降为0，开井，井口见不到液面，井下处于漏失状态。2015年9月22日，使用该体系配制的水泥浆对6000m～6163．8m(稠化条件：120℃×70MPa)井段进行挤水泥，挤入水泥浆量8m3，候凝后塞面位置符合设计要求位置，试压合格，挤水泥一次成功。

(2)为满足钻井队的侧钻需求，该体系相继在塔河地区另外两口井上成功应用，井深分别为5841m、5480m，实验温度分别为100℃、105℃。

6 结语

(1)新研制的水泥浆体系具有耐高温高压、失水控制在100ml以内、综合性能良好的特点。

(2)该水泥浆体系能够很好地满足新疆塔河区块多数常规水泥塞的施工要求，具有较好的推广前景。