超高温水泥浆在吐哈油田的的研究与应用

高福利 牛志祥 刘小军

摘 要：随着吐哈油田的进一步开发，深井、超深井会越来越多，井底温度、压力将不断提高，井底静止温度达到180℃，超高温固井，对水泥浆防窜特性、稳定性、水泥石长期强度稳定性、水泥环长期密封完整性要求高[2]，本文主要針对吐哈油田超高温固井的技术难题，开展了抗高温加重冲洗液、抗高温自愈合水泥浆体系的研究，在玉探1井成功应用，固井质量优质，为吐哈区块超高温固井奠定了基础。

关键词：超高温 大温差 完整性 自愈合

引言：

超高温条件下，水泥浆的密封性、稳定性差，上、下温差大，顶部水泥浆易超缓凝，严重影响固井质量[1]，因此，研制一种适用于吐哈油田的超高温固井水泥浆体系具有重要意义。

1 抗高温自愈合水泥浆体系设计

1.1材料优选

1.1.1 抗高温强度稳定剂

为确保水泥石在高温下的长期强度稳定性，一般情况都是加入一定量的硅粉，温度不一样，硅粉的粒度也不一样，室内评价了不同温度、不同加量下，不同粒度的硅粉对水泥石长期强度发展的影响。

由表1可知，在150℃条件下，100目硅粉长期强度呈衰退趋势（28d强度相比7d衰退13.8%），200目及以上硅粉强度稳定;掺量35%、200目硅粉有利于水泥石长期强度稳定。

由表2可知，在170℃条件下，35%硅粉强度衰退幅度较大（28d强度相比7d衰退21.2%），掺量45%、200目及以上较细硅粉有利于水泥石长期强度稳定。

由表3可知，在190℃条件下，掺加45%水泥石28d长期强度衰退43.9%，掺加60%的500目细硅粉，水泥石28d强度较高，可达19.3MPa，长期强度基本稳定。

1.1.2 抗高温大温差降失水剂

大温差降失水剂要求在高温条件下降失水性能优异，低温条件下不缓凝，优选用了天津渤星新型的防窜降失水剂BCG-200L，分子链具备空间网络结构，胶凝强度发展快，提高了水泥浆的内部结构阻力，达到防止气窜的目的，同时具有良好的降失水性能。室内评价了不同温度下的降失水性能，结果见表4。

由表4可知，在50-190℃范围内，调整BCG-200L的加量，可以控制失水量在50ml左右。

1.1.3 抗高温大温差缓凝剂

室内优选天津渤星抗高温大温差缓凝剂BCR-320L，高温条件下缓凝效果好，低温条件下不超缓凝的特点，结果见表5。

有表6可知，GH-9、BCR-320L均能满足需求，BCR-320L配伍更好。

1.1.4 抗高温膨胀剂

在长期高温下，水泥石会因为油气的不断窜流产生微裂隙以及通道，为了保证水泥环的长期密封完整性，通过加入膨胀材料，通过吸收结合窜流流体中的油气而产生膨胀，进而修复水泥环中的裂缝和通道，实现自修复。室内优选天津渤星智能响应型自愈合材料BCY-200S，结果见表6。

由表7可知，BCY-200S遇油气可以产生足够的体积膨胀且对界面有胶结作用，保证对微裂缝的封堵，通过间断地自我修复，保证水泥环长期密封完整性。

2 抗高温自愈合水泥浆体系的形成

2.1 水泥浆的配方

依据分子紧密堆积原理，通过不断试验，在优选关键外加剂的基础上，加入减阻剂-210L和悬浮剂BCJ-300S，保证水泥浆在高温下的失水低、强度高、稳定性强，形成抗高温自愈合水泥浆体系。

干混部分：G级高抗水泥+60%硅粉（500目）+7%自愈合剂BCY-200S +1%悬浮剂BCJ-300S

湿混部分：5%防窜降失水剂BCG-200L+5.0%高温缓凝剂BCR-320L+4.0%减阻剂BCD-210L+0.2%G603消泡剂+清水60%

2.2 水泥浆的性能

由表8可知，该水泥浆体系稳定，流变性好，失水低，稠化时间能满可调，180°条件下，强度发展无衰弱，可满足现场应用。

3 现场应用

超高温自愈合水泥浆体系在玉探1井φ139.7mm油层套管固井中得到应用，玉探1井位于吐哈油田玉北区，井型为直井，完钻井深6350m，井底静止温度180℃，循环温度158℃，设计返高4550m，实际返高4450m，，顶部循环温度103℃，上、下温差55℃，该固井使用抗高温自愈合水泥浆一次性封固，施工顺利，72小时测井，固井质量合格率95%，优质率达到90%。

4 结论

（1）通过优选抗高温的各类外加剂，满足了100℃大温差条件下水泥浆稠化时间和水泥石强度发展需求。

（2）形成了一套适用于180℃条件下抗超高温水泥浆体系，填补了吐哈区块超高温水泥浆的空白，为后期超高温固井提供更多的选择。

参考文献：

[1]张华，冯宇思，靳建州等.大温差水泥浆体系研究玉应用[J].钻井液与完井液，2012，29（5）：

[2]王金仓.高温固井水泥浆体系研究[J].科技风，2015，（8）：63112967-0E79-49ED-AB24-E9E97C1AB88D