高密度固井水泥浆体系

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。
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
1、G60高密度水泥浆体系 ①组成及特点
固井论坛水泥浆体系之三
高密度水泥浆体系
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。
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。
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。
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。
与Micromax配合失水可控制在50ml以下，性能更优越。
③ BXF-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:
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。
② G60高密度水泥浆性能
序 号 D1 D2 D3 D4 D5 D6 水泥浆 密度 g/cm3 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 BHCT 下 稠化时间 min 402 384 333 400 426 387 API 可泵时间 (稠度≤40Bc) 失水量 ml min 390 370 320 390 420 380 30.0 36.0 28.0 32.0 28.0 25.0 BHST 下 24h 抗压强度 MPa 20.6 22.7 21.2 20.8 21.3 21.9 游离水含量 mL 0.5 0.3 0.5 0.5 0.5 0.7 流动度 cm 18.5 18.5 19.0 19.5 19.0 19.5
Micromax
4.8~4.9
3、盐及粗颗粒水泥
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。
② SQ水泥浆性能
密度 水泥 重晶石 2.19 2.19 2.19 100 100 100 150 150 150 水 84 84 84 SQ-2 2.5 2.5 2.5 SXY 1.0 1.0 1.0 J-RL 1.5 0.7 1.2 API 失水 84 80 90 稠化 90℃ 400 189 225 11.0 10.0 强度 119℃
③ SQ高密度水泥浆的应用
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。
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
三开一级速凝 三开一级缓凝 四开速凝 四开缓凝
B 鸭深1井三开、四开固井的水泥浆性能
流动度 游离液 API 失水量 井段 cm 三开一级速凝 三开一级缓凝 四开速凝 四开缓凝 21.5 21.5 22.0 22.0 % 1 1 1 1 ml 84 84 80 84 min 24h 48h 15.6 15.8 15.6 16.8 稠化时间 抗压 Nhomakorabea度 MPa
A、鸭深1井三开、四开固井水泥浆配方
密度 井段 g/cm3 2.11 2.11 2.21 2.21 高密度水泥浆体系 水泥 硅粉 赤铁矿 BXF-1 100 100 100 100 0 0 33.3 33.3 70 70 160 160 3.0 3.0 4.5 4.5 水 65 65 95.8 95.8 缓凝剂 G603 1.4 2.2 0.5 1.6 0.06 0.06 0.06 0.06
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。
2、几种加重材料性能特性比较
加重剂 重晶石粉 赤铁矿粉 钛铁矿粉 外观 白色 粉末 暗红色 粉末 黑色 细粒 棕红色 粉末 密度 4.1~4.4 4.8~5.2 4.4~4.5 细度 97%<75μ m 80%<45μ m 97%<75μ m 85%<45μ m 97%<75μ m 80%<45μ m 平均颗粒 粒度 5μ m 对水泥浆的影响 增加需水量较大， 增稠 增加需水量较小， 稍增稠 增加需水量较小 不增加需水量， 无 沉降稳定问题， 有 适当减阻效果 可配制的水泥浆 密度 可达到 2.28g/cm3 可达到 2.60g/cm3 可达到 2.40g/cm3 估计可达到 2.80g/cm3
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；
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℃。
200（96℃、70Mpa） 14.8 379（96℃、70Mpa） 11.2 159 （123℃、 50Mpa） 14.8 350 （123℃、 50Mpa） 10.5
抗压强度的实验条件为120℃、21MPa。
五、结论
我院基于多年的研究同时吸取国外 技术开发研制的多种高密度水泥浆体系， 通过实验研究和现场实际应用，已取得 了良好固井效果，为油田解决了许多固 井难题。
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；
②BXF-1高密度水泥浆性能
序号 1 2 3 4 5 6 密度 g/cm3 2.10 2.10 2.20 2.20 2.30 2.40 流动度 cm 22.5 22.5 22.0 22.0 22.5 18.5 API 失水量 ml 66 70 80 84 76 74 游离液 ml 0.5 0.5 1.0 1.0 1.0 1.0 稠化 时间 min 225 363 150 350 259 143 抗压强度 （24hr×BHCT） MPa 14.8 12.4 14.6 10.5 13.4 30.5