高密度抗盐水泥浆体系
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
高密度盐膏层固井水泥浆的研究及应用
高密度盐膏层固井水泥浆的研究及应用发布时间：2022-09-27T02:12:08.304Z 来源：《科技新时代》2022年第3月第5期作者：马艳征[导读] 高密度盐膏地层时为了开采石油能源而开展钻井作业时常常遇见的一种地层，马艳征中国石油集团长城钻探工程有限公司固井公司辽宁省盘锦市 124010摘要：高密度盐膏地层时为了开采石油能源而开展钻井作业时常常遇见的一种地层，而钻井作业所用的固井水泥浆就会因为此类地层而使其正常性能受到影响。
而固井的质量就和水泥石同地层的胶结结果有着直接关联，所以，研究高密度盐膏层固井水泥浆尤为重要。
而本文主要对一种有着2g/cm3密度的盐膏层固井水泥浆进行了研究，对其的抗盐、抗温情况、以及常规性能进行了分析观察。
经研究发现，这类水泥浆有着相对优异的常规性能，同时，只要温度没有超过130摄氏度，此水泥浆就能有着较好的常规性能和抗压强度，并且其抗盐能力能达到20%以上。
关键词：固井水泥浆；性能；钻井作业；高密度盐膏地层；研究盐膏层固井一直是困扰钻井人员的难题，再加上固井的质量就和水泥石同地层的胶结结果有着直接关联，所以，对高密度盐膏层固井水泥浆的研究尤为重要[1]。
膏盐和岩盐地层的总称就叫做盐膏层，相较于盐膏层的扩径，其可流动性对固井质量有着更大的影响[2]。
而在压差相对较小的情况下，盐膏层的流动速度和盐膏层的含气、水量、以及上覆岩压力、杂志、颗粒尺寸、温度等情况有关[3]。
盐膏层在我国多油田区块均有出现，例如江苏、胜利、华北、河南、中原等油田区块，其主要分布在白呈系、石炭系、三叠系、寒武系、第三系、以及二叠系[4]。
现针对一种有着2g/cm3密度的盐膏层固井水泥浆进行了研究，对其的抗压、抗盐情况、以及常规性能进行了分析观察。
一、盐膏层固井会遇到的问题盐膏层固井会遇到的问题和盐膏层自身的性质有关，如果盐岩层塑性变形或蠕变流动，就会影响井径的大小。
因为覆盖了盐膏层的原因，就会出现异常压力带，而其造成的不均匀荷载作用就会使套管遭到挤毁或者变形[5]。
高密度抗盐水泥浆体系研究
高密度抗盐水泥浆体系研究
李勇;陈大钧
【期刊名称】《精细石油化工进展》
【年(卷),期】2008(009)001
【摘要】针对高温、高压盐层中固井出现的各种问题,研制出两种高密度抗盐水泥浆体系.对两种高密度抗盐水泥浆体系配方各组分进行筛选实验,结果表明,分别以重晶石、铁矿粉为加重剂,另加SZ1-2降失水剂、SXY分散剂、KQ-D防气窜剂、SN-2A和CST-2缓凝剂及DGN多功能外加剂可配制密度分别为2.2和2.4
g/cm3抗盐水泥浆体系.两种高密度抗盐水泥浆体系均具有在淡水和18%盐水中流变性好、触变性强、失水量小、抗压强度高和稳定性好等特点,能克服常规水泥浆盐层固井中出现的问题.
【总页数】3页(P11-13)
【作者】李勇;陈大钧
【作者单位】西南石油大学化学化工学院,成都,610500;西南石油大学化学化工学院,成都,610500
【正文语种】中文
【中图分类】TE3
【相关文献】
1.高密度抗盐水泥浆在秋南1井的应用 [J], 徐孝光
2.超高密度抗盐水泥浆体系的研究 [J], 林志辉;王贵宏;李志斌;侯占东;尹伟;王瑞和
3.超高密度抗盐水泥浆体系的研究 [J], 林志辉;王贵宏;李志斌;侯占东;尹伟;王瑞和
4.防窜抗盐高密度水泥浆体系的应用 [J], 瞿志浩;李晓阳;董政真;雒闯;王大征;李炜
5.超深井抗盐高密度固井水泥浆技术 [J], 王敬朋;熊友明;路宗羽;杨吉祥;石建刚;吴继伟;闫智
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超高密度水泥浆体系设计
超高密度水泥浆体系设计摘要：某井设计井深4700米，实际完钻井深4723米，完钻层位上三叠统须家河组二段。
该井在三开钻进中遇多次复杂情况，发生十四次漏失，而且气层活跃显示较好、气层压力较高，完钻钻井液密度高达2.40g/cm3。
固井前钻井液密度降至2.36g/cm3，油气上窜速度为24.99m/h。
防止环空气窜和防止漏失是此次固井的重点。
针对固井的难点分析，通过优选2.50g/cm3的超高密度防漏防窜水泥浆体系，顺利完成本开次的固井施工作业。
关键词：超高密度；水泥浆；防气窜；防漏失1固井技术难点某井自3828m开始至4653m发生过十四次漏失，下套管和固井施工过程中存在较大的漏失风险。
该井气层比较活跃，油气显示较好，气层压力较高，封固气层，防止环空气窜影响胶结质量是本开次固井的一个难点。
环空间隙小，地层压力窗口窄，地层存在漏失风险，固井施工排量受到限制，顶替效率难以保证，对固井质量有一定影响。
水泥浆、钻井液密度高，施工压力大，对施工设备要求高。
超高密度水泥浆，对水泥浆的性能要求及入井液体的相容性要求高。
2固井技术措施下套管前，以2.43g/cm3密度的钻井液，以不小于21l/s的大排量循环做动态承压实验，确定地层承压能力，合格后，再把密度逐步降至2.36g/cm3。
固井施工前，循环钻井液进出口密度差不大于0.02g/cm3，确保压稳气层。
为了能更好的提高顶替效率，拉开入井液体的密度差，2.40g/cm3的抗钙先导浆、2.45g/cm3的加重隔离液、2.50g/cm3的加重水泥浆。
为防止施工过程发生漏失，在加重隔离液中加入长度3-5mm的堵漏纤维，水泥中干混入复合增韧剂及3-5mm的堵漏纤维。
为防止环空气窜，采用双凝水泥浆体系，双凝界面确定在3700m,领浆采用微膨胀高密度防漏非渗透水泥浆体系，尾浆采用胶乳高密度防漏防气窜水泥浆体系。
做好压稳计算，在保证施工安全的条件下，尽量缩短尾浆稠化时间，实现以快制气的目的，施工结束后环空憋压，拉开领尾浆的稠化时间，使之压力有效的传递，防止候凝失重引起环空气窜，影响固井胶结质量。
胜坨地区高密度水泥浆体系的设计与应用
２ 高密度水泥 浆体 系的设计
２ １ 加 重材 料 的选 择 ． 常用 的水泥 浆加 重材 料有重 晶石 、 赤铁 矿 、 铁 钛
作者简介 ： 孙玲 ，９ １ 生。１９ １７ 年 ９ １年毕业于石油 大学化学专业， 山东大学油田化 学专业 ２ ０ ０４级在职研究生 ， 现从 事油井水泥外加 剂的研
１ ３ 技 术难 点 ．
为此 ， 研究出了一种既能提高密度 ， 又能保持沉降稳 定性 ， 而且 稠化 时 间 、 水量 、 水量 、 失 析 抗压 强度 等指
标 满足 固井作 业要 求 的水泥 浆体 系 。
在 高 密度 水 泥 浆体 系设 计 中 ， 择 哪种 加 重 材 选 料能 够对诸 如稠 化 时间 、 压强 度等性 能影 响不 大 ， 抗
关键词 ： 高密度水泥浆 ； 铁矿粉 ； 外加剂 ； 稳定性 ； 化时间 ； 稠 防气窜 ； 场应 用 现
中 图分 类 号 ： Ｅ ４ ． ； Ｅ ２ Ｔ ２３ １ Ｔ ５ 文献 标识 码 ： Ａ
在 胜 坨 地 区 油 气 井 固 井 中 ， 均 压 力 系 数 为 平 １７ ， ．８ 属于 高压 油气井 。无论 油 气层埋 藏 的深浅 ， 高 压 力 系数 值 均给注 水 泥作业 带来 较大 困难 。若采 用 密 度 为 １９ ／ｍ 左 右 的常规 水泥 浆 体 系 固井 ， ．０ｇｃ ’ 液 柱压力 不能 平衡 气层 压力 ， 极易 造成窜 槽 、 漏油气 及 漏 失 ， 固井合 格 率 、 质 率大 大 降 低 ， 至 固井 失 使 优 甚 败， 因此需 要提 高 水 泥 浆 密度 。采用 高密 度 水泥 浆 体 系 的 目的在 于ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ： 首先 ， 控制 固井 过程 中环空 液柱 压 力 与地层 压力 平衡 或略 大于地 层 压力 ； 其次 ， 水泥 浆 与钻井 液之 间有 一定 密度差 值 ， 能够 提高顶 替效 率 。
一种抗盐高密度水泥浆[发明专利]
![一种抗盐高密度水泥浆[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/d01805c4482fb4daa48d4b2c.png)
专利名称：一种抗盐高密度水泥浆
专利类型：发明专利
发明人：谭文礼,席方柱,王翀,邹建龙,吴达华申请号：CN200710118273.6
申请日：20070704
公开号：CN101338183A
公开日：
20090107
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及石油钻井工程中固井所用的水泥浆体系：油井水泥加重剂A50％～300％、油井水泥加重剂B10％～100％、减阻剂0.5％～4％、降失水剂2.5％～8％、缓凝剂0.1％～5％、消泡剂0.15％～1.2％，湿混外加剂与水的混合液占水泥质量的50～100％。
针对盐层固井时可加入NaCl，高温时加入30～40％抗高温衰退剂。
可以配置密度至2.8g/cm的水泥浆。
申请人：中国石油集团工程技术研究院,天津中油渤星工程科技股份有限公司
地址：300451 天津市塘沽区津塘公路40号
国籍：CN
代理机构：北京市中实友知识产权代理有限责任公司
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高密度固井水泥浆体系
密度 4.1~4.4 4.8~5.2 4.4~4.5 4.8~4.9
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
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
外观
重晶石粉 赤铁矿粉 钛铁矿粉
白色 粉末 暗红色 粉末 黑色 细粒
棕红色 Micromax 粉末
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。
0.5
D6 2.50
387
380
25.0
21.9
0.7
流动度 cm
18.5 18.5 19.0 19.5 19.0 19.5
上述数据表明：由G60-S、钛铁矿、硅粉、H88、CF40S配制的
固井水泥浆体系
固井水泥浆体系常规固井水泥浆体系中温超高温高温高抗盐固井水泥浆体系中高温高抗盐高温高抗盐固井水泥浆体系系•中温固井水泥浆体系适用温度范围≤120℃•高温固井水泥浆体系抗高温性能优秀，适用温度范围≤160℃•超高温固井水泥浆体系抗高温性能突出，是目前少有的可抗温度至200℃左右的水泥浆体系，适用温度范围＜200℃高水泥浆固井•既可用于常规密度一般条件下固井，也可用于低密度、高密度等特殊条件下复杂井的固井•具有优良水泥浆体系性能的可广泛使用的水泥浆体系•具有配伍性好、浆体各性能稳定、各种性能都很容易调节的优点，能够真正做到“低失水、低析水、高强度、浆体稳定、流变性能和稠化时间好调节”•解决了固井工程中常需要提高顶替效率、需要防止油气水窜、需要低密度或高密度固井、需要适当的触变性等问题20LM、减阻剂WD-30LM组成。
•高温体系由降失水剂WD-10LH 、缓凝剂WD-20LH、减阻剂WD-30LH组成。
•超高温体系由降失水剂WD-10LSH 、缓凝剂WD-20LSH、减阻剂WD-30LSH组成。
的各种需求。
•另外还有消泡剂WD-60L、隔离剂WD-100S、冲洗剂WD-110S等辅助固井制剂。
•中高温高抗盐体系适用温度范围≤130℃•高温高抗盐体系抗高温性能突出，是目前少有的可抗温度至200℃左右的抗盐水泥浆体系，适用温度范围＜200℃•既可用于常规密度一般条件下固井，也可用于低密度、高密度等特殊条件下复杂井的固井•解决深井和超深井及盐膏层固井对水泥浆提出的非常规要求•适应现代固井技术发展的一种全能型水泥浆外加剂体系•中高温高抗盐体系由降失水剂WD-11LM 、缓凝剂WD-21LM、减阻剂WD-31LM组成。
•高温高抗盐体系由降失水剂WD-11LH 、缓凝剂WD-21LH、减阻剂WD-31LH组成。
高抗盐固井水泥浆体系组成•防气窜剂WD-50S、浆体稳定剂WD-70S、早强剂WD-80S、增塑剂WD-90S等辅助性能调节剂，也同样适用于该体系，能满足现场固井对水泥浆提出的各种要求。
超高密度水泥浆体系室内研究
超高密度水泥浆体系室内研究超高密度水泥浆体系室内研究摘要：本研究采用高速搅拌和化学交联两种方法制备了超高密度水泥浆体系，并对其热稳定性、耐久性和力学性能等进行了室内研究。
结果表明，通过合理调整配比和交联剂的种类和用量，可以获得具有极高密度和优异性能的水泥浆体系，适用于海上油气平台、地下核能设施等重大工程建设。
关键词：超高密度水泥浆体系；热稳定性；耐久性；力学性能；海上油气平台1.引言超高密度水泥浆体系是一种重要的建筑材料，它具有密度高、强度大、耐久性高等优异性能，被广泛应用于海上油气平台、地下核能设施等重大工程建设中。
为了进一步提高水泥浆体系的性能，研究人员采用了不同的制备方法和配方，取得了一定的进展。
然而，在实际生产和应用中，水泥浆体系仍然存在一些问题，如热稳定性差、膨胀系数高等，需要通过深入的研究和探索来解决。
2.实验方法2.1材料准备本研究选用磨细水泥、硅酸钠、硅酸钙、酸化钛等为主要原料，通过高速搅拌制备超高密度水泥浆体系。
同时，使用三羟甲基丙烯酰胺（HPAM）和交联剂对水泥浆体系进行化学交联，以提高其耐久性和力学性能。
2.2实验步骤（1）将磨细水泥、硅酸钠、硅酸钙按照一定比例混合，并加入适量的水进行高速搅拌，制备出水泥浆体系；（2）将HPAM加入水泥浆体系中，并搅拌均匀；（3）选择合适的交联剂种类和用量，将其加入水泥浆体系中进行化学交联；（4）将交联后的水泥浆体系进行热稳定性、耐久性和力学性能等实验测试。
3.研究结果3.1超高密度水泥浆体系的制备通过对各种原料进行不同比例和用量的试验，本研究获得一种可用于实际生产和应用的超高密度水泥浆体系。
其中，水泥、硅酸钠和硅酸钙的含量分别为30%、10%和30%，加入适量的水进行高速搅拌后可以获得密度达到3.5g/cm³的水泥浆体系。
3.2超高密度水泥浆体系的化学交联本研究选用酸化钛作为交联剂，并对其种类和用量进行了一系列试验研究。
结果表明，当交联剂用量为1%、反应时间为24小时时，获得的超高密度水泥浆体系具有更好的化学稳定性和耐久性。
抗盐降失水剂G33S在酒东深井固井中的应用
Ｇ ３ ３ Ｓ 为一种 固体粉末或颗粒 ， ２ ０目筛余物 小于 ７ ９ ／ ６ ， 水溶性好 ， 由 ＡＭＰ Ｓ 、 低 分子 酰胺 、 多 羟 基 羧 酸
等 聚合 改 性 而 成 。 并 适 应 于 高 温 、 饱 和 盐 水 。适 用
＊ 收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２ — ０ ４ — ０ １
２ Ｍ５ ３ Ｓ ＋１ ． ５ Ｇ ３ ３ Ｓ ＋０ ． ４ ￣ＴＷ４ ０ １ （ 固体 ） ＋０ ． ０ ５
ＴＷ ３ Ｏ ２ ＋０ ． １ Ｘ Ｐ一 １ 。
配方 ５ ： 天 山 Ｇ 级 水 泥 ＋３ Ｏ ％ 砂 ＋５ ０ 铁 矿 粉 ＋ ３ Ｍ５ ３ Ｓ ＋２ Ｇ３ ３ Ｓ ＋０ ． ４ Ｔ ｗ４ ０ １ （ 固体 ） ＋０ ． ０ ５ Ｔ Ｗ３ ０ ２ ＋２ Ｇ ４ Ｏ ｌ （ 膨胀 剂） ＋０ ． １ ＸＰ —ｌ 。 配方 ６ ： 天 山 Ｇ级水泥＋３ ５ ％砂 ＋ ６ ５ ９ ／ ６ 铁 矿 粉 ＋ ２ Ｍ５ ３ Ｓ ＋１ ． ５ Ｇ ３ ３ Ｓ ＋０ ． ４ ＴＷ４ ０ １ （ 固 体） ＋ｏ ． ４
关键词 ： Ｇ３ ３ Ｓ ； 固井 ； 酒 东油 田 ； 深 井
中图分 类号 ： ＴＥ ２ ５ ４ ． ４ 文献标 识码 ： Ｂ 文章 编号 ： １ Ｏ Ｏ ４ —５ ７ １ ６ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ －０ ０ ７ ８ －０ ２
玉 门油 田发展 至今 ， 在 固井 工艺 技术上 已经取得 了
于各级油井水 泥和 高密度水 泥浆 体系 ， 浆 体稳 定性 好， 游离液接近 于零 ， 水 泥浆稠 化过渡 时 间短 ， 接 近
直角稠化 。
根据 酒东 区块 固井存 在 的难 点 和地层特 点 ， 通过 大
高密度固井水泥浆体系
抗压强度 （24hr×BHCT）
MPa 14.8 12.4 14.6 10.5 13.4 30.5
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:
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。
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
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。
06-高密度抗盐水泥浆体系
高密度抗盐水泥浆体系
作者：吴达华、潭文礼等
中国石油集团工程技术研究院 中油天津渤星工程科技股份有限公司
高密度抗盐水泥浆体系
汇报内容
一、前言 二、含盐水泥浆 三、高密度水泥浆 四、高密度抗盐水泥浆设计和应用
中国石油集团工程技术研究院&天津中油渤星工程科技股份有限公司
高密度抗盐水泥浆体系
高密度水泥
4、提高配浆水的密度 有时在无干混条件的固井作业中经常采用通过 提高配浆水的密度来达到配制高密度水泥浆的目 的，如在配浆水中加入NaCl、KCl等，但由于盐本 身的密度（2.13）决定了它对提高水泥浆密度的 作用比较有限，一般不宜超过2.1g/cm3,而且盐还 可能破坏水泥浆的其他性能；而将超细加重材料 混入配浆水，并同时提高配浆水的粘度，保持良 好的稳定性，是一种比较有效的办法。
高密度抗盐水泥浆体系
高密度水泥
2、减少水灰比
在水泥浆中，加入分散剂可以使胶凝材料团体解散，使水 灰比减小，但这种改善是有限的，因为水泥中的拌合水同时起 到以下作用：1）润湿水泥颗粒表面，形成水膜；2）充填水泥 颗粒的间隙（充填水）；3）参与化学反应。在水泥浆中加入分 散剂后，表层水膜的厚度可以大大减薄，并使水泥颗粒之间产 生斥力易于流动，但充填水的数量和参与反应的水不会发生变 化。微观研究表明，加入分散剂形成的水泥石胶空比仍然很大， 阻碍材料性能的进一步提高和发展。使用高性能的分散剂，水 泥浆的极限密度为2.16g/cm3，但水泥浆的失水必须控制得很低， 否则水泥浆在地层的失水，极易破坏其流动性，产生桥堵和蹩 泵。 中国石油集团工程技术研究院&天津中油渤星工程科技股份有限公司
高密度抗盐水泥浆体系
前言
基于高温高压盐层的抗盐高密度水泥浆技术探讨
基于高温高压盐层的抗盐高密度水泥浆技术探讨摘要:在固井施工过程中，针对高温高压的盐层固井一直是固井施工技术难题。
本文主要结合高温、高压盐层中固井出现的各种问题,通过水泥浆技术应用，选择合适的加重剂、降失水剂、分散剂、缓释剂、防气窜剂，以及外加剂等，研制形成抗盐的高密度水泥浆，以解决固井难题、提高固井施工质量。
关键词：固井技术；水泥浆技术；抗盐高密度水泥浆体系高温高压盐层固井技术一直是固井工程中的技术难题,盐层固井的复杂性表现的多种多样，突出表现在钻井固井过程中的各个环节，比如钻井过程中,盐层发生溶解,发生塑性变形和蠕动流动,从而形成井眼不规则,水泥顶替泥浆困难的问题，还有盐层不同浓度、温度、压力下对水泥浆性能影响比较复杂,使得水泥浆配方设计较困难的问题。
固井过程中下套管注水泥后,水泥与井壁胶结差,使套管承受非均质载荷,导致套管变形或者损坏的问题。
针对上述的各类问题，为保证水泥顶替泥浆顺利以及水泥与井壁胶结良好,固井可以采用高密度的抗盐水泥浆技术来解决相关难题。
然而，收于高密度水泥浆的配制也面临配浆困难,盐水配浆更加困难,流变性能不好,影响施工以及顶替效率；水泥浆外加剂抗盐性能差,水泥浆失水大,稠化时间难以控制；高密度水泥浆加重材料容易沉降,流动度不好,导致固井质量差；盐水对水泥浆具有缓凝作用,强度发展缓慢,容易导致气窜等技术问题。
因此，需要针对这些问题,实验研制高密度抗盐水泥浆体系。
1高密度抗盐水泥浆技术1.1选择合适的加重剂加重剂能够充填在水泥粒子的空隙中起到紧密堆积的效果,提高水泥浆稳定性,改善水泥浆流动性能。
因此,合理选择加重剂是配制高密度水泥浆体系的关键。
通常用于配制高密度水泥浆体系的加重剂有重晶石、钛铁矿、赤铁矿、磁铁矿、砷铁矿、锰铁矿和方铅石等。
但就加重剂的效果以及加重剂本身性质而言,密度大的加重剂容易沉降,对水泥浆流变性和沉降稳定性的协调非常不利。
经实验考察,重晶石密度4120g/cm3与水泥外加剂配伍性好,在水泥浆体系中具有良好的综合性能,而且货源广；钛铁矿密度较高,达5105g/ cm3,粒度为180目左右,对水泥浆的稠化时间和水泥石抗压强度均影响不大,是一种比较有效的加重材料。
水泥浆体系介绍
试验配方 （密度：1.90g/ml） 试验条件 水泥+海水+PC-X60L（0.3%）+PC-F41L（0.8%）+PC-G71L（6%） +PC-G34S（0.5%）+PC-H40L+PC-B10（1.0%） 温度：90度。压力：6000psi。
缓凝剂（ＰＣ－Ｈ40Ｌ）对稠化时间的影响 8:24 7:12 6:00 4:48 3:36 2:24 1:12 0:00 0.10% 0.12% 0.15% 0.30% 缓凝剂加量（ＢＷＯＣ）
7:12 6:00 4:48 3:36 2:24 1:12 0:00 0.32% 0.43% 0.60% 缓凝剂加量（ＢＷＯＣ） 非渗透体系
缓凝剂加量 与稠化时间有良 好线性关系。
19
3.聚乙烯醇体系
※ 缓凝剂对稠化时间的影响
试验配方 （密度：1.90g/ml） 试验条件 水泥+海水+PC-X60L（0.3%）+PC-F41L（1.2%）+PC-G71L（4%） +PC-G34S（0.7%）+ PC-H32L+PC-B10（1.0%） 温度：88度。压力：6000psi。
价格便宜，性能比较稳定
Temperature ( 癈)
120 150 80
100
Consistency (Bc)
Pressure (MPa)
60
80
100
适用于低温、中温井段，易窜、
易漏失地层，调整井固井施工。
60
40
50
40
20 20
0
0
0 0:00 1:00 2:00 3:00 Time (HH:MM) 4:00 5:00 6:00
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高密度抗盐水泥浆体系
前言
3、高密度抗盐水泥浆的设计
在设计高密度抗盐水泥浆时应把握以下要点： 水泥浆的失水控制和流动性的关系； 稠化时间和强度发展之间的关系； 水泥浆和泥浆、隔离液的相容性； 它们的密度差、切力差等问题； 水泥浆中的各类外掺料和水泥的颗粒分布。
高密度抗盐水泥浆体系
前言
1、问题的提出
在我国的西部油田、中原油田、南海油田的
钻探过程中都不同程度的钻遇了高压盐水层、或 者大段盐膏层和水敏性地层等复杂地层；在国内 各石油公司向海外拓展的钻井业务中也碰到类似 的固井问题，如哈萨克斯坦、乌兹别克斯坦、印 度尼西亚等海外项目。有时在海上、滩海作业中 还经常试图用海水直接配制水泥浆，由于海水中 的盐会对水泥外加剂性能及水泥浆水化过程产生 严重影响，往往难以如愿，因此如何解决高密度 水泥浆的抗盐问题一直受到国内外固井界的重视。
含盐水泥浆体系
失水与盐含量的关系
API失水量（mL）
100
80
10%BWOW NaCl
18%BWOW NaCl
60
40
20
0
30
50
70
90
温度（℃）
BXF-200L抗盐性能较好 中国石油集团工程技术研究院&天津中油渤星工程科技股份有限公司
高密度抗盐水泥浆体系
含盐水泥浆体系
1、高密度水泥浆实现方式
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高密度抗盐水泥浆体系
前言
2、高密度盐水水泥浆遇到的问题
体系不稳定，引起水泥和加重材料的沉降； 稠度过高，流动性差，施工密度难以达到设计 要求； 降失水剂等外加剂失去作用，有时甚至出现闪 凝现象； 盐水水泥浆过渡缓凝，体系的防窜性能较差； 强度发展缓慢，尤其是顶部，不能满足长封固 段固井作业的求； 顶替效率差，钻井液会对水泥浆性能产生不良
掺量低于5%， 有明显的早强作用， 掺量大于10%时其强 度低于纯水泥的强度。 含盐量较高的水泥浆强 度发展要比原浆慢得多， 有明显的膨胀作用。
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稠化时间（min）
高密度抗盐水泥浆体系
含盐水泥浆体系
盐对水泥浆稠化时间的影响
300
250
52℃
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高密度抗盐水泥浆体系
含盐水泥浆体系
2、盐对水泥浆和水泥石性能的影响
盐对水泥失水性能的影响 1 盐对稠化时间的 影响
随含盐量的增加，水泥浆的失 水量也会增加，降失水剂可
能失去作用，甚至会引 起絮凝,使水泥浆失 去流动性。
盐对水泥石强度的影响 盐对水泥环胶结性能的影响
高密度抗盐水泥浆体系
含盐水泥浆体系
失水与BXF-200L加量的关系
API失水量（mL）
400
300 200
100 0 0 12 34 56 7 BXF-200L加量（％BWOC）
BXF-200L加量与失水有较好的线形关系 中国石油集团工程技术研究院&天津中油渤星工程科技股份有限公司
高密度抗盐水泥浆体系
200
62℃
150
100
50
0
0 5 10 15 20 25 30 35
盐含量（％）
会出现掺量小时稠化 时间变短、掺量大时 稠化时间变长的现象； 但随着温度的提高影 响有所减弱，而趋势是 相同的。初始稠度变 大，浆体泡沫增多， 易产生闪凝、“鼓包”、 曲线变差等现象。
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众所周知，高密度水泥浆一般用在高孔隙压力、 井壁不稳定和塑性流动地层等固井作业中。高密度 水泥浆的实现一般是通过： 减少水灰比 提高固体材料的堆积密度 提高配浆水的密度 外掺加重材料 在水泥浆密度要求很高时，可能同时采用这四种方 法或其中的几种。
高密度抗盐水泥浆体系
含盐水泥浆体系
3、含盐水水泥浆应用
在井下含有浓度较低的盐水层且压力较低时，可 以采用抗盐的淡水水泥浆固井；如果是水敏性的泥 页岩、蒙脱石、伊利石、退化的绿泥石等黏土矿物， 为了避免其膨胀、分散而造成井璧不稳定，通常使 用低含盐的水泥浆（一般低于10%）固井；如井下有 高压盐水层、盐层、碱层、盐膏层等，为防止水泥 浆对地层盐溶蚀，则必须使用欠饱和盐水水泥浆或 者饱和盐水水泥浆。
高密度抗盐水泥浆体系
含盐水泥浆体系
盐对水泥环胶结性能的影响
对比率（%）
100
随盐的浓度
80
提高，可明
60
显改善水泥
环与盐岩的
40
剪切胶结和
20
水力性能。
0 0 2.5 5
10 15 16
盐含量（%）
盐含量为12.5%（BWOC）后可明显改善胶结性能。
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高密度抗盐水泥浆体系
含盐水泥浆体系
4、BXF-200L抗盐降失水剂
BXF-200L抗盐降失水剂是一种多元共聚物，在 分子结构中引入了屏蔽基团和强吸附基团，使它具 有很好的水溶性、优异的降失水性能和抗高温能力； 并同时在共聚物中引入分散性好的磺酸盐基团，显 著提高了抗污染和抗盐能力；并使水泥浆具有良好 的流变性能。在用矿化水、海水、欠饱和盐水、饱 和盐水配制的含BXF-200L的水泥浆可控制API失水在 50ml以下。
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高密度抗盐水泥浆体系
含盐水泥浆体系
1、盐在固井工程中的作用
被用作早强剂； 平衡地层电解质，防止水敏性地层跨塌； 防止水泥浆对地层的溶蚀； 在淡水资源缺乏的地区直接使用海水、苦咸 水制取水泥浆。
按盐含量含盐水泥浆可大致分为： 低含盐、欠饱和及饱和盐水水泥浆。
热烈祝贺全国固井技术研讨会胜利召开！
高密度抗盐水泥浆体系
作者：吴达华、潭文礼等
中国石油集团工程技术研究院 中油天津渤星工程科技股份有限公司
高密度抗盐水泥浆体系
汇报内容
一、前言 二、含盐水泥浆 三、高密度水泥浆 四、高密度抗盐水泥浆设计和应用
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高密度抗盐水泥浆体系
含盐水泥浆体系
失水与实验温度的关系
API失水 90 110 130 150 温度（℃）
BXF-200L温度适用范围广 中国石油集团工程技术研究院&天津中油渤星工程科技股份有限公司