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
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：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℃。
② G60高密度水泥浆性能
序 号
水泥浆 密度 g/cm3
BHCT 下 可泵时间 API
稠化时间 (稠度≤40Bc) 失水量
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。
min
min
ml
BHST 下 24h 抗压强度
MPa
游离பைடு நூலகம்含量 mL
D1 2.50
402
390
30.0
20.6
0.5
D2 2.50
384
370
36.0
22.7
0.3
D3 2.50
333
320
28.0
21.2
0.5
D4 2.50
400
390
32.0
20.8
0.5
D5 2.50
426
420
28.0
21.3
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；
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；
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
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。
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
② SQ水泥浆性能
密度 水泥 重晶石 水 2.19 100 150 84
SQ-2 2.5
SXY 1.0
J-RL 1.5
API 稠化 强度 失水 90℃ 119℃
84 400
2.19 100 150 84 2.5 1.0 0.7 80 189 11.0 2.19 100 150 84 2.5 1.0 1.2 90 225 10.0
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
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
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。
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
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；