功能性固井工作液研究進展

于永金，　靳建洲，　齊奉忠

功能性固井工作液研究進展

于永金，靳建洲，齊奉忠

（中國石油集團鉆井工程技術研究院，北京 102206）

于永金等.功能性固井工作液研究進展［J］.鉆井液與完井液，2016，33（4）：1-7.

隨著油氣勘探開發工作的逐步深入以及向深層、復雜地層、非常規儲層、海洋等領域的拓展，油氣井固井難度顯著增加，對固井后水泥環長期密封性能要求越來越高，固井工作液體系的研發及應用面臨新的挑戰。從長封固段大溫差水泥漿體系、韌性水泥漿體系、防腐蝕水泥漿體系、稠油熱采井固井水泥漿體系、自修復（自愈合）水泥漿體系、深水固井水泥漿體系及功能性前置液體系，總結了近年來固井工作液體系的技術進展。根據復雜井固井作業面臨的挑戰，從固井新材料及功能性水泥漿體系兩方面提出了今后的攻關方向。

固井；水泥漿；前置液；水泥外加劑；固井材料

隨著油氣勘探開發的不斷深入，逐漸轉向深層、復雜氣藏、海洋以及非常規油氣的開采利用，地質條件越來越復雜。自2010年美國墨西哥灣越洋鉆探公司“深水地平線”鉆井平臺發生井噴爆炸著火事故后，固井的特殊性及重要性越來越受到重視［1］。為了滿足復雜深層油氣藏、高酸性油氣藏、稠油油藏、海洋深水油藏、非常規油氣藏等開發需要，以及儲氣庫（枯竭氣藏、鹽穴）建設、老油藏挖潛等的需要，國內外在固井水泥漿及前置液體系等方面開展了持續深入的研究， 在長封固段大溫差水泥漿體系、韌性水泥漿體系、防腐蝕水泥漿體系、自修復水泥漿體系、深水固井水泥漿體系及功能性前置液體系等方面均取得了進展，固井也由滿足短期測井質量要求，向保證長期井筒密封的方向發展。

1　功能性水泥漿體系研究進展

1.1長封固段大溫差固井水泥漿體系

國外斯倫貝謝公司開發了AccuSET*智能緩凝劑，形成了大溫差水泥漿體系，其對溫度變化的敏感性低，降低了井底循環溫度不確定性帶來的風險，適用于淡水或半飽和鹽水，溫度適用范圍為49～121 ℃，可滿足水泥底部與頂部溫差50 ℃以上條件固井，低溫下水泥頂面強度發展快［2-3］。該緩凝劑配制的水泥漿在中東2口井的φ177.8 mm生產套管固井中進行了應用。這2口井測深分別為3 007和3 225 m，水泥封固段長為1 000 m和1 300 m，井底靜止溫度分別為122和130 ℃，溫差分別為32和46 ℃。通過采用該大溫差水泥漿體系固井，2口井固井質量優質，且水泥漿頂面膠結顯示良好。

中國近年來開始加強大溫差緩凝劑及水泥漿體系的研究工作，中國石油集團鉆井工程技術研究院通過分子結構優化設計，開發出了適用于中溫大溫差及高溫大溫差的緩凝劑DRH-200L等，解決了緩凝劑適應溫差范圍窄、高溫條件下漿體穩定性差等難題。并通過緊密堆積理論優化設計，形成了3套適用于不同循環溫度段（30～120 ℃、70～180 ℃、90～190 ℃）的大溫差水泥漿體系，研發的大溫差水泥漿體系適用中溫溫差超過100 ℃，高溫溫差超過80 ℃，體系適用溫度范圍寬，適用溫差范圍廣，水泥漿柱頂部強度發展快，有利于保證深井長封固段大溫差固井質量，目前已成功應用50多口井，應用效果良好［4-7］。天津中油渤星工程科技股份有限公司開發出了適用于高溫大溫差的緩凝劑BCR-260L，適用循環溫度為70～180 ℃，并形成了高溫大溫差水泥漿體系，在50 ℃、高溫大溫差條件下水泥頂面48 h抗壓強度高于3.5 MPa，現場應用效果良好［8-9］。川慶鉆探井下作業公司研發了新型寬溫帶緩凝劑SD210L，適用溫度范圍為90～160 ℃，抗鹽可達半飽和鹽水，適用高溫溫差超過50 ℃，現場應用效果良好［10］。

長封固段大溫差固井水泥漿體系對于簡化井身結構、降低固井成本、解決大溫差條件下水泥漿超緩凝難題、保證水泥環密封完整性等均具有重要意義，近年來中國石油共推廣應用大溫差水泥漿體系超過1 000口井，最長一次水泥封固段長超過7 000 m，最大溫差超過100 ℃。因此在長封固段大溫差固井水泥漿技術水平方面中國已經領先國外。

1.2韌性水泥漿體系

隨著中國儲氣庫大規模建設及天然氣的快速發展，對水泥環的密封完整性要求越來越高。在注采過程中井筒內溫度及壓力周期性地變化，頁巖氣及致密油氣后期儲層改造，要經受大型體積壓裂，高壓天然氣井鉆井及生產過程中井筒內溫度及壓力大幅變化等，容易導致水泥環密封完整性受到破壞，韌性水泥漿技術是有效提高水泥環密封完整性的關鍵技術之一［11］。

國外斯倫貝謝公司為防止井下熱應力、機械應力等導致產生微環隙，開發了FlexStone柔性水泥漿體系，該體系根據固相顆粒級配原理，并配合柔性顆粒及膨脹劑等，楊氏模量可降低至1.38 GPa，線性膨脹率可達2%，適用溫度范圍為40～150 ℃，密度范圍為1.2～2.2 g/cm3，該體系在國外地下儲氣庫、多層次射孔及壓裂增產井、蒸汽驅稠油熱采井應用效果良好［12-13］。BJ公司開發了DuraSetTM柔性水泥漿體系，該體系是一個涵蓋多種抗應力變化的水泥漿體系系列，設計目的是提高水泥環的機械性能和抗拉強度，從而提高水泥石柔性，可適用于高抗拉強度固井應用，該體系在美國德州東部高溫高壓固井進行了應用，該體系應用前的155井次中58口井出現套管變形，失敗率為37.4%，使用該體系后的100井次，17井次出現套管變形，失敗率為17%，變形率降低了54%。哈里伯頓公司開發的ElastiCemTM彈性水泥漿體系，含有特殊的彈性材料和纖維，降低了脆性，提高了水泥石韌性，不會在作業過程中失效［14］。

中國近年來在水泥環完整性理論模型、增韌機理、增韌材料、韌性水泥漿體系等方面均開展了大量研究工作。中國石油集團鉆井工程技術研究院開發了4種水泥石增韌材料，分別為DRT-100L、DRE-100S、DRE-200S、DRE-300S，形成了中溫（30～100 ℃）及高溫（100～200 ℃）2套DRE韌性膨脹水泥漿體系，水泥石在具有相對較高抗壓強度的同時，楊氏模量可以降低30%以上，水泥漿密度適用范圍為1.30～2.60 g/cm3，該體系已在儲氣庫、頁巖氣水平井、高壓天然氣井等應用50多井次，效果良好，有效提高了水泥環承受交變應力條件下的密封完整性。天津中油渤星工程科技股份有限公司開發了BCE-310S彈性水泥漿體系，BCE-310S增韌劑通過顆粒級配得到，對控制水泥漿失水具有輔助作用，并且水泥漿稠化時間易調，水泥石具有低楊氏模量、高泊松比的特點，水泥石變形能力強，在圍壓條件下水泥石表現出理想彈塑性，受套管膨脹擠壓時不易破裂，有利于保持水泥環長期密封性能，用其配制的水泥漿體系密度為1.7～1.8 g/cm3時，7 d抗壓強度為22～30 MPa，抗拉強度為1.8～2.2 MPa，楊氏模量為5.0～6.0 GPa，泊松比為0.18～0.20。川慶鉆探井下作業公司針對儲氣庫固井開發了柔性自應力水泥漿體系，該體系由SD77柔性防竄材料、SD66纖維材料及多種常規外加劑組成，該體系適用溫度為50～150 ℃，密度為1.20～1.95 g/cm3，在90 ℃養護條件下常規密度柔性自應力水泥石7 d楊氏模量較凈漿水泥石降低20%左右，抗壓強度降低20%左右，且界面膠結強度能得到顯著提高，該體系在相國寺儲氣庫的應用效果良好，后期已推廣至頁巖氣水平井及高壓天然氣井固井［15］。中石化石油工程技術研究院開發了SFP彈韌性水泥漿體系，該體系具有良好的流變性、較高的抗壓強度、較低的失水量、良好的體系穩定性、良好的稠化線型，同時，SFP彈韌性水泥石與水泥基漿形成的水泥石相比，抗折強度可提高40%以上，彎曲韌性提高90%以上。該體系目前已在涪陵頁巖氣水平井現場應用100多口井，效果良好［16］。

1.3防CO2腐蝕水泥漿體系

井下酸性氣體在潮濕環境下會對水泥環產生腐蝕，使水泥石抗壓強度降低，滲透率增加，從而縮短天然氣井的生產壽命。針對高含CO2氣田的固井問題，國內外開展了抗CO2腐蝕水泥漿體系研究。國外，斯倫貝謝公司開發的EverCRETE*抗CO2腐蝕水泥漿，采用優化的顆粒級配技術降低水泥石孔隙率及滲透率，減少常規波特蘭水泥用量，并且不含氫氧化鈣，與常規水泥漿相比，在CO2環境下，能夠提供更長久的層間封隔，適用的溫度范圍為40～110 ℃，密度范圍為1.50～1.92 g/cm3，與常規水泥兼容性好［17-21］。BJ［22］公司開發的PermaSetTM抗酸防氣竄水泥漿體系，適用于CO2環境，同時對H2S等其他腐蝕性氣體具有很好的防腐蝕性能，在腐蝕環境下水泥石滲透率低，提高了水泥石抗壓強度及抗拉強度，適用溫度范圍為4～232 ℃，密度范圍為1.65～2.16 g/cm3。

天津中油渤星工程科技股份有限公司開發的BCE-750S抗CO2腐蝕水泥漿體系是以抗腐蝕材料BCE-750S為主的硅酸鹽水泥體系，在150 ℃、壓力為5 MPa條件下，60 d的腐蝕深度可以控制在1 mm以內，因此，該體系完全可用于含CO2井的固井施工［21］。吉林油田開發了F11F抗CO2腐蝕水泥漿體系，該體系具有微膨脹、低失水、低滲透、短過渡、高強度等特點，在150 ℃，壓力為4 MPa條件下，F11F抗CO2腐蝕水泥漿體系28 d水泥石抗壓強度為27.6 MPa，滲透率為0.83×10-3μm2，90 d抗壓強度為50.2 MPa，滲透率為0.12×10-3μm2，其綜合性能滿足富含CO2氣井固井防竄技術要求。中石化石油工程技術研究院研制了抗酸性氣體腐蝕外加劑DC206，形成了膠乳防氣竄防腐水泥漿體系，腐蝕后較腐蝕前水泥石抗壓強度提高36%，水泥石滲透率降低46%，該體系在伊朗雅達油田50多口井固井取得了良好的效果。

1.4稠油熱采井固井水泥漿體系

稠油熱采井在蒸汽高溫吞吐過程中對水泥環完整性提出了更高的要求，要求水泥環在低溫及高溫條件下保持高強度低滲透性以及高溫下強度不衰退，同時，井筒內溫度及壓力周期性變化要求水泥環在高溫條件下具備較好的韌性。國外，斯倫貝謝公司開發了針對熱采井固井的ThermaSTONE熱響應水泥漿，該體系主要由G級水泥、硅粉及抗高溫材料通過優化顆粒匹配而成，該體系低溫下凝固快，高溫下強度不衰退，密度為1.4～1.70 g/cm3，膨脹率最高可達2%，楊氏模量低于4.5 GPa，適用注采溫度區間為250～350 ℃，該體系在加拿大及巴林等地區熱采井應用效果良好。哈里伯頓公司開發了ThermaLock磷酸鹽水泥漿，該體系不含氫氧化鈣、水化硅酸鈣等介質，抗溫可達370 ℃，在260 ℃下，7周后ThermaLock磷酸鹽水泥漿的滲透性仍保持在0.1×10-3μm2。ThermaLock磷酸鹽水泥漿在地熱井、熱采井、酸性氣體注射井和海上油田固井方面應用效果良好。

天津中油渤星工程科技股份有限公司自主研發出了BCM磷酸鹽水泥體系，該磷酸鹽水泥是通過酸堿反應合成，其水化產物為NaCaPO4xH2O和Al2O3yH2O，在高溫高壓下轉變為羥基磷灰石和γ-勃母石，常規密度水泥石在320 ℃高溫下強度穩定，30 d抗壓強度達25.4 MPa，密度為1.50 g/cm3水泥石在320 ℃高溫下強度穩定，30 d抗壓強度達到16.9 MPa，且低密度與常規密度水泥石在600 ℃養護下30 d強度無衰退趨勢，配套的降失水劑BCF-600L及緩凝劑BCR-600S實現了150 ℃以內調凝，達到國際先進水平［22］；西南石油大學開發出了一套適用密度范圍為1.70～1.90 g/cm3，溫度區間為30～80 ℃的新型鋁酸鹽水泥漿體系，該水泥漿體系具有優良的工程性能，水泥漿上下密度差小于0.02 g/cm3，失水量小于50 mL，稠化時間在60～300 min范圍內可調，24 h抗壓強度可達14 MPa，且經過2 輪高溫后水泥石抗壓強度仍能達到25 MPa，該體系在遼河油田進行了現場應用，效果良好［23］。南京工業大學開發了一種礦物聚合物，主要由富硅高鋁礦物聚合反應生成，產物為類沸石結構，硬化體可以在-20～600 ℃溫度范圍內使用，工程應用溫度可達80 ℃［24］。勝利油田開發了抗高溫高強度水泥漿體系，該體系根據顆粒級配原理，由低溫活性材料、抗高溫增強材料等復合而成，鈣硅比約為1.0，水泥石在300 ℃養護12 d抗壓強度在30 MPa以上，具有良好的抗高溫強度衰退性能，保證后期高溫注蒸汽或高溫吞吐過程中水泥環的封隔效果，現場應用效果良好。

1.5自修復（自愈合）水泥漿體系

為解決氣井固井后的竄氣或環空帶壓問題，近年來國內外均開展了自修復（自愈合）水泥漿體系研究。國外，斯倫貝謝公司針對固井結束及水泥硬化后出現微裂縫及微環隙而導致發生油氣竄的問題，開發了FUTUR自愈合水泥，其溫度適用范圍為20～138 ℃，密度為1.44～1.92 g/cm3，能夠與油類及濃度低于95%的甲烷反應，修復微裂縫及微環隙，達到阻止油氣上竄的目的［25］。哈里伯頓公司開發的LifeCemTM水泥漿體系中含有烴類激活成分，能夠與地層中的碳氫化合物流體進行反應，自身具有1%～2%的自膨脹能力，能夠修復100～250 μm的微裂縫及微環隙。哈里伯頓公司開發的LifeSeal自密封水泥漿體系，當水泥環膠結失效時，在沒有地面干預的情況下，水泥環能自動封閉竄流通道，水泥環的這種自動密封特性，是通過在水泥漿中加入特種外加劑來實現的，存在烴類竄流時，水泥環能進行膨脹，修復竄流通道［26］。

天津中油渤星工程科技股份有限公司自主研發出了針對油類物質可自行修復微裂縫的修復劑，并形成了自愈合水泥漿體系，修復劑在正己烷及二甲苯等油類溶劑中有明顯的膨脹現象，并在原油中可以明顯修復微裂縫，摻有5%修復劑的水泥石中裂縫在12 min內封閉，阻止原油繼續滲流，且修復劑對水泥漿失水量具有一定的控制作用，隨著修復劑加量增加，水泥石抗壓強度逐漸降低，水泥石韌性得到提升，該體系適用溫度為30～150 ℃［27］。中石化石油工程技術研究院研發了新型自愈合乳液水泥漿體系，該體系水泥石靜態滲流修復評價2 h內速度下降明顯，27 h后滲流量為0，裂縫愈合效果明顯，且能夠提高水泥漿的防竄性能，降低水泥石的彈性模量與滲透率，自愈合水泥石的滲透率為0.01×10-3μm2，彈性模量小于6 GPa。

1.6深水固井水泥漿體系

海洋深水固井難點主要表現為表層低溫、安全密度窗口窄，地層易壓漏，存在潛在的淺層水竄或氣竄問題，對環空的短期及長期封固質量要求高。低溫深水固井水泥漿體系需滿足密度低、過渡時間短、抗壓強度發展快，泥線環境下固井低水化熱等要求。海洋油氣資源豐富，近年來國內外均加強了對深水固井水泥漿體系的研究工作。

斯倫貝謝公司DeepCRETE水泥漿的水化熱低，對存在氣層的固井是一個很好的選擇，水泥一旦凝固，和常規水泥漿相比，水泥石滲透率低，能保護套管免受鹽水的腐蝕，DeepCRETE水泥漿密度為1.50 g/cm3，溫度為4 ℃時，水泥石24 h抗壓強度達到5.6 MPa，滿足開鉆要求。該體系在西非、南非、墨西哥灣等深水固井中應用效果良好［28-29］。BJ公司開發的DeepSet System深水固井水泥漿體系，具有在深水固井環境中用于控制淺層水流/氣流、低溫下較快凝固、低失水、零自由水等特點［28］。哈里伯頓公司的FlowStopTM水泥漿為預防深水固井淺層水竄的泡沫水泥漿體系，該體系在深水低溫下膠凝強度及水泥石抗壓強度均可以快速發展。

中國，天津中油渤星工程科技股份有限公司針對海洋深水固井開發出了低溫低水化熱固井材料BXLC-A，該材料水化熱低，低溫條件下早期強度高，絕熱溫升小，并依托該低水化熱固井材料，設計出了密度為1.25～1.70 g/cm3的低溫低水化熱水泥漿配方，在4～25 ℃下，密度為1.25～1.70 g/ cm3水泥漿的綜合性能良好，體系稠化時間可調，失水控制良好，強度發展較快，水化熱低，可以滿足海洋深水固井需求。中海油服開發出了適用于深水固井的PC-LoCEM防漏防淺層流水泥漿體系及PC-LoLET低溫防漏防竄水泥漿體系。PC-LoLET低密度低水化熱水泥漿封固水合物層、傳遞靜液柱壓力。PC-LoCEM水泥漿體系是針對深水淺層水（氣）流的特點以及結合深水低溫、壓力窗口窄的特點研發的，該體系主要由2種低溫早強添加劑組成，在保證稠化時間的條件下，在10 ℃低溫情況下14 h形成支撐套管的3.5 MPa強度，24 h達到6.9 MPa，72 h水泥石抗壓強度達到19.6 MPa，甚至在低溫3 ℃時也表現出較好的早強效果［30］。

1.7其他功能性固井水泥漿體系

斯倫貝謝公司開發出DuraStone金屬微條帶水泥漿體系，該體系中加入了一種特制的金屬條帶，當水泥漿凝固后就會形成耐鉆能力好及承載能力強的水泥石，這種水泥石還具有較高的抗沖擊能力和抗裂縫延伸能力，適用于固井側鉆，可將側鉆時間降低50%以上［31］。

哈里伯頓公司開發出ChannelSealTM竄槽封固水泥漿體系，該水泥漿體系在下套管前注入，容易驅替，即便竄槽也能夠有效封固，適用溫度范圍為10～175 ℃，且在固井時不需采用前置液，該體系具有更好的流變性能，固井過程中頂替效率高。

BJ公司開發出了一種交聯水泥漿體系，該體系是把水泥和壓裂液混合在一起作為水泥漿，在井下條件下，交聯水泥具有壓裂液的特性，被替入井下后可以迅速凝固，從而達到堵漏的效果，交聯水泥分為2種類型，一種是鎂氧交聯水泥，另一種是常規交聯水泥［32］。

BJ公司研制了Liquid Stone液態可存儲水泥漿，該水泥漿可儲存較長時間，密度范圍為0.97～2.52 g/cm3。該體系特點：水泥漿可在基地混配好，不用在現場進行混配，漿體配好后性能被“鎖定”，長期儲存無沉淀、無密度變化，會一直保持設計的性能，當水泥漿泵入井下后，才被激活，而后固化，可滿足路途遙遠、現場施工極端困難（極地）條件下的固井需求［33］。

2　功能性前置液體系研究進展

BJ公司研制了SealBond堵漏型前置液，其含有特殊高分子材料，可以立即在漏失地層形成密封，不會形成永久泥餅，且與鉆井液和水泥漿均具有良好的相容性，滲透率恢復率可以達到95%以上，對地層不會造成傷害，該體系適用溫度可達204 ℃以上，對水質要求低，在線混配密度可以達到2.2 g/cm3，該體系目前已在現場大量使用，應用效果良好。

中國石油集團鉆井工程技術研究院針對復雜井眼條件下沖洗頂替效率低及油基鉆井液條件下界面清洗等難題，開發了隔離液懸浮穩定劑、油基鉆井液沖洗液、特色加重材料等，形成了DR高效沖洗隔離液體系（含驅油型沖洗隔離液）。該體系密度范圍為1.02～2.45 g/cm3，抗溫能力可達180 ℃，克服了深井、長封固段、小間隙及油基鉆井液沖洗頂替效率低的難題，目前已在中國多個油田的高溫深井、復雜天然氣井、儲氣庫、致密油氣及頁巖氣水平井等成功應用300多口井，應用效果良好。

西南石油大學開發出了可固化封堵型隔離液體系，該體系密度調節范圍為1.2～2.5 g/cm3，適用溫度為30～170 ℃，流動性及高溫穩定性好，與鉆井液及水泥漿具有良好化學相容性，自身及混合流體能固化，具有封堵提高地層承壓能力特點。

中海油服針對深水固井開發了PC-LoS防套管漲損隔離液體系，該體系在封閉條件下隨著溫度升高壓力波動幅度較小，具有防套管漲損的作用。

3　固井材料發展趨勢

在功能性固井工作液研究方面應重點加強以下幾方面。①高溫大溫差水泥漿體系：循環溫度超過120 ℃的高溫大溫差水泥漿體系、廣譜性大溫差緩凝劑開發及解決高溫水泥漿穩定性問題。②水泥石長期抗高溫問題：稠油熱采井、地熱井固井、煤氣化井固井水泥石強度長期穩定性問題。③水泥環彈塑性改造研究：脆性改造材料、水泥漿評價裝置設計與評價方法。④緊密堆積優化水泥漿設計及技術應用研究：提高水泥石力學性能及穩定性，提高水泥漿防竄能力。⑤水泥石防收縮問題及產生微裂縫問題研究：防止收縮的材料、長期穩定封隔技術、自修復體系研究。⑥抗鹽水泥漿體系深入研究：高溫抗鹽水泥漿、低溫抗鹽水泥漿。⑦水泥漿體系及性能完善：AMPS類水泥漿、膠乳水泥漿及彈塑性水泥漿等。⑧超高溫固井前置液體系：重點解決溫度超過180 ℃的高溫前置液綜合性能差的難題。

4　結論

1.近年來中國在固井水泥外加劑、外摻料及固井工作液體系研發及應用方面雖然取得了很大進步，但是在保證“深（深層）、低（低壓、低滲透、低豐度）、海（海洋）、非（非常規儲層）”等復雜井固井長期密封性能方面仍有一定距離，與國外相比，固井材料精細化、系列化程度不夠，特色固井材料及水泥漿體系研究相對落后于國外。

2.中國在固井材料研發方面應重點加強水泥石彈塑性改造功能材料、大溫差水泥漿外加劑、降低水泥石收縮材料、提高水泥石強度材料、自修復材料、非水泥基膠凝材料及防腐蝕材料等的攻關力度。

［1］ 齊奉忠，劉碩瓊，楊成頡，等.BP 墨西哥灣井噴漏油事件給深井固井作業的啟示［J］ .石油科技論壇，2011，30（5）：45-48. QI Fengzhong，LIU Shuoqiong，YANG Chengjie，et al. Inspiration of BP spill in Mexico Gulf to deep well cementing［J］.Oil Forum，2011，30（5）：45-48.

［2］EIRIK SORGARD，RODRIGO VIALI.Solution for a long-standing cementing challenge-intelligent cement set control additive［C］.SPE106964，2007.

［3］SARA MORADI，PETER ZONZEE，BIPIN JAIN，et al.Engineered cement set control additive—solution for a long standing cementing challenge［C］.SPE101332，2006.

［4］于永金，靳建洲，劉碩瓊，等.抗高溫水泥漿體系研究與應用［J］.石油鉆探技術，2012，40（9）：35-39. YU Yongjin，JIN Jianzhou，LIU Shuoqiong，et al. Research and application of thermostable cement slurry［J］. Pertoleum Drilling Techinques，2012，40（9）：35-39.

［5］于永金，劉碩瓊，劉麗雯，等. 高溫水泥漿降失水劑DRF-120L的制備及評價［J］.石油鉆采工藝，2011，33（3）：24-27. YU Yongjin，LIU Shuoqiong，LIU Liwen，et al. Preparation and evaluation of high temperature cement slurry loss reduction additive DRF-120L［J］.Oil Drilling & Production Technology，2011，33（3）：24-27.

［6］靳建洲，于永金，劉碩瓊，等. 高溫大溫差水泥漿緩凝劑DRH-200L的研究［C］//2010年固井技術研討會論文集.北京：石油工業出版社，2010：239-244. JIN Jianzhou，YU Yongjin，LIU Shuoqiong，et al.Study of high temperature with large temperature difference cement slurry retarder DRH-200L［C］// Proceedings of cementing technology seminar（2010）. Beijing：Petroleum Industry Press，2010：239-244.

［7］張華，馮宇思，靳建洲，等.大溫差水泥漿體系的研究與應用［J］.鉆井液與完井液，2012，29（5）：54-57. ZHANG Hua，FENG Yusi，JIN Jianzhou，et al. Study and application of large temperature difference cement slurry system［J］.Drilling Fluid & Completion Fluid，2012，29（5）：54-57.

［8］趙寶輝，鄒建龍，劉愛萍，等.適用于長封固段固井的新型緩凝劑［J］. 鉆井液與完井液，2011，28（增刊）：10-12. ZHAO Baohui，ZOU Jianlong，LIU Aiping，et al. Research and application on new type of retarder used in long cementing intervals［J］.Drilling Fluid & Completion Fluid，2011，28（sl）：10-12.

［9］趙寶輝，鄒建龍，劉愛萍，等.新型緩凝劑BCR-260L性能評價及現場試驗［J］.石油鉆探技術，2012，40（2）：55-58. ZHAO Baohui，ZOU Jianlong，LIU Aiping，et al. Performance evaluation and application of novel retarder BCR-260L［J］.Pertoleum Drilling Techinques，2012，40（2）：55-58.

［10］趙常青，張成金，孫海芳，等. 油井水泥寬溫帶緩凝劑SD210L的研制與應用［J］. 天然氣工業，2013，33（1）：90-94. ZHAO Changqing，ZHANG Chengjin，SUN Haifang，et al.Development and application of the well cement retarder SD210L with a wide high temperature range［J］．Natural Gas Industry，2013，33（1）：90-94.

［11］齊奉忠，杜建平，魏群寶.固井材料技術新進展及研究方向［J］.石油科技論壇，2015，32（4）：45-48. QI Fengzhong，DU Jianping，WEI Qunbao.New development and research area of cementing material and technology［J］.Oil Forum，2015，32（4）：45-48.

［12］GNNNAR DEBRUIJN， CARLOS SISO， DON REINHEIMER，et al. Flexible cement improves wellbore integrity for steam assisted gravity drainage（ SAGD）wells［C］.SPE/PS/CHOA 117859，2008.

［13］侯攀，高婭，朱忠喜.FlexSTONE彈性水泥在地下儲氣庫中的研究與應用［J］.天然氣技術與經濟，2014， 8（4）：25-27. HOU Pan，GAO Ya，ZHU Zhongxi.Application of FlexSTONEelastic cement to underground gas storage［J］. Natural Gas Technology and Economy，2014，8（4）： 25-27.

［14］張煥芝，何艷青，張華珍.哈里伯頓公司致密氣開發技術系列［J］.石油科技論壇，2013，32（4）：43-48. ZHANG Huanzhi，HE Yanqing，ZHANG Huazhen. Series of technologies for tight gas development from Halliburton［J］.Oil Forum，2013，32（4）：43-48.

［15］范偉華，馮彬，劉世彬，等.相國寺儲氣庫固井井筒密封完整性技術［J］.斷塊油氣田，2014，21（1）：104-106. FAN Weihua，FENG Bin，LIU Shibin，et al.Wellboreseal integrity cementing technology of underground gas storage in Xiangguosi［J］.Fault-Block Oil & Gas Field，2014，21（1）：104-106.

［16］譚春勤，士東，劉偉，等.頁巖氣水平井固井技術難點分析與對策［C］//2012年固井技術研討會論文集.北京：石油工業出版社，2012：20-28. TAN Chunqin，DING Shidong，LIU Wei，et al. Cementing technical difficulties and countermeasureure to horizontal shale gas wells［C］//Proceedings of cementing technology seminar（2012）.Beijing：Petroleum Industry Press，2012：20-28.

［17］VERONIQUE BARLET GOUEDARD，GAETAN RIMMELE， BRUNO GOFFE，et al.Mitigation strategies for the risk of CO2migration through wellbores［C］.SPE/ IADC 98924，2006.

［18］B A R L E T-G O U é D A R D V，R IMM E L é G，PORCHERIE O，et al. A solution against well cement degradation under CO2geological storage environment［J］. International Journal of Greenhouse Gas Control，2009，3（2）：206-216.

［19］GA?TAN RIMMELé，VéRONIQUE BARLETGOUéDARD，OLIVIER PORCHERIE， et al. Heterogeneous porosity distribution in Portland cement exposed to CO2-rich fluids［J］. Cement and Concrete Research， 2008， 38（8-9）： 1038-1048.

［20］BRANDL A，CUTLER J，SEHOLM A，et al. Cementing solutions for corrosive well environments［C］.SPE 132228.

［21］席方柱，譚文禮，孫富全，等.耐CO2腐蝕固井水泥漿的研究及應用［J］. 鉆井液與完井液，2011，28（增刊）：13-16. XI Fangzhu，TAN Wenli，SUN Fuquan，et al.Study and application of CO2corrosion resisting cement slurry［J］.Drilling Fluid & Completion Fluid，2011，28（sl）：13-16.

［22］ZENG JIANGUO，XIA YUANBO，SUN FUQUAN，et al.Calcium phosphate cement slurries for thermal production wells［C］.ISOPE-I-15-156，2015.

［23］李早元，伍鵬，吳東奎，等. 稠油熱采井固井用鋁酸鹽水泥漿體系的研究及應用［J］. 鉆井液與完井液，2014，31（5）：71-74. LI Zaoyuan，WU Peng，WU Dongkui，et al.Study on and application of aluminate cement slurry in cementing heavy oil thermal recovery well［J］.Drilling Fluid & Completion Fluid，2014，31（5）：71-74.

［24］姚曉，諸華軍，張祖華，等.固井用新型非水泥基膠凝材料基本性能研究［C］//2010年固井技術研討會論文集.北京：石油工業出版社，2010：157-162. YAO Xiao，ZHU Huajun，ZHANG Zuhua，et al. Properties study of cementing new non-cement based cementitious materials［C］//Proceedings of cementing technology seminar（2010）.Beijing：Petroleum Industry Press，2010：157-162.

［25］BAUMGARTE C，THIERCELIN M，KLAUS D.Case study of expanding cement to prevent microanular formation［C］. SPE 56535，1999.

［26］RAVI K，MORONIC N，BARBIERI E，et al. Intelligent and interventionless zonal isolation for well integrity in Italy［C］. SPE119869，2009.

［27］趙寶輝，鄒建龍，劉愛萍，等. 自愈合水泥技術研究進展［C］//2012年固井技術研討會論文集.北京：石油工業出版社，2012：35-43. ZHAO Baohui，ZOU Jianlong，LIU Aiping，et al. Research advances of self-healing cement technology［C］// Proceedings of cementing technology seminar（2012）. Beijing：Petroleum Industry Press，2012：35-43.

［28］JIM O&APOS，JUAN CARLOS FLORES，PAULO RUBINSTEIN，et al.Cementing deepwater，lowtemperature dulf of Mexico formations prone to shallow flows［C］.SPE 87161，2004.

［29］BERNARD PIOT，ALAIN FERRI，SIMON PIERRE MANANGA，et al.West africa deepwater wells benefit from low-temperature cements［C］.SPE 67774，2001.

［30］王彪，陳彬，陽文學，等.深水表層固井水泥漿體系應用現狀及發展方向［J］. 石油鉆采工藝，2015，37（1）：107-110. WANG Biao，CHEN Bin，YANG Wenxue，et al. Application status and development direction of cement slurry system in deepwatersurface［J］.Oil Drilling & Production Technology，2015，37（1）：107-110.

［31］吉野，孫凱，唐一元，等.國內外深井超深井固井技術研究現狀［J］. 重慶科技學院學報（自然科學版），2008，10（6）：27-29. JI Ye，SUN Kai，TANG Yiyuan，et al.Domestic and foreign cementing technology research status of deep ultra-deep wells［J］. Journal of Chongqing Science & Technology University（Natural Science Edition），2008，10（6）：27-29.

［32］趙忠舉，徐同臺，盧淑芹.2004年國外鉆井液技術的新進展（Ⅱ）［J］. 鉆井液與完井液，2005，22（5）：60-67. ZHAO Zhongju，XU Tongtai，LU Shuqin.New development of drilling fluid technology in 2004 abroad（ Ⅱ）［J］. Drilling Fluid & Completion Fluid，2005，22（5）：60-67.

［33］鄧慧，郭小陽，李早元，等. 一種新型注水泥前置隔離液［J］. 鉆井液與完井液，2012，29（3）：54-57. DENG Hui，GUO Xiaoyang，LI Zaoyuan，et al. Study on new type of ahead spacer fluid system before cementing［J］. Drilling Fluid & Completion Fluid，2012，29（3）：54-57.（收稿日期2016-03-28；HGF=1604C6；編輯王超）

Progress of Study on Functional Cementing Fluids

YU Yongjin， JIN Jianzhou， QI Fengzhong
（CNPC Drilling Research Institute， Beijing 102206）

As the petroleum exploration and development are proceeding and extending to deeper， complex formations， nonconventional reservoirs and offshore exploration and development， the well cementing is becoming more and more difficult. More and more rigorous requirements are imposed on the long time airtightness of cement sheath， and the development of new cementing fluids is facing new challenges. This paper discusses the progress made in recent years about the functional cementing fluids， such as cement slurries for long intervals with large temperatures differences， cementing slurries with good toughness， corrosion inhibitive cement slurries，cement slurries for heavy oil thermal recovery wells， self-healing cement slurries， cement slurries for wells in deep water area， and the functional pre pad fluids. Based on the challenges encountered in cementing wells with complex problems， the studies to be performed on new cementing materials and functional cementing fluids in the future are presented in the paper.

Well cementing； Cement slurry； Pre pad fluid； Cement additive； Cementing material

TE256.6

A

1001-5620（2016）04-0001-07

10.3696/j.issn.1001-5620.2016.04.001

國家科技重大專項項目21課題4“復雜地質條件下深井鉆井液與高溫高壓固井技術研究”（2011ZX05021-004）。

于永金，高級工程師，碩士，1982年生，畢業于天津大學材料學專業，現在從事固井、水泥漿及外加劑的研究工作。電話 （010）80162259；E-mail：yuyongjindri@cnpc.com.cn。