馮麗成 石曉莉 王麗垣 任春宇

摘 要：為了解決固井候凝過程中油氣、水竄、固井施工過程中漏失、小井眼固井質量不理想、水泥漿體系的抗高溫性能等給固井帶來的影響，通過對現有膠乳添加劑的改善和優選，開發出一種新型膠乳水泥漿體系。

關鍵詞：小井眼井;固井;膠乳水泥漿;膠結強度

油田各區塊小井眼固井質量不理想，尤其是小井眼側鉆井固井質量不理想、返高不夠等問題。通過調研發現，國內各油田運用膠乳水泥漿體系固井技術比較成功的解決了固井候凝過程中油氣、水竄、固井施工過程中漏失、小井眼固井固井質量不理想、水泥漿體系的抗高溫性能等給固井帶來的影響。要提高油田在固井過程中遇到的實際問題，勢在必行地就要開展新型固井水泥漿工藝技術研究。

1 作用機理

膠乳與水泥混和形成水泥漿時，聚合物膠乳顆粒均勻地分散于水泥漿中。水泥水化產生的水化物與飽和Ca（OH）2在水化硅酸鹽表面發生反應，形成一層硅酸鈣涂層。聚合物膠乳顆粒將在水泥凝膠體，未水化的水泥顆粒混合物表面形成一層連續的單元封閉式的聚合物膠乳顆粒涂層，并與硅酸鹽混合物涂層表面相粘接。聚合物膠乳顆粒從水中分離出來，在水泥水化物表面形成一層連續薄膜。這層薄膜將水泥水化物的單元網絡結構相互“鉸”結，牢固地粘結成為一個堅固的整體。這些聚合物絲狀膜層橫跨水泥漿硬化體的缺陷和微裂縫，穿梭連接，既分散了水泥漿的應力集中，又增加了變形性，從而提高了聚合物膠乳水泥石的抗裂、抗滲、耐酸堿及耐腐蝕等性能。

2 室內研究

2.1 技術指標

①水泥及其他外加劑有很好的相容性;②流變性能良好：n≧0.3，K≦3.0Pa.sn;③失水量≦50mL;④稠化時間可調，稠化曲線不鼓包，無臺階;⑤水泥石48H抗壓強度≧13.8MPa。

2.2 膠乳水泥漿外加劑的優選

2.2.1 乳化劑、表面活性劑優選

目前，國內應用比較成熟的穩定膠乳，和膠乳乳液復合形成BCT-800L膠乳外加劑是國內油田應用的首選。

2.2.2 降失水劑的選擇

各種水泥漿體系都需要降失水劑來降低失水，膠乳水泥漿體系所用的降失水劑要與膠乳體系中的其他外加劑配伍，并且能很好的控制失水。BXF-200L降失水劑在膠乳水泥漿體系中配伍性好。

2.2.3 消泡劑的優選

由于膠乳乳化劑的起泡特點和其他水泥漿體系的起泡特點不同，這就需要在應用膠乳水泥漿體系的時候采用適宜的消泡劑。這種消泡劑要和膠乳體系相容，對膠乳水泥漿體系具有較強的抑泡和消泡效果，以保證膠乳水泥漿配漿的正常進行。

2.2.4 緩凝劑的優選

不同溫度下膠乳水泥漿所需要的凝固時間差異較大。低溫時，膠乳水泥漿凝固時間相對較長，但在溫度較高時就需要添加緩凝劑來調節施工作業所需要的凝固時間。在中溫和高溫情況下可采用BXR-200L緩凝劑和BXR-300L高溫緩凝劑來調整水泥漿的稠化時間。

2.3 配方優選

2.3.1 膠乳外加劑BCT-800L加量的優選

①隨著膠乳外加劑加量BCT-800L的加量的增加，水泥漿的稠化時間縮短;②膠乳外加劑加量BCT-800L對水泥漿的流變性能影響較大，隨著膠乳外加劑加量BCT-800L的加量的增加，水泥漿初始稠度越來越大，水泥漿的降失水性能越來越好;③隨著膠乳外加劑加量BCT-800L的加量的增加，水泥漿的強度變大;④可以優選出在常規膠乳水泥漿中最合適的膠乳外加劑BCT-800L加量為2-3%。

2.3.2 緩凝劑加量的確定

①隨著緩凝劑加量的增加，水泥漿的稠化時間延長;②緩凝劑加量的增加對水泥漿的失水影響不大;③隨著加量的增加，水泥漿的24hr膠結強度變低;④在常規膠乳水泥漿中緩凝劑的加量，可以根據現場施工不同實際的需要進行調整。

2.3.3 水泥漿配方優選

通過室內實驗，優選出常規膠乳水泥漿體系配方為：

天山G中+2%WG+3%BCT-800L+3%BXF-200L+HBF- 818+38%水。

3 現場應用情況

通過以上技術的運用后，共計施工23口井，使用效果明顯，固井一次合格率100%，優質率73.9%。

4 總結與認識

①膠乳水泥漿實驗結果表明膠乳水泥漿體系具有優良的漿體穩定性、防氣竄性能，對地層氣竄、水竄具有很好的預防效果;能控制失水量小于100mL，防止環空竄流;②膠乳水泥石的滲透率低，彈性及抗托強度島，抗沖擊能力強;③現場應用情況顯示膠乳水泥綜合性能優良，在小井眼井、套管開窗側鉆井的固井作業中值得推廣;④膠乳水泥能較好地改善水泥環與套管、水泥環與地層之問的膠結性能;能有效提高水平井水泥環膠結質量，提高固井質量;⑤膠乳水泥漿系列外加劑為液體，固井施工時需要現場配置，這就使得固井綜合費用比普通水泥漿體系提高了60%。

參考文獻：

[1]徐鑫，彭志剛，李文才，等.勝利油田水平升井新技術[J].鉆井液與完井液，2009，26（6）：37-39.

[2]姜宏圖，肖志興，魯勝，等.丁苯膠乳水泥漿體系研究及應用[J].鉆井液與完井液，2004，21（1）：32-35.

作者簡介：

任嘉偉（1983- ），工程師，2004年畢業于重慶石油高等專科學校，現在西部鉆探吐哈鉆井公司從事現場固井工程工作。