15、防漏水泥漿的開發(fā)及性能評價(中國石油集團工程技術研究院-鄒建龍)

1、防漏水泥漿的開發(fā)及性能評價鄒建龍屈建省呂光明朱海金（中國石油集團工程技術研究院）摘要摘要為解決固井施工中水泥漿漏失低返難題，開發(fā)了防漏外加劑（包括防漏劑和助防漏劑），制備了防漏水泥漿。以水泥漿高溫高壓失水儀為基礎建立了水泥漿堵漏試驗裝置，并制定了測試方法。試驗結果表明，開發(fā)的防漏水泥漿具有較好的堵漏性能和施工性能。水泥漿漏失低返是國內(nèi)外油田普遍存在且尚未完全解決的技術難題之一，在多壓力層系、長封固段和低壓易漏性地層的固井施工中尤為突出。

2、固井施工之前，應采取各種堵漏措施解決或減輕井漏問題，但固井前即使已經(jīng)堵住了漏失，固井時仍然可能因為環(huán)空發(fā)生憋堵、原有堵漏不徹底、水泥漿附加量過多等原因而再次發(fā)生漏失。為防止固井時發(fā)生漏失，從固井工藝方面來看，可采用分級固井、正注反擠、使用套管外封隔器等措施，但這些措施的實施需要對漏層的準確定位，而且存在施工風險。從水泥漿方面來看，可采用低密度水泥漿、觸變水泥漿等方法。低密度水泥漿可以防止漏失，但不具備堵漏功能，不能提高地層承壓能力，不適

3、用于多壓力層系地層。觸變水泥漿具有堵漏作用，但施工風險大，如觸變性弱，則堵漏效果不佳，如觸變性強，則施工中容易憋泵。在水泥漿中加入適當?shù)亩侣┎牧希ㄈ缣胤N纖維材料）可以使水泥漿具有堵漏功能，可以提高薄弱地層的承壓能力，是提高水泥漿防漏堵漏性能的有效方法，是解決水泥漿漏失低返問題的有效途徑，近年來在國內(nèi)外有少量報道[12]。防漏水泥漿的組成防漏水泥漿的組成防漏水泥漿主要由水泥、外摻料、水、及外加劑組成，其中外加劑主要包括：（1）防漏劑BCE

4、200SBCE200S由纖維及適量助劑組成。纖維具有適宜的尺寸，表面經(jīng)過親水處理，在水泥漿中良好分散，形成網(wǎng)絡結構，具有較好的防漏堵漏性能。助劑的加入保證了纖維與水泥干混時均勻分散，并可適當提高纖維與水泥的膠結。（2）助防漏劑BCE210SBCE210S由多種外加劑組成，調(diào)節(jié)水泥漿性能，與防漏劑協(xié)同作用，可有效提高水泥漿的防漏堵漏能力。（3）其它外加劑其它外加劑包括分散劑CF40S、緩凝劑BXR200L、促凝劑T90等。水泥漿堵漏性能評

5、價方法水泥漿堵漏性能評價方法1水泥水泥漿堵漏堵漏試驗試驗裝置裝置API鉆井用橋接堵漏材料試驗裝置（見圖1）是于1962年經(jīng)工業(yè)鑒定后開始納入API標準的。自那以后，其硬件一直未作過較大改進。它主要由試驗容器、填充床套筒、頂蓋、球閥和可模擬漏層裂縫的不銹鋼裂縫板等構件組成。該裝置已為廣大石油工作者所接受，應用得較為廣泛，但是用該裝置進行水泥漿堵漏性能測試時，存在較大的缺陷，主要表現(xiàn)在：（1）試驗用漿量大。需4000mL漿；而按API規(guī)范，

6、實驗室常用的水泥混合裝置一次只能制備約600mL水泥漿。（2）由于試驗用漿量大，所以難以預處理。水泥漿在測試其堵漏性能之前，應該在常壓稠化儀中測試溫度下攪拌20min，以模擬注水泥實際過程。在溫度升高的情況下，水（2）制備水泥漿并放入常壓稠化儀中在預定溫度下攪拌20min；（3）取出預熱失水筒，倒入攪拌好的水泥漿約380mL，然后在水泥漿上部放入活塞，失水筒裝好后放入加熱裝置中；（4）將失水筒頂蓋上的進氣針閥關閉；（5）將氣源壓力調(diào)至0

7、.7MPa，啟動計時器，打開進氣針閥，如果封堵成功，記錄10min流出的漿體體積；（6）啟動計時器，以2MPamin的升壓速率升壓至3.5MPa（0.1MPa3s，共84s），或者至封堵失敗且筒內(nèi)漿體流完為止，記錄得到的最大壓力；如果承壓成功，記錄20min流出的漿體體積。2）靜態(tài)法）靜態(tài)法（1）（2）（3）同動態(tài)法；（4）將失水筒頂蓋上的進氣針閥打開；（5）啟動計時器，以1MPamin的升壓速率升壓至0.7MPa（0.1MPa6s，共

8、42s），如果封堵成功，記錄10min流出的漿體體積；（6）同動態(tài)法。防漏水泥漿性能評價防漏水泥漿性能評價1不同不同組成水泥成水泥漿堵漏性能堵漏性能對不同組成水泥漿堵漏性能進行了考察，包括水泥凈漿、凈漿加助防漏劑、凈漿加防漏劑、凈漿及低密度水泥漿加防漏劑和助防漏劑。從表3、表4堵漏試驗結果可以看出：水泥凈漿堵不住1mm孔或0.5mm縫，全部漏光；凈漿中加入助防漏劑也堵不住1mm孔或0.5mm縫，全部漏光；凈漿中加入防漏劑后可以阻止水泥漿

9、中固相顆粒漏失，但無法控制水泥漿中液相漏失；凈漿及低密度水泥漿中加入防漏劑和助防漏劑后具有較全面的堵漏效果，可以堵住1mm孔或0.5mm縫。表3水泥漿配方水泥漿配方配方水泥漿配方密度gcm3BCE200S含量Kgm3漿1水泥44%水1.902水泥44%水1.5%BCE210S0.3%CF40S1.903水泥44%水2.1%BCE200S1.9274水泥44%水2.1%BCE200S1.5%BCE210S0.3%CF40S1.9275水泥