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触变水泥是一种适用于油气井固井挤水泥、防止气窜和堵漏作业的特种水泥，对解决我国气井固井作业中普遍存在的水泥浆上返和环空气窜等问题有较好的应用前景。文章在调研国外大量资料的前提下，对触变水泥的设计原理、化学配方、评价方法及现场应用情况做了系统的评。还指出了我国发展触变水泥的研究方向：研制适用国产水泥的触变剂和探索一套切实可行的评价触变性的方法。     

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提高小井眼水泥浆的顶替效率，是保证小间隙水泥环密封质量的重要因素之一。章根据液体在小井眼、小间隙中的流动特点，采用理论和实验相结合的方法，对提高小间隙水泥浆顶替效率的几项基本因素，进行了深入的研究，研究突破了紊流和塞流的顶替概念，提出了如何控制水泥浆和钻井液的压力梯度及动切力的比值α和b，来提高小间隙顶替效率的具体方法。中还对提高小间隙水泥浆顶替效率的套管偏心度、紊流接触时间、钻井液触变性等指标提出了具体要求。     

有机无机杂化触变剂的研究与应用

在解决恶性井漏、薄弱地层固井问题时，可加入触变剂形成触变水泥浆。目前触变水泥浆体系存在触变性不够强、对温度敏感以及综合性能欠佳等问题，限制了现有触变剂的应用。为了提高水泥浆体系的触变性，选择异戊烯醇聚氧乙烯醚TPEG、N,N-二甲基丙烯酰胺DMAA、丙烯酸AA等单体合成有机聚合物TDA-1，利用杂化的方式将有机聚合物与无机膨润土复配，研制出一种触变性良好的新型触变剂CBJ-1。并研究了该新型触变剂对水泥浆性能的影响。利用红外光谱、XRD表征触变剂的结构，采用初终切实验测试了水泥浆的触变性。结果证明，该新型触变剂CBJ-1合成成功，温度适用范围较广，改善了其温度敏感问题。将其加入水泥浆后，触变水泥浆的初终切差值较大，具备良好的触变性，且水泥浆的失水及稠化性能不受影响，综合性能优异。     

触变水泥浆体系研究综述

简述了触变性及触变作用机理,以及形成触变结构的几种方式;对国内外触变水泥浆体系进行了归纳总结,并对其优缺点进行了分析;对水泥浆触变性评价方法进行了简单介绍;指出了触变水泥浆体系存在的问题及发展趋势。     

轴流式水泥浆混合器

轴流式水泥浆混合器,是适用于稠水泥浆的新型高能量混合器。主要由水调节阀、涡轮搅拌器、再循环离心泵等组成。其特点:有利于精确测量和控制密度、混合均匀、结块少、有大功率搅拌器,可连续混合高粘度、触变性水泥浆等。     

复杂井固井低密度水泥浆体系性能研究

针对低压易漏地层固井中易漏失、流体窜槽和高浓度盐水对水泥环柱的腐蚀问题，提出以保持低密度水泥浆密度的稳定性为基础，突出水泥浆的触变性和使水泥石体积有一定微膨胀性能为依据的观点。通过改善水泥石的自身防腐蚀性能，研究出一种独特的密度为1.30~1.45 g/cm³的粉煤灰复合低密度水泥浆体系，以此来满足复杂井低密度固井的需要。室内评价了该粉煤灰复合低密度水泥浆体系的密度稳定性、触变性、界面胶结强度、防腐蚀性能。结果表明，该水泥浆体系不仅具有非常好的密度稳定性和良好的触变性，而且水泥石的体积有一定量的膨胀能提高界面胶结强度和水泥石较强的耐一定浓度盐水的腐蚀的性能，从而可将腐蚀介质对套管的腐蚀转化为对水泥石的腐蚀，延长套管和油气井的使用寿命。     

长封固段复杂地层固井用SP-1水泥浆体系研究

考察了以微硅、膨胀珍珠岩、硅藻土等活性材料及激活剂CK21制成的油井水泥多功能外加剂SP-1，在不同温度下、不同加量条件下对水泥浆各项性能的影响。SP-1与其它水泥外加剂一起使用，配制成了SP-1水泥浆体系，研究了SP-1水泥浆体系的防漏失和防气窜等特殊性能。结果表明：SP-1能调节水泥浆低温性能，使水泥浆在大温差长封固井段中性能趋于一致。SP-1水泥浆体系能提高水泥石二界面的胶结强度，有较短的凝结时间；良好的直角稠化性能和触变性，因此该水泥浆具有良好的防漏失、防气窜（侵）性能。该水泥浆首次在四川地区4口不同类型的油气井进行了现场应用，取得良好的效果。     

G级高抗硫油井水泥稠化性能异常原因分析

针对中国部分G级高抗硫油井水泥存在稠化时间短、与外加剂配伍性差、触变性强的问题,以BG厂生产的G级高抗硫油井水泥为例,从水泥原料、熟料化学成分及生产工艺角度出发,结合现场水泥质量检测和水泥浆性能实验,分析了水泥浆稠化性能不合格的原因。结果表明,原料中Mg O含量过高及化学成分不稳定造成熟料中Mg O及C3A含量过高(分别为4.51%、7.21%),水泥中碱含量及f-Ca O含量过高(为1.97%)、SO3含量过低(为0.42%),煅烧温度低、窑内物料填充率高及冷却不充分,均会导致水泥浆稠化时间过短;水泥熟料中C3A和C4AF含量过高会导致水泥浆与外加剂配伍性不良,导致水泥浆稠化性能异常。     

水泥浆触变性评价方法的探索

通过实验分析了目前常用的触变性评价方法——静切力法和滞后环法,对其合理性进行了讨论;并结合触变水泥浆的现场应用,提出了水泥浆触变性评价应涵盖流动性、胶凝强度发展情况以及施工安全性3个方面,针对常用触变性评价方法存在的问题,探索了一种评价水泥浆触变性的新方法。该方法采用精度高的旋转黏度计在转速极低的情况下测量水泥浆不同时刻的剪切力,几乎消除了剪切力对胶凝强度的影响,通过程序控制可实现对样品的连续测量。此方法可准确反映不同温度下水泥浆胶凝强度发展的快慢和大小,从而可更好地指导触变水泥浆体系的开发和现场应用。     

水泥浆触变性评价方法的探索

通过实验分析了目前常用的触变性评价方法——静切力法和滞后环法,对其合理性进行了讨论;并结合触变水泥浆的现场应用,提出了水泥浆触变性评价应涵盖流动性、胶凝强度发展情况以及施工安全性3个方面,针对常用触变性评价方法存在的问题,探索了一种评价水泥浆触变性的新方法。该方法采用精度高的旋转黏度计在转速极低的情况下测量水泥浆不同时刻的剪切力,几乎消除了剪切力对胶凝强度的影响,通过程序控制可实现对样品的连续测量。此方法可准确反映不同温度下水泥浆胶凝强度发展的快慢和大小,从而可更好地指导触变水泥浆体系的开发和现场应用。     

注触变性水泥停泵安全启动压力预测

触变性水泥浆是现场防窜、堵漏的有效手段之一,但是在注水泥过程中若临时停泵,再启泵时启动压力会随停泵时间增加而增大,启动压力过大可能压漏薄弱地层,甚至无法启泵。针对上述情况,在分析多种触变性模型的基础上,提出了描述触变性水泥浆特征的模型;并将该模型与压降方程结合,得出了注触变性水泥停泵安全启动预测模型。用该模型分析触变性水泥浆在不同井身结构下的启动压力,实例计算结果表明:停泵时间越长,环空间隙越小,所需要启动压力越大,停泵30或60 min后启动压力分别达到13.94和21.12 MPa,选用φ139.7 mm的套管停泵30 min的启动压力比用φ177.8 mm的套管低了4.66 MPa,停泵60 min的启动压力降低了7.51 MPa,触变剂加量改变影响附加压耗,触变剂加量由5%降为2.5%后,30 min的启动压力降低了42.73%。因此触变性水泥浆应在环空间隙较大的井使用,可降低因故停泵重启泵时的风险。      

新型固井触变水泥浆体系

目前油气井固井缺乏成熟的触变水泥浆体系,已有体系常存在触变性不够强、对温度敏感以及综合性能欠佳等问题,限制了其应用。针对以上问题,通过合成两性聚合物与无机纳米材料相结合的方式开发了一种触变剂N-1,合成的聚合物分子量较大（6.0×106左右）且分布较宽,在常温下高分子量组分会溶解很慢,随着温度升高溶解会逐渐加快,为材料较高温度发挥触变作用提供了保障。选用的无机纳米材料为纤维状物质,在水中可以通过吸附和缠结形成网络结构从而体现出触变性。对其微观结构进行了表征,并以其为主剂制备出了一套新型触变水泥浆体系。室内评价实验表明,该水泥浆触变性强,并具有一定的堵漏作用,不加压时几乎不发生漏失,在50℃、2.1 MPa下加量从1.0%升到1.5%时,漏失量从380 mL降为0,其触变性随温度升高不但没变弱反而有所增强,且其失水量低（40 mL）、强度高（62℃下的24 h强度为31.6 MPa）。该体系克服了常见触变水泥浆体系存在的不足,综合性能良好,可满足施工要求。      

青海油田英西深层水平井固井技术

青海油田英西狮子沟区块深层油气藏是近年来柴达木盆地油气勘探的重大突破,该区块资源潜力巨大,同时复杂的钻井、地质条件给固井质量和后续开采带来了巨大的挑战。针对该区块水平井多级压裂的开发特点,为了建立有效的层间封隔,保持水泥环长期密封完整性,通过分析固井难点,完善了固井工艺,优选水泥浆和前置液体系,形成了一套适用于狮子沟水平井开发的固井技术。使用自愈合剂有效封堵水泥石出现的微裂缝,抑制油气窜流,使其同时具有弹性水泥特征,保证水泥环长期密封完整性。形成的基体抗侵防窜水泥浆体系具有一定触变性和较强的内部黏滞力,具有良好的"静止堵漏"效果,同时可降低窜流发生的风险。2018年以来,该固井技术在英西狮子沟区块应用20余井次,平均井深5000 m,平均水平段长1000 m,现场应用效果良好,满足后续体积压裂改造的技术需求,为英西深层开发提供关键配套技术,具有广阔的市场应用前景。      

新型油井水泥触变剂的研究与应用

常规油井水泥触变剂常存在触变性不够强、影响施工安全、综合性能欠佳等问题。为此,通过将合成聚合物和超细无机材料以2∶3的比例复配,开发出一种新型油井水泥触变剂BCJ-200S,研究了其应用性能。结果表明,该触变剂可显著提高水泥浆触变性,且温度影响小,90℃加入1.5% BCJ-200S后水泥静浆静置10 min的胶凝强度从2.3 Pa增加到61.0 Pa,静置前后的φ₃₀₀读数分别为206和210,再静置10 min胶凝强度为61.3 Pa,其触变结构可逆性良好,对水泥浆稠化、失水、强度等性能没有产生不良影响;其还可改善水泥石的力学性能,增强水泥石抗破坏能力;另外,配伍性研究结果表明,该触变剂具有良好的现场适应性。其在大港油田官38-22油井进行了首次应用,该井采用12 m3触变水泥浆封堵Ng2出水井段,一次封堵成功,最高挤注压力达16 MPa,钻塞后对封堵层试压8 MPa合格,解决了该井出水难题。      

水泥浆对强敏感性砂岩储层损害评价

以南堡油田Ed1强敏感性砂岩储层为研究对象,结合固井作业特点和水泥浆特性,利用浊度法、观察法及岩心流动实验评价方法,分析评价了固井水泥浆与强敏感性储层流体及岩石的配伍性,同时考察了不同井眼条件下水泥浆对储层渗透率的影响,建立了评价水泥浆影响储层渗透性的实验方法,提出了类似区块固井过程中的储层保护建议.     

川渝地区深井超深井固井水泥浆防污染试验

为解决深井、超深井固井水泥浆与钻井液的相容性问题,在分析钻井液对水泥浆稠化时间的影响以及深井常用钻井液处理剂与深井常用高温水泥浆进行混合流体的流变性能、高温、高压稠化时间试验的基础上,提出将深井常用的聚磺、钾聚磺两种中高温钻井液体系与深井常用的高温水泥浆体系进行体系间混合流体相容性试验的方法。由此筛选出对水泥浆有促凝作用的钻井液处理剂,来指导钻井液处理剂的选择;并对现有水泥浆相容性试验标准和防污染工艺技术措施进行了评价,总结出适合深井井下实际情况的水泥浆相容性试验方法和固井前钻井液性能调整技术、偏心环空隔离液技术、提高套管居中度技术、水泥浆防污染等措施。现场实践结果表明,固井水泥浆防污染技术能确保深井、超深井固井作业的安全。最后建议根据不同地区特点建立一套较为全面的水泥浆防污染体系,以此来提高固井质量。     

油基钻井液组分对水泥浆性能的影响及其机理

针对固井时油基钻井液与水泥浆掺混易产生接触污染进而影响施工安全的问题,开展了油基钻井液各组分对水泥浆流变性、稠化时间、抗压强度等性能影响的研究,同时结合扫描电镜、X射线衍射仪、红外光谱等手段,初步探索了油基钻井液各组分对水泥浆性能影响的机理。实验结果表明:油基钻井液的掺混会使水泥浆流变性变差、水泥石抗压强度降低,影响顶替效率及水泥环的封隔能力;柴油、主乳化剂、副乳化剂等单组分对水泥浆流变性能的影响不大,而由柴油、内部水相与乳化剂搅拌形成的乳状液则会对水泥浆性能产生几乎与油基钻井液同等程度的影响。研究结果表明:乳状液圈闭了水泥浆中的自由水,导致浆体变稠,使水泥颗粒无法与自由水有效结合,阻碍水泥浆的水化,导致水泥石结构疏松多孔,影响了水泥石的强度。对策建议:可使用添加合适表面活性剂的先导浆、隔离液等措施来缓解接触污染。