固井水泥浆性能对固井质量的影响分析
摘要：石油固井作业的实施具有规模大、难度高的特点，且在实施过程中的稳定性也不能得到保证，潜在风险高。

由此可见，石油开采的难度极高，石油固井在石油钻井工程中占据重要的地位，在石油开采工程中也发挥着重要作用。

因此，在石油固井作业进行时，相关管理部门要给予高度重视，结合实际情况制定科学合理的工程规划，将其贯彻于工程的全部，奠定开采工作基础，提高工程质量。

本文主要分析固井水泥浆性能对固井质量的影响。

关键词：固井；水泥浆；性能；固井质量
引言
目前，随着对固井质量影响因素全面而深入的研究，水泥浆性能对固井质量的影响越来越受到固井工作人员和科研人员的高度重视。

研究表明，水泥浆的体系以及性能都会不同程度地对固井质量产生影响，但是关于水泥浆性能对固井质量影响的研究主要是室内实验研究利用统计现场数据的方法研究水泥浆性能对固井质量的影响还很少，只对水泥浆的少数性能进行统计，没有对水泥浆性能进行系统的统计。

在NH油田，能统计到的水泥浆主要性能包括水泥浆稠化时间、水泥浆稠化过渡时间、失水量、领浆长度、尾浆长度、领浆密度等。

水泥浆的这些常规性能都会影响固井质量，并且可能是多个性能共同影响着固井质量。

由此可见，从统计的角度出发，可以得到水泥浆的性能对固井质量的影响。

接
1、水泥浆关键材料研究
（1）抗高温弹性材料研究。

水泥石的弹性与水泥石的长期封固能力密切相关。

高弹性低弹性模量的水泥石有助于水泥环长期封固的稳定性。

因此，提高水泥石弹性能力具有重要意义。

室内对不同的抗高温弹性改性材料进行评价。

实验结果表明，掺入弹性材料均可以降低水泥石的弹性模量，提高水泥石弹性。

高温弹性剂颗粒对水泥石弹性效果改善最大，其次是胶乳液材料，纤维材料对水泥石弹性模量改善较小。

其原因可能是高温弹性剂可在水泥石内部可形成柔性结构中
心，从而降低水泥石弹性模量。

因此，室内选择抗高温弹性剂作为水泥浆的弹性
改性材料。

为进一步分析高温弹性剂对水泥石力学性能的影响规律，室内研究了
不同高温弹性剂掺量下水泥石的力学性能。

随着抗高温橡胶粉弹性剂掺量的增加，水泥石的抗压强度下降，弹性模量降低。

当掺量为2%时，水泥石的弹性模量变化
幅度小。

当掺量达到4%时，水泥石的弹性模量下降幅度增大，且抗压强度未急剧
下降。

因此，弹性剂的掺量可控制在8%左右，水泥石弹性模量可降至5GPa以下。

（2）高温降失水剂研究。

对于水泥浆体系来说，若水泥浆未进行降失水剂处理，失水量通常很大，这不利于固井施工和储层保护。

水泥浆滤失量过多，一方面会
导致水泥浆在施工过程中急剧增稠影响施工安全性，另一方面滤液进入储层对储
层造成损害，影响油气井开采掺量。

掺入降失水剂是控制水泥浆失水量的最有效
方法。

室内对制备的一种抗高温聚合物降失水剂性能进行评价。

HRW-4降失水剂
的掺入能提高水泥浆浆体的稳定性，含降失水剂的水泥浆自由液均为0。

掺入8%
降失水剂的水泥浆体系失水量比空白水泥浆下降59mL。

聚合物降失水剂HRW-4提
高了水泥浆的粘度，增大了液体滤失的阻力，有效降低了水泥浆的失水量。

2、油固井中影响因素
2.1地质条件条件
在已发现的油田中，其位置大部分处于盆地，在地质条件方面对石油资源的
开采有很大的难度，因此，石油有“黑色黄金”之称，在石油固井作业实施过程中，由于其特殊的地理位置和开采难度极高的地质条件，在施工过程中的工作难
度极高。

在石油开采难度方面，地质条件是重要影响因素之一，油田地理位置中
硬度较高的岩层是开采难题之一。

因此，在开采工作开始前，对油田所在地进行
地质检测的重要性不言而喻，开采前的地质检测有利于进行施工规划，保证工程
顺利进行。

2.2水泥浆性能
作为影响石油固井质量的关键因素，水泥浆的质量能够对石油固井的质量产
生很大影响。

在石油开采过程中，油田位置表层涂层的硬度在很大程度上取决于
水泥浆的密度及其性能。

例如，低密度的水泥浆在应用时，由于其较高的含水量
会使多余的水渗透到土层中，从而对土层的坚硬度造成破坏，给石油固井作业造成负面影响；水泥浆的流速也会对工程产生影响，过快的流速会造成材料分层，较慢的流速会提高作业的难度。

2.3现场供料与试样存在差异
固井设计不合理，未能根据地质状况、油气井特点和井眼条件进行合理地设计，设计不具有针对性。

按照原则，每口井都应该是“一井一策”，重点井更应该组织专家进行论证设计方案。

固井前期的准备工作，不能依据所谓的经验进行固井设计，尤其是水泥浆的化验工作更是重中之重，水泥浆的化验对于固井来说有着举足轻重的地位，只有做好了化验工作，现场固井工程师才能有把握地去进行固井作业。

当然还有如水泥浆流变性能和注替设计不合理，造成水泥浆顶替效率差，这都是造成固井质量不合格的隐患。

在固井施工使用水泥浆之前，必须要进行小样试验，对相关生产参数进行调整，但由于管理和室内外环境差异，依然会存在室内实验样品与现场施工材料存在差异的实际问题。

如果在二者参数误差较大的情形下，将会对施工安全造成明显影响，尤其是在现场施工中，大样水存在陈化和缓凝剂材料失效等方面问题，造成施工安全隐患。

3、提高石油固井质量的优化对策
3.1新型机械充气法
使用机械充气方法有先决条件，并且必须与充气泡沫低密度水泥密切合作才能实现其真正的作用和价值。

低密度泡沫水泥的特性非常明显和独特。

使用高压空气代替常规水，然后注入水泥中进行稀释。

它可用于调节水泥中水与石灰的比例，并间接提高水泥的强度。

这项技术应用的早期记录可以追溯到20世纪70年代。

它是由其他发达国家首先研究的，用于解决油田低压条件引起的油气泄漏问题，逐渐被引入我国。

如今，该技术已被广泛应用，不仅用于油田勘探领域，而且还用于建筑领域。

例如，美国新泽西州的建筑业使用泡沫水泥浆来隔离低温层并防止蜡的形成。

然而，这种材料的合成是复杂的，低成本的，并且对复杂设备的需求是明确的，因此该技术仍具有改进的空间，并将继续进行升级和创新。

3.2强化水泥浆大样的现场检测
水泥浆大样现场检测是确保固井施工质量控制的最后环节，也是最为重要的
环节。

大样的现场检测，应当以具体管理办法为依据，采用统一性的外加剂取样
标准，均匀、准确地完成取样工作。

对于重点井和一类井，还应当建立专门的现
场检测管理制度，对实验内容进行准确界定，明确相关参数要求，采用先进的设
备仪器开展检测工作。

以此才能够在完善整体检测体系前提下，全面落实精细化
管理措施，为固井施工安全奠定良好基础。

3.3强化油井水泥质量检测
要确保水泥浆在固井施工中的作用充分发挥出来，确保现场施工安全，首先
要做好油井水泥的质量检测工作。

技术人员在进行质量检测时，需要参照
GB/T10238-2015《油井水泥》标准规范，结合现场施工进度分批次做好检测工作。

对于同一批次样品，也要尽量扩大采用范围，避免由于稠化时间偏差大对施工质
量造成影响。

结束语
水泥浆结构使用领浆和尾浆比用单一结构的固井质量要高，且当领尾浆的长
度比大于1.5和领尾浆的稠化时间差为40～60min时，有利于提高固井质量。

水
泥浆领浆和尾浆的稠化过渡时间少于20min时，有利于提高固井质量。

如果用水
泥浆性能系数SPN评价水泥浆的防气窜能力，则领浆的SPN值小于3及尾浆的
SPN值小于6时，有利于保证固井质量。

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