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中国经济快速发展,对石油、天然气等资源都产生了巨大依赖和需求,为了确保国家经济和能源安全的需要,石油和天然气的勘探开发力度逐渐加大。我国已探明的石油天然气资源中有73%是埋藏在深层和超深层地层的,因此深井、超深井数量不断增加,井下情况越来越复杂,随着井深的增加井底温度和压力不断地提高,普遍都在120℃以上,因此对固井水泥浆性能提出了更高的要求。深井超深井固井面临的主要问题表现为高温下水泥浆失水量大,稠化时间难以调节,水泥浆稳定性差,温度高于110℃后,水泥石强度出现衰退现象,影响水泥环对地层的长期封隔效果;水泥石体积收缩不能使水泥环与界面好很的胶结,严重时会还形成微间隙,导致气窜发生,留下安全隐患。针对深井超深井固井水泥浆性能评价,目前没有一套完整的评价规范或方法,主要体现在现有测试方法无法模拟水泥浆在井下所处的高温高压的环境。论文首先针对深井超深井固井工况条件,优选和设计了一套高温条件下水泥浆特殊性能评价方法,包括高温下水泥浆沉降稳定性、失水量测试方法以及水泥石强度、膨胀率测试方法。实验结果表明:该套评价方法更能有效的模拟注水泥时水泥浆在井下所处的动态升温过程,能避免因实验条件与实际情况不符,在实际施工应用中出现问题,影响固井质量。在建立了一套高温水泥浆性能评价方法后,论文对高温用水泥浆外掺料及外加剂进行优选。优选出能提高水泥浆高温稳定性的微硅和硅粉,通过固体颗粒之间的良好级配,使体系达到紧密堆积的效果,从而提高水泥石的抗压强度,降低水泥石渗透率和孔隙度,同时还可以减轻水泥石体积收缩和强度衰退;优选出的降失水剂、缓凝剂、悬浮稳定剂耐高温且配伍性良好,能提高高温下水泥浆常规性能;对不同类型膨胀剂进行优选,结果表明优选出的膨胀剂能有效减少水泥石的体积收缩,防止发生气窜,提高固井质量。根据优选的外加剂和外掺料设计了一套适合深井超深井固井的高温膨胀水泥浆体系,并用设计的评价方法对其综合性能进行评价。结果表明:水泥浆密度1.9g/cm3,适用温度120-160℃,流动度大于18cm,高温沉降稳定性好,上下密度差小于0,02g/cm3,失水量小于30mL,24h抗压强度大于14MPa,稠化时间可调,根据膨胀剂加量可调节水泥石膨胀率,保证水泥环与套管良好胶结,防止气窜发生,提高固井质量。