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摘要 针对渤海JZ区块的油气层具有井底温度高、渗透性好等特点，研制出了一种新型的适用于渤海油气层固井的抗高温聚合物/胶乳防气窜水泥浆体系。通过室内实验，给出了适用于不同温度下的水泥浆体系配方，并对其常规物性和防气窜性能进行了评价。现场应用结果表明，该水泥浆具有抗高温、低滤失量、防气窜等特点，应用的2口井油气层段固井质量全优。
关键词：油气层固井；聚合物/胶乳水泥浆体系；防气窜
深井、超深井和气井中，一般地层压力大、温度高、井身结构复杂，容易发生气窜。降低水泥石胶结强度，缩短油井寿命，污染油气层，对油田开发后续作业造成不利影响；严重时甚至造成固井后井喷事故，在油田生产过程中，地层水中所含的腐蚀介质会导致水泥环腐蚀破坏，造成地下流体窜通，影响油气井的生产寿命。本文研制了一种新型丁苯胶乳水泥浆体系。在JZ渗透地层区块现场应用2井次，24小时固井质量全优，说明该水泥浆体系具有良好的防窜性能，可完全满足区块固井作业要求。
1.气窜形成原因及防治
气窜现象是在水泥浆固化到一定程度的可塑性阶段发生的，水泥浆不能产生静压，也不能传递压力，又还没有充分固化到足以防止气窜所达到的抗压强度，因此，气体便从局部硬化的水泥中窜过。大量的生产实践及研究表明，造成油、气、水窜的一个主要原因，在于水泥浆凝结过程中，其液柱压力不断降低（即水泥浆失重）。当作用于井筒内的浆柱（泥浆和水泥浆）压力降到低于油、气、水层压力的时刻，油、气、水就会侵入环形空间，造成油、气、水的窜流。固井质量对延长油气井寿命，提高采收率有重要影响。目前，国内对于油、气、水窜问题没有很好的解决，原因之一是现有水泥浆体系的水泥石形变能力不足。由于射孔、压裂等施工，水泥环受到冲击、振动作用，一方面会发生破坏；另一方面，水泥环第一、第二界面胶结会发生失效，在油气井生产期间不能有效的进行层间封隔，为油气流体及地层流体窜入环空提供通道，造成层间封隔失效。发生窜流的主要危害是[1]：直接影響水泥石胶结强度；导致层间窜流，直接影响油气层的测试评价，污染油气层，降低油气采收率；对油田开发后续作业如注水、酸化压裂和分层开采等造成不利影响；严重时可在井口冒油、冒气，甚至造成固井后井喷事故，即使采用挤水泥等补救工艺也很难奏效。
防气窜效果最好的是不渗透水泥，而胶乳是此种水泥的主要外加剂。本文研制了一种聚合物/胶乳水泥浆体系，从以下四个方面达到防治窜流目的[2-4]：（1）利用聚合物提高浆体流动阻力，提高侯凝过程中的窜流难度；（2）利用胶乳水泥浆的过渡时间短的特点，降低侯凝失重过程发生油气水窜的可能性；（3）利用胶乳的成膜作用在水泥石表面形成一层非渗透膜，降低水泥石渗透率，有效减少气体和流体侵入；（4）胶乳颗粒弹性模量高，加入水泥浆后赋予水泥石很好的弹韧性可减小水泥环体积收缩并有效改善水泥环与套管、地层间的胶结状况，有效防治层间窜流。
2.胶乳水泥浆体系构建及性能评价
为了构建一套适用于高温条件下的聚合物/胶乳水泥浆体系，室内筛选了一种抗高温性能良好的胶乳及其配套消泡剂，并以G级水泥，300目硅粉，聚合物降失水剂、胶乳、消泡剂缓凝剂和分散剂构建水泥浆体系，对其抗高温性能和防气窜性能进行了评价。不同温度下配方组成如表1所示，BWOC为占水泥的重量。
由表1和表2可以看出，聚合物/胶乳水泥浆体系在60-160℃之间稠化时间可调，稠化曲线正常，稳定性和配伍性良好；水泥浆过渡时间短，可控制在10min以内，有效防止了候凝失重过程中的窜流；胶乳水泥浆在满足固井要求的抗压强度前提下，拥有优良的抗折强度，说明水泥石弹韧性好，可减少射孔产生的水泥环破坏，并改善第一、第二界面胶结强度，从而防止层间窜流；水泥石孔隙率低，抗渗透性好，地层流体很难侵入水泥环产生窜流。综上，认为构建的聚合物/胶乳水泥浆体系满足固井要求的基本性能，防窜性能优良。
3.现场应用
聚合物/胶乳水泥浆分别在渤海湾JZ25-1S-X井和JZ25-1S-XX 井中应用，结果表明，聚合物/胶乳水泥浆的各项性能满足了深水油气层固井施工的要求，保证了深水井的固井质量。固井数据及固井质量图见下。
SBT测井表明，水泥浆界面胶结非常好，24小时固井质量优质。该水泥浆体系有利于提高渗透地层产层段固井质量，在渗透地层油气层固井有很好的应用前景。
4.结论
（1）构建的聚合物/胶乳水泥浆体系抗温可达160℃，掺量加至14%时体系稳定性良好，防窜能力强；
（2）现场应用表明，聚合物/胶乳水泥浆体系在渤海湾JZ区块油气层固井作业中24小时固井质量全优，完全满足渗透地层油气层封固要求，具有较好的推广应用前景。
参考文献：
[1]姚晓，吴叶成，樊松林等，F27A 油井水泥防漏增韧剂的研究及应用，天然气工业，2004，24（6）：66-69
[2]温雪丽，马海忠，周兵等，塑性胶乳型水泥浆在长庆气油的应用，西部探矿工程，2003，11（2）：56-58
[3]赵艳，周仕明，新型防窜水泥浆体系的研究与应用，钻井液与完井液，2001，18（6）：27-29
[4]姜宏图，肖志兴，鲁胜等，丁苯胶乳水泥浆体系研究及应用，钻井液与完井液，2004，21（1）：32-35
关键词：油气层固井；聚合物/胶乳水泥浆体系；防气窜
深井、超深井和气井中，一般地层压力大、温度高、井身结构复杂，容易发生气窜。降低水泥石胶结强度，缩短油井寿命，污染油气层，对油田开发后续作业造成不利影响；严重时甚至造成固井后井喷事故，在油田生产过程中，地层水中所含的腐蚀介质会导致水泥环腐蚀破坏，造成地下流体窜通，影响油气井的生产寿命。本文研制了一种新型丁苯胶乳水泥浆体系。在JZ渗透地层区块现场应用2井次，24小时固井质量全优，说明该水泥浆体系具有良好的防窜性能，可完全满足区块固井作业要求。
1.气窜形成原因及防治
气窜现象是在水泥浆固化到一定程度的可塑性阶段发生的，水泥浆不能产生静压，也不能传递压力，又还没有充分固化到足以防止气窜所达到的抗压强度，因此，气体便从局部硬化的水泥中窜过。大量的生产实践及研究表明，造成油、气、水窜的一个主要原因，在于水泥浆凝结过程中，其液柱压力不断降低（即水泥浆失重）。当作用于井筒内的浆柱（泥浆和水泥浆）压力降到低于油、气、水层压力的时刻，油、气、水就会侵入环形空间，造成油、气、水的窜流。固井质量对延长油气井寿命，提高采收率有重要影响。目前，国内对于油、气、水窜问题没有很好的解决，原因之一是现有水泥浆体系的水泥石形变能力不足。由于射孔、压裂等施工，水泥环受到冲击、振动作用，一方面会发生破坏；另一方面，水泥环第一、第二界面胶结会发生失效，在油气井生产期间不能有效的进行层间封隔，为油气流体及地层流体窜入环空提供通道，造成层间封隔失效。发生窜流的主要危害是[1]：直接影響水泥石胶结强度；导致层间窜流，直接影响油气层的测试评价，污染油气层，降低油气采收率；对油田开发后续作业如注水、酸化压裂和分层开采等造成不利影响；严重时可在井口冒油、冒气，甚至造成固井后井喷事故，即使采用挤水泥等补救工艺也很难奏效。
防气窜效果最好的是不渗透水泥，而胶乳是此种水泥的主要外加剂。本文研制了一种聚合物/胶乳水泥浆体系，从以下四个方面达到防治窜流目的[2-4]：（1）利用聚合物提高浆体流动阻力，提高侯凝过程中的窜流难度；（2）利用胶乳水泥浆的过渡时间短的特点，降低侯凝失重过程发生油气水窜的可能性；（3）利用胶乳的成膜作用在水泥石表面形成一层非渗透膜，降低水泥石渗透率，有效减少气体和流体侵入；（4）胶乳颗粒弹性模量高，加入水泥浆后赋予水泥石很好的弹韧性可减小水泥环体积收缩并有效改善水泥环与套管、地层间的胶结状况，有效防治层间窜流。
2.胶乳水泥浆体系构建及性能评价
为了构建一套适用于高温条件下的聚合物/胶乳水泥浆体系，室内筛选了一种抗高温性能良好的胶乳及其配套消泡剂，并以G级水泥，300目硅粉，聚合物降失水剂、胶乳、消泡剂缓凝剂和分散剂构建水泥浆体系，对其抗高温性能和防气窜性能进行了评价。不同温度下配方组成如表1所示，BWOC为占水泥的重量。
由表1和表2可以看出，聚合物/胶乳水泥浆体系在60-160℃之间稠化时间可调，稠化曲线正常，稳定性和配伍性良好；水泥浆过渡时间短，可控制在10min以内，有效防止了候凝失重过程中的窜流；胶乳水泥浆在满足固井要求的抗压强度前提下，拥有优良的抗折强度，说明水泥石弹韧性好，可减少射孔产生的水泥环破坏，并改善第一、第二界面胶结强度，从而防止层间窜流；水泥石孔隙率低，抗渗透性好，地层流体很难侵入水泥环产生窜流。综上，认为构建的聚合物/胶乳水泥浆体系满足固井要求的基本性能，防窜性能优良。
3.现场应用
聚合物/胶乳水泥浆分别在渤海湾JZ25-1S-X井和JZ25-1S-XX 井中应用，结果表明，聚合物/胶乳水泥浆的各项性能满足了深水油气层固井施工的要求，保证了深水井的固井质量。固井数据及固井质量图见下。
SBT测井表明，水泥浆界面胶结非常好，24小时固井质量优质。该水泥浆体系有利于提高渗透地层产层段固井质量，在渗透地层油气层固井有很好的应用前景。
4.结论
（1）构建的聚合物/胶乳水泥浆体系抗温可达160℃，掺量加至14%时体系稳定性良好，防窜能力强；
（2）现场应用表明，聚合物/胶乳水泥浆体系在渤海湾JZ区块油气层固井作业中24小时固井质量全优，完全满足渗透地层油气层封固要求，具有较好的推广应用前景。
参考文献：
[1]姚晓，吴叶成，樊松林等，F27A 油井水泥防漏增韧剂的研究及应用，天然气工业，2004，24（6）：66-69
[2]温雪丽，马海忠，周兵等，塑性胶乳型水泥浆在长庆气油的应用，西部探矿工程，2003，11（2）：56-58
[3]赵艳，周仕明，新型防窜水泥浆体系的研究与应用，钻井液与完井液，2001，18（6）：27-29
[4]姜宏图，肖志兴，鲁胜等，丁苯胶乳水泥浆体系研究及应用，钻井液与完井液，2004，21（1）：32-35