固井是将套管放到所设计的井深后将水泥浆注入到套管与井眼环空之中，利用水泥浆的凝固后将环形空间进行封闭，从而达到阻止地层之间的各种流体相互发生窜漏从而能够保护产层最大程度的将油气资源开采出来，从而建立起一条适合安全钻井的油气资源生产通道。可以说固井是油气井工程建井的重要环节之一，在这个过程中固井液的性能又是决定固井工作成败的主要因素。

F井区在实钻过程中面临着高压盐水层、盐膏层，高压气层等问题，地层压力系统比较复杂，给固井作业带来了很大的挑战，从邻井已钻井的固井质量来看，普遍都都存在着一定的质量问题。因此，在该区块展开盐膏层地层的固井液体系的研究对于该区块后续的钻进过程具有十分重要的意义。

1 实验部分

1.1 实验目的

对于盐膏层地层而言，地层流体的不配伍性将会导致地层的垮塌以及其他复杂情况的发生，严重时会导致整个井的报废，产生巨大的人力物力损失。因此，针对盐膏层地层在室内进行实验研究，研究出一种适合盐膏层地层固井的固井液体系可以有效的预防地层复杂情况的发生。

1.2 材料及仪器

G级水泥，淡水，CG88L降滤失剂，膨胀剂，CF44L 分散剂，缓凝剂，盐水（17%NaCl＋3%KCl），消泡剂，防腐剂（上述材料均来自荆州嘉华科技有限公司）。

搅拌器，高温稠化仪，粘度计，密度计，固井斧体，养护釜，力学试验机。

2 结果与讨论

2.1 配浆盐水浓度的选择

（2）2.10g·cm-3水泥浆配方：G 级水泥 +66% 盐水+GR1防气窜剂+7%CG88L降失水剂+1%X66L消泡剂+74%CD26F加重剂+6%MX增强剂+1.4%CF44L分散剂+0.9%H63L缓凝剂；

  

图1 NaCl对水泥浆性能的影响Fig.1 Effect of NaCl on the properties of cement slurry

在手工书籍的制作过程中注重学生设计理念的培养，并培养其爱书、看书和制作书的好习惯。手工书籍制作的学习常常要求学生提前制定全面而周详的的书籍设计规划，这一方面要求老师注意引导学生重视纸质书籍的设计，另一方面要着重调动学生手工书设计的主动性和创造力。另外，学生手脑协作的专题训练，既有利于激发学生手工书设计的热情，又能提升其洞察力、掌控力和动手能力等。

在采用盐水配浆的情况下，一般NaCl的浓度大约在3%左右，从图1结果可以看出，在这个浓度段的NaCl含量将对水泥浆的稠化产生促凝作用，而对水泥石的强度产生增强的作用，室内的研究也证明，采用预交联类型的水泥浆体系，其24h的强度均较大，在1.90g·cm-3的密度下其强度达到15MPa以上，较好的满足了现场作业施工的要求。

  

图2 NaCl对水泥浆的强度的影响Fig.2 Effect of NaCl on the strength of cement slurry

研究组患儿咳嗽消失时间、呼吸困难消失时间、肺部哮鸣音消失时间以及住院时间均短于参照组，差异均具有统计学意义（P＜0.05），见表1。

 

表1 配浆水对水泥浆性能的影响Tab.1 Effect of water on cement slurry performance

  

抗压强度（MPa/24h.48℃）淡水 235 314 19.70配浆水 Ф300稠化时间（min/71℃）盐水（17%NaCl＋3%KCl） 258 239 18.97

淡水配浆：100%G级水泥＋38%淡水＋5%CG88L降滤失剂＋1%EXP-1膨胀剂＋0.5%CF44L分散剂＋0.6%H21L缓凝剂。

盐水配浆：100%G水泥+50%盐水（17%氯化钠＋3%氯化钾）+0.45%H21L缓凝剂+6%CG88L降滤失剂+2%CF44L分散剂＋0.1%消泡剂+5%MX防腐剂。

由于地层中存在一定量的泥页岩，在设计固井水泥浆中，要保证固井质量，需考虑水泥浆对井壁的稳定性，所以室内选用的盐水为17%NaCl+3%KCl水溶液，既能保证水泥浆不受溶解盐的影响产生促凝，同时尽量稳定井壁。

2.2 加重剂的选择评价研究

高密度水泥浆体系的建立，特别是特高密度的水泥浆，其关键技术处理水泥浆外加剂对水泥浆流变性的影响选择外，其主要的关键点就是加重剂的选择。室内对各种不同的材料的加重性能研究的基础上提出了采用特种高密度加重材料配制水泥浆的方法。表2为室内收集的两种特种高密度赤铁矿粉加重材料在水泥浆中的加重性能比较。

 

表2 加重剂密度Tab.2 Density of aggravating agent

  

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表3 加重水泥浆性能Tab.3 Increase the performance of cement slurry

  

指标 CD26F CD-X加量/%水泥浆密度150 2.40 155 2.40 Φ300 232 252

水泥浆配方：100%JH G级水泥+150%CDX26F+55%盐水+7%CG88L降失水剂+4%CF44L分散剂+1.1%H21L-M缓凝剂；

2012—2015年，四省区建设高效节水灌溉工程面积3 800万亩 （黑龙江1 500万亩，吉林900万亩，辽宁600万亩，内蒙古800万亩），其中喷灌面积1 650万亩，微灌面积1 890万亩，管道输水灌溉工程面积260万亩。在项目区中，地表水灌区面积211万亩，占5.6%；地下水灌区面积3 589万亩，占94.5%。大田粮食作物面积3 722万亩，占98%；大田经济作物面积78万亩，占2%。

根据以上试验筛选结果，确定构成高密度水泥浆的添加剂材料为：嘉华G级水泥，17%NaCl+3%KCl的混合盐水溶液，CF44L分散剂，H63L-H高温缓凝剂CG88L聚合物降失水剂，CDX26F高性能加重剂，GR1防气窜剂，MX增强剂以及普通硅粉。下表为水泥浆各组份的密度。

从评价结果可以看出，采用CD-X以及CDX26F都能使水泥浆达到较高密度。但从加量与加重后水泥浆的流变性上看，CDX26F在水泥浆中的加重性能较佳。

（1）1.9g·cm-3水泥浆配方：100%G级水泥 +44%盐水+6%CG88L+1%CF44L+0.5%H63L缓凝剂+3%GR1防气窜剂+4%MX增强剂；

与淡水配浆比较，采用盐水和盐水配制水泥浆确实具有较大的难度，国内现有的水泥浆添加剂在抗盐和高价离子方面，性能均不太理想，基于这种考虑，本研究的重点提供了一种盐水配浆的选择，有了一套优良的盐水水泥浆体系，这里选择CG88L进行盐水和淡水的比较评价，以确定在不同水质条件下，水泥浆体系及其配方的稳定性，结果见表1。

2.3 盐膏层固井水泥浆体系配方

100%JH G级水泥+155%CD-X+58%盐水+7%CG88L降失水剂+4%CF44L分散剂+1.1%H21L-M缓凝剂；

南方出版传媒股份有限公司总经理叶河先生指出：“十年来，寻找“中国口味”及“性价比”，一直是金樽奖品评体系最大的特色和亮点。我们希望在宽广的葡萄酒海洋里选出最值得消费者饮用的酒款，为消费者、读者和酒商架设联结的桥梁和纽带；十年来，金樽奖权威化和专业化的同时获得了越来越多酒商的认可与支持，也成为中国葡萄酒行业一个重要的风向标。”

 

表4 高密度体系中各种材料组分的比重Tab.4 Proportion of various material components in a high density system

  

添加剂种类 密度/g·cm-3 G级水泥 3.20 CF44L分散剂 1.15 H63L-H缓凝剂 1.3淡水 1.0 CD26F加重剂 5.0 NaCl 2.13 KCl 1.98硅粉 2.65 CG88L降滤失剂 1.12 MX增强性 1.40 GR1防气窜剂 1.01

在对盐水水泥浆的各种外加剂进行评价选择的基础上，我们初步建立了高密度水泥浆体系。根据项目中对于水泥浆性能的具体要求，设计密度由1.90～2.40g·cm-3的水泥浆配方。水泥浆初步配方如下：

准备一张防水地垫和防水裤，能避免拍摄时把身上弄得湿漉漉。使用反光板可以将光线反射到被摄物体上（这个可以在家动手制作，用锡纸粘贴到一块硬纸板上效果很好）。

针对盐膏层水泥浆体系进行研究，需要研究不同盐浓度下水泥浆的性能变化情况。本论文研究中所用盐水是由含有碱金属和碱土金属的氯化物组成的工业氯化钠溶液。已有的研究表明，采用氯化钠盐水配制水泥浆，大量存在的离子和钠离子对稠化时间和强度产生影响。

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（3）2.20·cm-3水泥浆配方：G级水泥+75%盐水+4%GR1防窜剂+1%X66L消泡剂+1.6%CF44L分散剂+8%CG88L降失水剂+7%MX增强剂+100%CD26F加重剂+35%硅粉+1.1%H63L缓凝剂；

（4）2.30g·cm-3水泥浆配方：G级水泥 +82% 盐水+4%GR1防窜剂+1%X66L消泡剂+1.6%CF44L分散剂+8%CG88L降失水剂+7%MX增强剂+155%CD26F加重剂+35%硅粉+1.0%H63L缓凝剂；

（5）2.40g·cm-3水泥浆配方：G级水泥 +90% 盐水+4%GR1防窜剂+1%X66L消泡剂+1.6%CF44L分散剂+8%CG88L降失水剂+7%MX增强剂+190%CD26F加重剂+35%硅粉+1.0%H63L缓凝剂。

 

表5 水泥浆综合性能评价Tab.5 Comprehensive performance evaluation of cement slurry

  

注：稠化条件：102℃，60MPa；API 失水条件：110℃，6.9MPa；养护条件：110℃，21MPa。

 

密度/g·cm-3养护强度/MPa 1.90 228 20 ＞21 178 28.4 2.10 208 26 ＞21 220 23.0 2.20 216 38 ＞21 223 21.3 2.30 247 37 ＞21 234 21.3 2.40 252 43 ＞21 241 20.8稠化时间/min API失水/mL流动度/cm Φ300

从表5结果可以看出，水泥浆体系的稠化时间、流变性能以及强度性能基本满足该区块的现场固井要求，值得进一步的在该区块其他井位应用。

表层1～2m为混凝土；深度15～16m以上为角砾熔岩，深度16～30m（高程约306m）为含斑玄武岩，岩体弱风化～微新。

3 结语

本文主要从配浆盐水浓度的选择、抗盐聚合物降滤失剂的筛选以及加重剂选择性评价这几个方面展开F区块的固井液体系的评价及优化研究。通过对盐水水泥浆的各种外加剂进行评价选择的基础上，确定了盐膏层固井水泥浆体系配方为：100%JH G级水泥+150%CDX26F+55%盐水+7%CG88L降失水剂+4%CF44L分散剂+1.1%H21L-M缓凝剂。该体系对于该区块的固定具有很好的应用效果，值得在该区块后续的油气资源开采中进一步的推广应用。

参考文献

［1］ 王振昌，李宝贵，苏洪生，等.霍10井超高密度水泥浆固井技术［J］.钻井液与完井液，2004，（3）：33-35；66．

［2］ 魏吉生.霍10井超高密度水泥浆固井技术［J］.钻采工艺，2004，27（4）：25-28．

［3］ 李健，李早元，辜涛，等.塔里木山前构造高密度油基钻井液固井技术［J］.钻井液与完井液，2014，31（2）：51-54；99．

［4］ 瞿佳.大温差超高密度水泥浆固井技术研究与应用［J］.钻采工艺，2012，35（3）：17-20．

［5］ 姚志翔.超高密度水泥浆体系的研究与应用［J］.钻井液与完井液，2015，31（1）：69-72；102．