茍 明

（中國石化中原石油工程有限公司固井公司，河南濮陽457001）

膠乳是一種直徑在200～500 nm的乳化聚合物，它以聚合物球形顆粒分散在粘稠的膠體液中，為防止聚合物顆粒聚結而加入一定的表面活性劑［1］。硅酸鹽水泥中加入膠乳即形成膠乳水泥體系，膠乳水泥是聚合物水泥的一種。

膠乳水泥漿體系具有三個特點：一是抗高溫，利用膠乳的雙鍵和網架結構以及與水泥中的Si、O、S形成氧橋、硫橋，聚結的高能量，使水泥漿具有抗高溫性，滿足深井固井施工的要求；二是穩(wěn)定，利用表面活性劑形成膠束包裹－SiO3－Ca2＋，與膠乳粒子形成極性相斥，膠乳水泥漿呈分散和懸浮狀態(tài)，增加了體系的穩(wěn)定性；三是防氣竄，因為膠乳具有直角膠凝、成膜、較好流變性和較低的滲透率等特點，使得水泥漿體系具有低失水、防竄性能，以達到保護油氣層、提高深井固井質量的目的。

1 膠乳防竄水泥漿體系優(yōu)選

膠乳水泥漿體系由聚合物丁苯膠乳LX600以及相配套的油井水泥外加劑組成。LX600為苯乙烯－丁二烯的乳液共聚物，具有抗高溫、防氣竄、降失水等性能，另外輔助加入非滲透防氣竄降失水劑FLA，這大大提高了體系的抗高溫、防氣竄能力。針對KSK油田產層尾管固井特點，對LX600膠乳水泥漿體系進行了優(yōu)化和室內實驗評價，優(yōu)選出了適合KSK油田的膠乳防竄水泥漿體系，典型的水泥漿配方為：G＋35%硅粉＋20%HCR＋3%WG＋9%LX600＋3%FLA＋1．2%LXS－2＋2．5%DS－1＋0．8%LXS－3＋0．7%RT－2＋0．8%DF－1＋40%水，其常規(guī)性能見表1，從中可知：LX600水泥漿體系具有良好的流動度和流變性能。

表1 水泥漿常規(guī)性能

2 LX600膠乳防竄水泥漿實驗

2．1 漿體沉降穩(wěn)定性實驗

按API標準配置的膠乳水泥漿樣品，在不同溫度下養(yǎng)護20 min，靜止1 h候后，分別測量漿體的上、中、下部的密度，以評價該體系水泥漿漿體的沉降穩(wěn)定性，結果見表2，從中可知：LX600膠乳水泥漿體系在不同的溫度下，養(yǎng)護后漿體上、中、下部密度差均≤0．01 g／cm3，漿體表現出良好的沉降穩(wěn)定性。

表2 LX600膠乳水泥漿沉降實驗結果

2．2 緩凝劑的加量變化對稠化時間的影響

通過改變體系中緩凝劑的加量測定稠化時間，評價其緩凝劑加量的線性關系，結果見表3。

表3 緩凝劑加量變化的稠化時間

通過改變緩凝劑的加量對稠化時間的測試結果可以看出：緩凝劑與稠化時間具有良好的線性關系，每增加0．1%的緩凝劑加量，稠化時間將增加50 min左右，這樣便可根據實驗條件調節(jié)稠化時間。

圖1 LX600膠乳防竄水泥漿停機實驗

2．3 停機對稠化時間及稠度的影響

水泥漿稠化時間溫度升至96℃時，斷電停機45 min，開機后水泥漿稠度未發(fā)生變化，水泥漿升至目標溫度115℃恒溫20 min后，停機25 min，開機后稠度無變化，這些均說明水泥漿體在停機狀態(tài)下仍具很好的流動性；停機對膠乳水泥漿的稠度無影響（圖1）。

2．4 高溫高壓強度實驗

用高溫高壓養(yǎng)護釜對膠乳水泥漿體系進行水泥石強度測試，結果見表4。

表4 LX600水泥漿體系高溫高壓測試結果

結果分析：95℃時，LX600水泥石高壓強度在18 MPa以上；在140℃時，高壓強度可達到20 MPa以上。與常規(guī)水泥漿試塊進行對比（圖2），從中可看出膠乳水泥石比常規(guī)水泥石更均勻致密。對膠乳水泥漿進行超聲波強度發(fā)展實驗，在140℃高溫條件下，水泥石沒有出現強度衰退，可以滿足固井工程的需要。

2．5 膠乳水泥漿體系防竄實驗

圖2 LX600膠乳水泥石140℃抗壓強度試樣

利用7150型氣竄模擬分析儀進行膠乳水泥漿防竄性能室內實驗，實驗結果見圖3。

圖3 135℃ 膠乳水泥漿體系防氣竄測試結果

隨著水化作用的進行，水泥漿開始稠化并且漿體產生的液柱壓力逐漸降低，當液柱壓力小于地層壓力時最容易發(fā)生氣竄［2］。水泥漿液柱壓力恰好等于地層壓力時（即深藍色曲線和淺藍色曲線的交點處），如果此時沒有收集到氣竄量，表示該水泥漿具有較好的防氣竄效果［3］。由氣竄測試曲線可知，當水泥漿液柱壓力降至地層壓力時，采集到的氣竄量為零，說明LX600膠乳水泥漿體系具有良好的防氣竄性能。

3 現場應用

LX600膠乳水泥漿體系在KSK油田已完成了55口井的現場應用，固井質量均為優(yōu)質，有效的封隔了油、氣、水層，這說明膠乳防竄水泥漿體系在KSK油田具有良好的適應性，滿足了生產的需要。以下是KSK油田F23井固井應用情況。

F2 3井 三 開 完 鉆 井 深3 8 1 0 m，鉆 井 液 密 度1．50 g／cm3，本次固井方式為φ177．8 mm尾管懸掛固井，懸掛器位置在1 432．53 m，該井為典型的長裸眼段、小間隙、多壓力體系井。為此選用LX600膠乳防竄水泥漿體系。施工結束48小時后，根據電測解釋結果，固井質量為優(yōu)質。

4 結論

（1）膠乳具有的直角膠凝、成膜、較好流變性和較低滲透率特點，使得膠乳水泥漿體系具有過渡時間短、直角稠化、零自由水、低失水等性能，可以達到防止油氣水竄，提高固井質量的目的。

（2）LX600膠乳水泥漿體系防氣竄模擬實驗結果表明，該體系具有良好的防竄功能，在KSK油田的成功應用表明，該體系能夠有效解決固井中的油氣水竄問題，提高水泥環(huán)與井壁和套管的膠結質量，具有很好的推廣應用價值。

［1］嚴增濤，趙小龍，胡邁聲．丁苯膠乳在油氣田固井中的應用展望及粒子設計［J］．石化技術與應用，2001，19（5）：24－25．

［2］張軒，張明玉，聶世均，等．非滲透抗竄低密度水泥漿在Mynteke油田的應用［J］．石油地質與工程，2011，25（1）：118－122．

［3］姜紅波，唐曉雷，劉來生，等．高溫水泥漿體系的研究與應用［J］．石油地質與工程，2010，24（3）：114－116．