摘要：油田部分区块的调整井，随着多年的开发，地质条件变得越来越复杂，部分油水井受断层遮挡、注采关系等因素的影响，存在高压区。异常高压区域压力系数有的达到2.0以上，钻进中易发生油、气、水侵等事故；固井过程中，水泥浆若不能有效压稳地层，则会出现油、气、水窜等现象；或者在水泥浆候凝过程中，地层流体容易侵入环空，很难形成优质完整的水泥环，严重影响了固井质量。常规密度的水泥浆已经满足不了该区块的应用，通过对高密度防窜水泥浆体系研究，研制的高密度防窜水泥浆各项性能指标均能满足高压油气井固井要求。
关键词：高密度防窜水泥浆体系；异常高压区；性能指标
1高密度防窜水泥浆研究
1.1外加剂优选
1.1.1加重剂优选
加重剂的作用是提高水泥浆固相质量，从而提高水泥浆密度。优选加重剂需要考虑的主要因素：—是加重剂粒度分布与水泥相匹配，颗粒太粗易发生沉降，颗粒太细易增加水泥浆稠度；二是加重剂需水量要少；三是加重剂不与水泥或水发生反应，引发水泥水化异常，且与其它添加剂有良好的配伍性。综合考虑高密度水泥浆性能和经济原则，室内要配制出密度范围2.10-2.40ｇ／ｃｍ3
的高密度防窜水泥浆体系时，选用四氧化三铁作为加重剂。
1.1.2降失水剂优选
针对高密度水泥浆体系失水量大的问题，采用聚合物胶乳降失水剂。胶乳水泥浆体系在较宽的温度范围内具有良好的失水控制能力，通过大分子链工具形成交联网络，将水泥浆自由水束缚起来，控制高密度水泥浆体系失水量。同时，胶粒具有一定的弹性，一部分胶粒通过挤塞、填充于水泥、四氧化三铁及微硅颗粒间的空隙中，降低了水泥石的渗透率；另一方面，胶粒在压差的作用下，在水泥颗粒间聚集成膜，这层覆盖在滤饼表面的膜，阻止气体窜人水泥浆，提高了高密度水泥浆体系的防窜性能。
1.1.3悬浮稳定剂优选
为提高水泥浆悬浮稳定性，选用微硅作为悬浮剂，微硅粒径小，比表面积大，用微桂配水泥浆时要适当加大水灰比，使其表面被水充分湿海，均勻分散。微硅均匀分散后使水泥浆液相变为稳定的溶胶，高密度颗粒悬浮在溶胶中不易发生沉降，提高浆体的稳定性。
1.1.4防窜剂优选
为了提高水泥石防窜性能，采用可分散聚合物胶粉ＤＱＪ－1Ｓ作为防窜剂，通过聚合物颗粒沉积作用和静电效应吸附在水泥颗粒表面，与水泥水化物粘结成包裹状的坚硬固体，改善水泥石的结构形态，并在水泥基质材料微孔隙中形成稳定的高柔性和高弹性聚合物防水胶膜，改善了水泥石的柔性和弹性，降低了水泥石的渗透性，起到防窜的作用。同时，聚合物胶粉DQJ-1S中含有大量的聚乙烯醇，具有良好的粘结性能，可改善水泥环界面过渡区结构，提高粘接强度，改善弱界面现象阁，提高浅气层封隔能力。
1.2水泥浆性能评价
根据综合室内实验研究，研制了密度为2.10^-2.40g/cm3的高密度防窜水泥浆体系(适用温度45℃一80℃)，该体系外加剂体系中包括加重剂、降失水剂、悬浮稳定剂、防窜剂等，并具有沉降稳定性好、强度高、防窜性能好、渗透率低等特点，可提高水泥环抗流体冲蚀能力，保证水泥环长期封隔效果;稠化时间可调，满足地区高压油气井固井施工要求。
1.2.1水泥浆沉降稳定性评价
通过室内评价实验，对高密度防窜水泥浆体系不同密度点，对稳定剂微硅加量从1%-y5%进行了水泥浆体系沉降稳定性实验，实验结果如表1所示。由表1可以看出，高密度体系水泥浆沉降稳定性测
表1高密度水泥浆体系沉降稳定性实验
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试结果显示，各配方密度差均小于0.03g/cm3，说明该体系具有良好的稳定性。
1.2.2水泥浆(石)抗压强度评价
优选一种硅酸盐与胺类有机物复合型早强剂，当其加量在0.50%-1.20%时，高密度水泥浆体系水泥石抗压强度如表2所示。
表2高密度水泥浆体系水泥石抗压强度实验
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高密度水泥浆体系各密度点水泥石强度发展快，且15d强度不衰退，能满足射孔、压裂作业时的强度要求。
1.2.3水泥浆体系防窜性能评价
开展了2.10-}-2.40g/cm3高密度水泥浆体系气窜量及渗透率室内评价实验，防窜剂DQJ-1S加量为1%一3%，由表3可知，高密度防窜水泥浆体系具有良好的防窜性能，且具有较低的渗透率，能提高水泥环抗流体冲蚀能力，保证水泥环长期封隔效果。
1.2.4水泥浆体系其它性能评价
确定了胶乳加量为8%}15%，对高密度防窜水泥浆体系进行了游离液、水泥浆滤失量及不同温度稠化时间室内评价实验，可以看出，高密度防窜水泥浆体系各配方均无自由水析出，水泥浆体系滤失量在50mL以内，且稠化时间可调，能够满足调整井固井的要求。
2现场应用
油田部分区块调整井，受断层遮挡、注采关系等因素的影响，存在异常高压区域；高压层压力系数在2.0以上，钻进中易发生油、气、水侵等事故；固井过程中，若不能压稳地层，则会出现油、气、水窜现象，或者在水泥浆候凝期间出现此类情况，严重影响了固丼质量。为此，进行高密度防窜水泥浆体系研究。通过室内综合实验研究，优选合适的加重材料及水泥浆外加剂，研制了密度为2.10￣2.40ｇ／ｃｍ3的低温高密度防窜水泥浆体系，该体系具有抗压强度高、防窜性能好、渗透率低等特点，能够保证固井质量和施工安全，该高密度防窜水泥浆在A井油层固井中应用，现场施工使用密度2.lOg/cm3高密度水泥浆，下灰顺利，流动状态好，密度均匀，瞬时最大排量2.1m3/min,最小排量l.Om3/min，替压5}12MPa;整个施工过程中注替平稳，无井漏等复杂情况发生。20h测井，固井质量优质。固井质量声幅图如图2所示。
图1密度为2.4g/cm'水泥石15d强度发展趋势图
表3高密度水泥浆体系游离液及滤失盘实验
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注:防窜剂DQJ-1S加量为1.0%-3.0%
表4高密度水泥浆体系游离液及滤失量实验
注:①水泥为大连G级水泥;②微硅加量1.0%-5.0%，早强剂加量0.50%-1.20%，防窜剂加量1.0%-3.0%;③分散剂加量为0.75%-1.5%;④加量百分比值均为占水泥质量百分数。
3结论
(1)优选了性能优良的水泥外加剂材料，其中加重剂优选使用四氧化三铁、防窜剂优选使用可分散胶粉DQJ-1S0(2)研制了密度为2.10-2.408/cm3的高密度防窜水泥浆体系(适用温度4５°Ｃ-８0°Ｃ)，可提高水泥环抗流体冲蚀能力，保证水泥环长期封隔效果，满足地区高压油气井施工要求。(3)该高密度防窜水泥浆在A井油层固井中应用，施工正常，20h测井，固井质量优质。
参考文献:
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