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干热岩超高温防衰退水泥浆体系及应用

肖京男 李小江 周仕明 魏浩光 杨红歧

肖京男,李小江,周仕明,等. 干热岩超高温防衰退水泥浆体系及应用[J]. 钻井液与完井液,2024,41(1):92-97 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2024.01.010
引用本文: 肖京男,李小江,周仕明,等. 干热岩超高温防衰退水泥浆体系及应用[J]. 钻井液与完井液,2024,41(1):92-97 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2024.01.010
XIAO Jingnan, LI Xiaojiang, ZHOU Shiming, et al.Ultra-high temperature resistant cement slurry and its application in hot dry rock[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2024, 41(1):92-97 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2024.01.010
Citation: XIAO Jingnan, LI Xiaojiang, ZHOU Shiming, et al.Ultra-high temperature resistant cement slurry and its application in hot dry rock[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2024, 41(1):92-97 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2024.01.010

干热岩超高温防衰退水泥浆体系及应用

doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2024.01.010
基金项目: 国家自然科学基金“干热岩地热资源开采机理与方法” (52192624)。
详细信息
    作者简介:

    肖京男,博士,副研究员。主要研究方向为复杂油气井特殊固井新材料与新工艺。E-mail:xiaojn.sripe@sinopec.com。

  • 中图分类号: TE256

Ultra-high Temperature Resistant Cement Slurry and Its Application in Hot Dry Rock

  • 摘要: 干热岩长期高温导致水泥石强度衰退,易造成套管挤毁或窜流,严重影响钻井的安全。针对200 ℃以上常规加砂水泥石强度衰退难题,基于硅铝键结合增强效应,通过优化水泥物相组成,开发了超高温增强材料SCKL,可以满足210~300 ℃下固井要求,不仅抑制了水泥石强度衰退,且促进了水泥石强度长期发育,300 ℃、48 h的抗压强度为18.2 MPa,30 d抗压强度高达23.2 MPa,探索了超高温增强材料对水泥石微观结构的影响,揭示了超高温水泥石微观作用机制。研选了温度广谱型缓凝剂,开发了大温差防衰退水泥浆体系,可以满足干热岩100 ℃温差下安全固井需求,并在青海共和盆地成功应用5口井,固井质量均为优质,为干热岩井筒水泥环密封完整性提供了安全保障。

     

  • 图  1  地聚合材料碱溶与Si—O—Al键的三维立体网状结构

    图  2  210 ℃下添加不同超高温增强材料后水泥石的抗压强度      

    图  3  300 ℃下不同加量SCKL对水泥石力学性能的影响

    图  4  不同温度下水泥石扫描电镜分析结果

    图  5  不同温度对水泥石水化产物的影响

    图  6  180 ℃高温防衰退水泥浆体系的稠化曲线

    图  7  SCLK水泥浆体系的相容性实验

    图  8  SCLK水泥浆体系的高温停机变温实验

    图  9  GH-01井的井身结构图

    表  1  含不同钙-硅-铝的超高温增强材料

    材料SiO2Al2O3CaO
    石英砂SiO2100
    地聚物材料SCM66.7214.29.98
    地聚物材料SCKL57.7435.21.91
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    表  2  缓凝剂SCR-4加量对稠化时间的影响

    SCR-4/%t稠化/min
    30 Bc100 Bc过渡时间
    81561593
    91661682
    102632641
    113773781
      注:稠化时间测试条件为180 ℃、70 MPa。
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    表  3  青海共和盆地高温防衰退水泥浆体系应用效果

    井号井深/
    m
    T井底/
    T循环/
    ρ水泥浆/
    g/cm3
    固井
    质量
    GH-014002.882091801.83优质
    GH-024000.001821601.83优质
    GH-034000.002021601.82~1.83优质
    GH-044016.001761601.82~1.83优质
    GH-054032.001901601.82~1.83优质
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-09-21
  • 修回日期:  2023-10-23
  • 刊出日期:  2024-01-30

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