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页岩抑制剂与固井水泥浆接触污染机理及抗污染策略

邓飞 张晔 姜鹏 刘景丽 杨豫杭 程小伟 梅开元

邓飞,张晔,姜鹏,等. 页岩抑制剂与固井水泥浆接触污染机理及抗污染策略[J]. 钻井液与完井液,2026,43(2):242-249 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2026.02.013
引用本文: 邓飞,张晔,姜鹏,等. 页岩抑制剂与固井水泥浆接触污染机理及抗污染策略[J]. 钻井液与完井液,2026,43(2):242-249 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2026.02.013
DENG Fei, ZHANG Ye, JIANG Peng, et al.Mechanism of contact contamination between shale inhibitors and well cement slurries and solutions thereto[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2026, 43(2):242-249 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2026.02.013
Citation: DENG Fei, ZHANG Ye, JIANG Peng, et al.Mechanism of contact contamination between shale inhibitors and well cement slurries and solutions thereto[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2026, 43(2):242-249 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2026.02.013

页岩抑制剂与固井水泥浆接触污染机理及抗污染策略

doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2026.02.013
基金项目: 新型油气勘探开发国家科技重大专项“超深复杂海相碳酸盐岩井工程提速提效提产关键技术研究及应用”(2025ZD1402504)。
详细信息
    作者简介:

    邓飞,在读硕士研究生,1999年生,就读于西南石油大学材料科学与工程专业,主要从事固井材料方面的研究。电话18808393929;E-mail:963053199@qq.com

    通讯作者:

    程小伟,教授,博士生导师。E-mail:chengxw@swpu.edu.cn

  • 中图分类号: TE256

Mechanism of Contact Contamination between Shale Inhibitors and Well Cement Slurries and Solutions Thereto

  • 摘要: 为解决水泥浆与钻井液接触污染问题,需选择对水泥浆污染较为严重的钻井液处理剂进行研究,明确其污染机理,找到解决方法。页岩抑制剂DFZ-7作为常用钻井液处理剂之一,对水泥浆性能影响显著。借助流动度测试、抗压强度测试、XRD、IR、TG以及SEM等表征方法,探究DFZ-7对水泥浆性能影响及污染机理,并提出有效的抗污染策略。实验结果表明,在水化早期阶段,DFZ-7中的活性基团会与水泥颗粒表面的金属阳离子络合形成网状结构,该结构会导致自由水移动受阻,使得水泥浆流动度下降,稠度升高。由氨基三亚甲基膦酸(ATMP)和二氧化钛(TiO2)以质量比5∶1进行复配制备的抗污染剂KW通过螯合作用和填隙作用解决了DFZ-7对水泥浆的污染,掺入5%KW后,水泥浆流动度由17.6 cm恢复至23.8 cm,90 ℃下养护1 d时的水泥石强度由1.56 MPa提升至8.74 MPa,在205 ℃×125 MPa×110 min实验条件下混合浆体(水泥浆∶钻井液=7∶3)的稠化时间为55 min,使用KW后混合浆体(水泥浆∶钻井液∶隔离液=7∶2∶1)的稠化时间增加至353 min,满足施工要求,水泥石中由DFZ-7络合形成的网状结构减少,水化产物含量增加,KW的掺入能够在未改变水泥浆水化产物成分的前提下,解决DFZ-7与水泥浆的接触污染。

     

  • 图  1  钻井液单剂DFZ-7的红外测试光谱图

    图  2  DFZ-7络合反应示意图

    图  3  DFZ-7在水泥浆滤液中的集聚状态变化情况

    图  4  DFZ-7对水泥浆形貌的影响

    图  5  不同水化时间下的水泥石微观形貌

    图  6  不同水泥石的XRD衍射图

    图  7  不同水化产物的物相含量

    图  8  DFZ-7对水泥浆的污染机理

    图  9  氨基三亚甲基膦酸(ATMP)分子结构

    图  10  抗污染剂对水泥石物相影响的XRD测试结果

    图  11  加入抗污染剂KW前后水泥石SEM图像

    图  12  不同DFZ-7加量下水泥浆流动性

    图  13  不同水泥浆的流动度变化情况

    图  14  不同DFZ-7掺量下水泥石的抗压强度

    图  15  不同水泥石类型抗压强度变化情况

    图  16  不同混合浆体稠化实验曲线

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出版历程
  • 收稿日期:  2025-10-29
  • 修回日期:  2025-12-10
  • 刊出日期:  2026-04-08

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