【正文】 于水泥漿失水率存在最佳加量；堵漏效果與纖維摻 量 在一定上限下 成正比； 水泥石提前收縮 ；復(fù)合改性缺陷 等結(jié)果。 cement shrinkage in advance。隨著小眼井、分支井、側(cè)鉆井和薄油層井?dāng)?shù)量的增多，對固井質(zhì)量的要求也越來越高。研究表明，纖維的加入可以有效提高水泥石韌性和抗沖擊能力 [1]；纖維與水泥及水泥添加劑之間具有良好的配伍性 [2]；纖維的加入可以有效減小水泥石的體積收縮，提高水泥石的界面膠結(jié)強度 [3]。固井質(zhì)量的好壞不僅關(guān)系到鉆井的速度和成本，還將影響到油氣井以后是否能順利生產(chǎn)、油氣井的壽命甚至油氣藏的采收率。固井質(zhì)量的高低是保證鉆井、采油等井下作業(yè)順利進(jìn)行的前提。 鉆井行業(yè)中有許多處理漏失的手段。 固化堵漏的成功水平在很大程度上依賴與諸如生產(chǎn)中工程的耐久性和溫度限制等關(guān)鍵因素。 復(fù)合纖維改性水泥漿及性能探討 3 油氣井水泥 目前國內(nèi)外使用的油井水泥主要是硅酸鹽水泥，是以水硬性硅酸鈣為主要成分，加入適量石膏和助磨劑，磨細(xì)制成的產(chǎn)品。 G級和 H級水 泥也是目前使用最普遍的水泥，其次是 A、 B、 C 級水泥， D、 E、 F 級水泥現(xiàn)在很少使用。在這些水化產(chǎn)物中，氫氧化鈣析出為大晶體，水化硫鋁酸鈣為較小晶體， 水化鋁酸鈣為更小晶體狀態(tài)，含水硅酸鈣和含水鐵酸鈣為無定形體呈膠體狀態(tài)。在油氣井固井中，水泥的水化反應(yīng)是在井下一定的溫度和壓力條件下進(jìn)行的。建材院采用抗堿玻纖增強低堿度硫鋁酸鹽水泥．在耐久性方面取得了良好效果 [5]。研究結(jié)果還表明混合這種類型的水泥漿體系不受鉆管的限制甚至可用于連續(xù)油管 [14]。在混漿槽中將纖維材料添加到水泥漿中，不會堵塞混漿槽和注水泥管線 [5]。 Duri油田采用 CemNet堵漏 水泥漿已完成了 100多井次打水泥漿塞和固井作業(yè)，成功率達(dá) 9O%以上 [6]。 2020年 為了提高固井水泥石的韌性及抗沖擊的能力，防止水泥環(huán)由于鉆塞、射孔、注采等作業(yè)的破壞出現(xiàn)。項目研究。多次模擬射孔試驗表明，該纖維水泥石能夠明顯提高水泥石的抗沖擊性能。 2020年 有關(guān)研究得出： 1．碳一尼龍纖維混雜，可以綜合高彈纖維和低彈纖維改性作用，使水泥基復(fù)合材料獲得良好的綜合力學(xué)性能 (高強、高韌性 )2．碳一尼龍纖維混雜后，抗彎強度、沖擊韌性呈負(fù)的混雜效應(yīng)，通過兩種纖維參數(shù)相匹配及水泥基體改性等，可以改變這種負(fù)的混雜技應(yīng)。加有 SD并配合使用 0． 2 USZ、 1． 2 F17B和 3 F17A的水泥漿體的綜合性能滿足固井施工的基本技術(shù)要求，且 SD與其它外加劑配伍性良好。國內(nèi)對陶瓷纖維和聚丙烯纖維等有機纖維改性水泥漿體系也處于起步階段 ，甚至有些停留在理論階段 。鑒于纖維的以上特點，本文擬采用陶瓷、聚丙烯纖維作為 固井水泥漿堵漏增韌材料。選擇合適的材料進(jìn)行橋堵的原理是 [11]：① 當(dāng)橋堵材料的尺寸為裂縫寬度的 2／ 3時， 可穩(wěn)定架橋于裂縫之間；②橋堵材料的尺寸為裂縫寬度的 1／ 3時，可深入裂縫內(nèi)部，堆積形成橋塞 這 2種材料相結(jié)合能有效而牢固地封堵裂縫孔隙，所以在地層環(huán)境條件下 (一定的溫度和壓力 )，橋塞材料應(yīng)具有一定的變形能力和塑性強度 (抗拉、抗折強度 )，與有剛性的材料配合使用，封堵裂縫的效果最好。當(dāng)水泥穩(wěn)定粒料中有裂紋存在時，如果裂紋位于纖維之間而不跨越纖維，纖維的鉚固作用將阻止裂紋的擴展。如果裂紋穿過了一系列纖維而纖維仍未被拔出或拔斷，則這些纖維產(chǎn)生的反向應(yīng)力強度因子的總和也不容忽視，所以，纖維極大地阻止了裂紋擴展。 （ 3） 分別研究評價以上各個復(fù)合改性的油井水泥漿體系的各項性能，包括 流變性實驗、力學(xué) （抗折抗壓） 性能實驗、 失水性能 實驗。 主要藥品材料 G 級油井水泥 嘉華水泥廠 XP1 消泡劑 河南衛(wèi)輝市化工有限公司 SXY2 分散劑 四川川峰化學(xué)品有限公司 HS2A 降失水劑 四川川峰化學(xué)品有限公司 陶瓷纖維 成都錦祥科技有限公司 聚丙烯纖維 成都錦祥科技有限公司 主要實驗儀器 電子天平（精度為 ） 電子天平（精度為 ） 篩盤 140 目 2NND6 型 6速旋轉(zhuǎn)粘度計 HH8 數(shù)顯恒溫水浴鍋 杰瑞爾電器有限公司 JJ2 組織搗碎機 杰瑞爾電器有限公司 OWC9380 型增壓稠化儀 沈陽航空工業(yè)學(xué)院 應(yīng)用技術(shù)研究所 OWC2020DBX 型恒速攪拌機 沈陽航空工業(yè)學(xué)院 應(yīng)用技術(shù)研究所 電子液壓式壓力試驗機 YA300 北京海智科技開發(fā)中心 抗 折試驗機 無錫機械研究所 高溫高壓失水儀 沈陽航空工業(yè)學(xué)院 應(yīng)用技術(shù)研究所 燒杯、量筒、玻璃棒、 木棒、瓷磚板 等。 200r/min） ，在 15s內(nèi)把配好的水泥干灰及添加劑倒入漿杯，蓋上漿杯蓋。 ④ 移除漿液，洗凈設(shè)備。將單向閥向上拉到封閉位置，用水洗凈、 擦干樣品 杯和螺紋，然后將螺紋蓋帽擰在樣品杯上。 水泥漿流變性能的 評價 ① 制備好的水泥漿倒入常壓稠化儀漿杯中。樣品杯和內(nèi)筒、外筒的溫度維持在試驗溫度士 2℃。 ⑤ 用新制備好的水泥漿樣品重復(fù)整個試驗步驟 35 次，確保三次的測量值在平均值士 1 個標(biāo)準(zhǔn)偏差以內(nèi)，取這三次 的測量值的平均值作為每次試驗的測量結(jié)果。 ② 將剛制備好的水泥漿倒入 容器中，注滿后提起容器。 ⑤ 在試驗溫度下攪拌水泥漿 20min 后，移去攪拌葉片，在常壓稠化儀中用攪拌棒攪拌水泥漿 5s。 1oC。 ⑤ 倒置失水儀漿筒并放入加熱筒內(nèi) ，把壓力管線接到漿筒的上端，并利用氮氣瓶施加 177。 水泥石的制備 ① 按標(biāo)準(zhǔn)制備水泥漿并稠化 20min。 水泥石抗折 性能測試 ① 制備長條型水泥石 。 水泥石抗壓 性能測試 ① 按標(biāo)準(zhǔn)制備水泥石（圓柱形、折斷的長條形）。 ⑤ 放油， 關(guān)閉電源。 水泥漿基 漿 的確定 通過試驗確定了改性水泥基漿的配方 ，見表 ： G級水泥 +%HS2A降失水劑+%SXY2分散劑 +44%水 表 基 漿 配方 對比 編號 G級水泥（ 144目） 水灰比 HS2A 降失水劑 SXY2分散劑 流變性 備注 1 800 44% % % 123/62/43/22/2/1 n= k= 2 800 44% % % 161/88/58/31/3/2 n= k= 3 800 44% 1% % 207/109/73/40/3/2 n= k= 流性指 數(shù) n值趨 近 1，稠度系數(shù) K 值趨近 0 流變性優(yōu)秀為 最好 。% （抗壓抗折測試，流動性流變性測試） ，在此加量范圍內(nèi)，水泥漿（石）的性能都有顯著提升 。 表 抗 壓試驗情況 代號 陶瓷纖維 聚丙烯纖維 備注 1 脆裂 2 % 裂而不散，分散均勻 ，表面少量纖維外溢 3 % 裂而不散，分散均勻 ，表面少量纖維外溢 4 % 裂而不散，纖維結(jié)團(tuán) ，外表面大量纖維外溢，表面粗糙 5 % 裂而不散，纖維結(jié)團(tuán) ，外表面大量纖維外溢，表面粗糙 有上表可以看出 加入纖維后，水泥石在抗壓試驗中由于纖維與水泥石呈網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)，在水泥 石受壓情況下， 纖維起到“藕斷絲連”的作用，使水泥裂而不散；但 纖維加量有個上限，當(dāng)體系中纖維含量過高時（ %+） ，纖維將結(jié)團(tuán)， 只有少部分水泥石內(nèi)含有纖維 ，分散極不均勻，并且表面粗糙。故其形狀不規(guī)整，需用平均壓強來表示其抗壓強度。 加量在 %左右時，水泥石的抗壓性能顯著降低，甚至低于常規(guī)水泥。當(dāng)纖維加量在 %左右時，泥漿有變稀得趨勢，摩擦壓力降減弱。有備注 6 知，養(yǎng)護(hù)時間與環(huán)境對水泥石的抗折性能有很大的影響。這是由于，纖維加量的增加，使其在水泥石中的分布率（體積 /纖維量）大大降低，使纖維水泥配合出現(xiàn)盲區(qū)，纖維之間相互滑移，使抗折性能降低 。 表 水泥漿流動性試驗分析 代號 LC1 LC2 LC3 LT1 LT2 LT3 LP1 LP2 LP3 流動 度常溫 31 34 35 28 28 25 30 28 27 流動度 50 度 35 35 38 28 30 26 30 30 29 由 上表可知，纖維的加入對水泥漿的流動性影響不大， 從而使此類纖維水泥漿在實際應(yīng)用有了很大的可行性。 得出結(jié)果 纖維加入水泥漿后，可以降低泥漿的失水量，而且 效果明顯。然而， 很明顯 ，對漿體中纖維的密集度有一個限制否則將有負(fù)面影響，如：纖維將浮在水泥漿表面，形成“毛球” ，堵漏效果反而降低 。 3 兩種長度差別較大纖維復(fù)合改性時，纖維易結(jié)團(tuán)，建立起網(wǎng)狀體系，造成分散不均勻。 圖 纖維改性水泥收縮情況 圖 篩后水泥石氣孔極少 圖 未篩的水泥石表面粗糙氣孔多 圖 干混易使纖維分散不均勻 4 結(jié)論與建議 結(jié)論 （ 1） G 級水泥 +%HS2A 降失水劑 +%SXY2 分散劑 的基材配方，流變性 好 ，西南石油