王兆永
（蓝海博达科技有限公司，福建泉州 362100）
乐东区块成藏模式为“烃源流体超压驱动、底辟微裂缝输导、重力流水道储集、厚层浅海高压泥岩封盖、天然气上倾尖灭式成藏”[1-2]。地层纵向的压力梯度变化很大。在钻遇高压气层的井眼内，同时存在薄弱层甚至裂缝型的漏失层，要压稳高压气层，就有压漏薄弱层的危险，钻井液密度安全窗口窄，压稳和防漏矛盾十分突出[3-5]，通过前期调研发现，对于渗透和裂缝性堵漏，大多数采用纤维堵漏[2，6]，但是这种办法应用在180 ℃以上超高温环境研究比较少，有的话也存在固井质量不好的情况，因此需要开发一套超高温堵漏防漏水泥浆，以满足乐东区块高温高压钻完井要求，为该气田的后续勘探开发提供技术保障。
1.1 材料与仪器
嘉华G 级水泥，四川嘉华特种水泥厂；
淡水为普通蒸馏水；
Micro-Max 纳米增强材料、PC-B6 高温稳定材料、C-FL830 降失水剂、C-F42 分散剂、C-DF62 消泡剂、H40L 无机缓凝剂、X66L 耐温缓凝剂、PL-F64 堵漏纤维，荆州嘉华科技有限公司；
刚性堵漏材料、TG4500 型和TG2500 型堵漏材料，实验室自制。
TG-3060 恒速搅拌器、TG-71 高温高压失水仪、TG-8040 高温高压稠化仪、TG-3060 六速旋转黏度计，沈阳泰格石油仪器设备制造有限公司；
YJ-2001 匀加荷压力试验机，青岛森欣机电设备有限公司；
HY-20080 微机控制电子万能材料试验仪，上海衡翼精密仪器有限公司。
1.2 实验方法
（1）水泥浆性能测试，按照国家标准GB 10238—2005《油井水泥》和GB/T 19139—2012《油井水泥试验方法》评价水泥浆的性能[7]。
（2）堵漏实验评价，通过调节高温高压静态堵漏仪上的圆形椎体与套筒之间的距离来模拟不同宽度的裂缝，本实验分别将模具设置为0.5 mm 和0.9 mm尺寸模拟裂缝地层，模拟漏失通道试件的直径均为58 mm，厚度均是25.5 mm，然后采用高温高压静态堵漏仪来评价不同水泥浆体系的防漏堵漏能力。
2.1 超高温高密度水泥浆固井堵漏材料的筛选
2.1.1 堵漏纤维 为了探究纤维在水泥浆中对水泥浆性能的影响，室内对不同种类纤维进行了水泥浆流变性和力学性能评价，实验结果见表1。
从表1 可以看出，杜拉纤维和PL-F64 堵漏纤维的抗冲击强度比较高，但是PL-F64 堵漏纤维抗压强度和抗折强度相对于杜拉纤维要高，分别提高了24.4%和26%，且PL-F64 堵漏纤维流变性更好，PLF64 堵漏纤维的弹性模量最低，降低了48.8%，PL-F64堵漏纤维的加入增加了纤维水泥石韧性。
表1 纤维类型对水泥石力学性能的影响
在等质量纤维条件下，纤维长度对水泥石的韧性和力学性能也能产生影响，纤维过长在水泥浆体内存在缠结重叠，纤维过短，其在破坏界面上的黏结力和机械咬合力太小，而无法阻止水泥石局部裂缝的扩展，从而达不到增加水泥石韧性的目的[1，3]。所以，合理的纤维长度是提高纤维水泥石韧性的一个关键因素。因此室内对PL-F64 堵漏纤维的长度进行了筛选评价，实验结果见表2。从实验结果可以看出，长度为3 mm 的PL-F64 堵漏纤维抗压强度和抗冲击强度比较高，抗压强度大于25 MPa，弹性模量最低为2.01 GPa，满足乐东区块超高温固井作业需求。
表2 不同长度的堵漏纤维对水泥石力学性能的影响
2.1.2 弹性堵漏材料 混合弹性堵漏材料是由TG4500 型和TG2500 型按一定比例混合使用的一类具有弹性的物质，该物质即使在高压情况下仍然具有较大的弹性恢复能力，可以在诱导裂缝和裂缝漏失的情况下使用，具有良好的漏失封堵和抗返吐剪切效果。针对其弹性性能开展弹性测试研究，实验结果见图1。
图1 不同材料的弹性比较
从实验结果可以发现，无论是在34.5 MPa 还是在68.9 MPa 外压力作用下，混合弹性堵漏材料的弹性最高，在两种压力作用下，弹性分别达到了78%和114%，所以当水泥石中含有这种弹性颗粒材料，外力作用于水泥石并在水泥石内部传递时，弹性材料会对力的传递起到一个分散和缓冲作用，并吸收部分能量，防止大裂纹产生，从而提高了水泥石的抗冲击性能。
2.1.3 刚性堵漏材料 通过对PM-R62 刚性堵漏材料粒径的优选，室内对70～150 目的PM-R62 刚性堵漏材料在密度2.35 g/cm3的现场配方中进行了进一步的实验评价，见表3。
表3 70～150 目PM-R62 刚性堵漏材料加入高温水泥浆体系中的理化性能
100%水泥+120%Micro-Max 纳米增强材料+40%PC-B6 高温稳定材料+5%C-FL830 降失水剂+2%CF42 分散剂+0.7%C-DF62 消泡剂+50%淡水+0.6%H40L 无机缓凝剂+0.6%X66L 耐温缓凝剂+PM-R62 刚性堵漏材料（密度：2.35 g/cm3）。
实验表明，掺有70～150 目PM-R62 刚性堵漏材料的水泥石180 ℃、24 h 情况下，抗压强度随着PM-R62刚性堵漏材料粒径增大明显提高，掺有100 目PM-R62刚性堵漏材料的水泥石抗压强度均在25 MPa 以上，而且流变性较好，综合考虑实际顶替效率、水泥石抗压强度等要求，具有较好流变特性，掺有100 目PM-R62 刚性堵漏材料的水泥浆能够满足高温固井作业需要。
2.2 超高温高密度水泥浆堵漏效果评价
2.2.1 不同堵漏水泥浆堵漏性能评价 实验采用大（TG4500 型）、中（TG2500 型）、小（PM-R62）三种堵漏颗粒，同时搭配3 mm 的PL-F64 堵漏纤维，大中小不同粒径的颗粒使得整个水泥浆浆体具有比较宽的粒径分布。评价了四种不同堵漏水泥浆体系配方的堵漏效果，实验结果见表4。实验配方分别为：
1#配方：2.35 g/cm3密度水泥浆基础配方+TG2500型堵漏剂2%+TG4500 型堵漏剂2%；
2#配方：2.35 g/cm3密度水泥浆基础配方+TG2500型堵漏剂2%+TG4500 型堵漏剂2%+3 mm PL-F64 堵漏纤维1%；
3#配方：2.35 g/cm3密度水泥浆基础配方+TG2500型堵漏剂5%+TG4500 型堵漏剂2%+3 mm PL-F64 堵漏纤维2%+100 目PM-R62 刚性堵漏材料6%；
4#配方：2.35 g/cm3密度水泥浆基础配方+TG2500型堵漏剂4%+TG4500 型堵漏剂2%+3 mm PL-F64 堵漏纤维2%+100 目PM-R62 刚性堵漏材料7%。
由表4 分析可以得到，1#水泥浆堵漏能力很差，2#水泥浆堵漏能力较差，3#～4#组合水泥浆堵漏能力较好，说明弹性堵漏材料+刚性堵漏材料+纤维材料三相复配有利于提高水泥浆的堵漏效果，可堵0.5 mm 的裂缝，大于3.4 MPa 压差下满足漏失量小于50 mL，这是由于大、中尺寸颗粒在裂缝中形成支点，然后分散在水泥浆中的纤维缠绕、聚集在大、中颗粒上，颗粒与颗粒之间很快被纤维、中小颗粒紧密充填，迅速形成泥饼，阻挡水泥浆的漏失。
表4 不同配方堵漏实验结果
考虑到目的层井底压力大，且目的层微裂隙发育，根据乐东区块已钻井漏失裂缝宽度主要分布在450～830 μm，裂缝增大水泥浆的堵漏效果变差，室内通过微调弹性堵漏剂及堵漏纤维的配比，开展了不同裂缝水泥浆的堵漏效果评价，见表5。从表5 可以看出，4#堵漏配方在1.5 mm 的裂缝下水泥浆的堵漏能力可以达到4 MPa，当压力增大堵漏能力降低。当调整弹性堵漏剂TG2500 型堵漏剂与TG4500 型堵漏剂配比，并将PL-F64 堵漏纤维增至2.5%时，5#配方在1.5 mm 的裂缝下堵漏水泥浆的堵漏能力可以达到6.8 MPa，并且在8.0 MPa 压差内该堵漏水泥浆能够有效的封堵裂缝避免较大的漏失。
表5 不同裂缝条件下的堵漏结果
2.2.2 堵漏水泥浆常规性能评价 为了进一步探究5#堵漏水泥浆配方常规性能，室内对2.35 g/cm3密度水泥浆基础配方+TG2500 型堵漏剂3%+TG4500 型堵漏剂3%+3 mm PL-F64 堵漏纤维2.5%+70～100 目PM-R62 刚性堵漏材料7%所配制的水泥浆性能进行了测试，实验结果见表6。从表6 实验结果可知，和基础配方相比，添加堵漏材料后堵漏水泥浆抗压强度增大，相比于基础配方提高了26.2%，堵漏水泥浆失水量变小，稠化时间有轻微延长，但是对水泥浆的流变性能影响较小，这是由于堵漏材料TG2500 型堵漏剂和TG4500 型堵漏剂以及掺有100 目左右的PM-R62 刚性堵漏材料均为惰性材料，颗粒较大。
表6 配方5#堵漏水泥浆性能评价结果
（1）通过对不同堵漏材料的堵漏性能进行评价，筛选出了3 mm 的PL-F64 堵漏纤维和掺有100 目左右的PM-R62 刚性堵漏材料可以有效提高水泥浆的力学性能，混合弹性堵漏材料具有良好的弹性，提高水泥浆的抗冲击能力。
（2）采用大（TG4500 型）、中（TG2500 型）、小（PMR62）三种堵漏颗粒，同时搭配3 mm 的PL-F64 堵漏纤维可以有效提高水泥浆的堵漏效果，可堵0.5 mm 的裂缝，大于3.4 MPa 压差下满足漏失量小于50 mL，PLF64 堵漏纤维增至2.5%时，5#配方在1.5 mm 的裂缝下堵漏水泥浆的堵漏能力可以达到6.8 MPa。
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