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摘要：超细水泥封堵技术是以超细水泥为主剂，配以多种添加剂复配而成的一种颗粒型、高强度的封堵技术。通过对堵剂配方、堵剂性能、适应性等的研究，可实现对油水井套管外窜槽的封堵；套管丝扣泄漏、本体腐蚀穿孔而产生漏失的封堵；油井的高出水层或水井不需注水层的封堵。实验表明，采用超细水泥封堵技术封堵效果好、成功率高G 产生了显著的经济效益。
关键词：超细水泥；封堵；影响因素；试验；应用
1引言
油田经过多年的高速高效开采后，油水井会暴露出愈来愈多的问题，其中以下几个方面的问题严重影响油、水井的正常生产。
（1）经过多年的注水开发，油层非均质性严重，产液结构极不均匀，大孔道出水严重，某些层段含水接近100%，造成油井含水偏高，而且由于高出水层的干扰，使得低含水层的生产受到影响，油井发挥不出应有的潜力。
（2）地层的非均质性造成注水井大孔道水窜，而且停注困难，造成井下管柱复杂，作业频繁。
（3）固井质量不好或生产、措施等原因导致一、二界面发生水窜，干扰了油层的正常产能，使含水过高，油井不能正常生产。
（4）由于地层水腐蚀等因素造成套管穿孔漏失或套管本身丝扣密封不严发生水窜，使油井不能正常生產、水井不能正常注水。
针对生产中存在的实际问题，开发研制了超细水泥封堵技术。所谓超细水泥是指粒径在10微米左右更细化了的油井水泥产品，它通过0.15毫米的窄小缝隙的能力可达94.6%，很容易进入到普通水泥不能进入的地层的微缝孔隙和套管微缝泄漏处，提高封堵成功率。
2 超细水泥封堵技术的基本原理
2.1 超细水泥的物理性能
表1是不同水泥产品的粒度分布及物理性能，从表中可见超细水泥的粒径为普通水泥的粒径的1/5—1/10，而超细水泥的比表面积是普通水泥的2-3倍。
2.2 超细水泥的水化原理
超细水泥的最终水化产物与普通油井水泥最终水化产物没有差别，但由于其粒度小，所以其反应活性高，水化程度大大提高，大量水化形成水化硅酸钙C-S-H,同时，水化初期铝酸三钙和铁铝酸四钙形成的钙矾石相凝胶体数量较多，故水化
初期产物也大大多于普通水泥。水化20h和72h 后水化物中C-S-H凝胶和钙钒石已很多，用压汞法进行的水泥石结构测定表明，超细水泥石大孔的数量大大减少，结构均匀致密，具有较高的强度和较好的抗渗透能力。
2.3 超细水泥封堵剂的封堵原理
超细水泥的粒径仅为普通水泥的1/5—1/10左右，这一特点使其具有良好的水化性能、流变性和进入地层的能力，对于水窜、管外窜、套管漏失有较好的封堵作用。
超细水泥颗粒小、易进入微缝孔隙，当水泥浆进入封堵段、套管外窜槽部位或套管漏失处后固化，产生堵塞，即可达到封堵的目的。
3 室内试验研究
3.1 封堵剂配方评选
3.1.1水泥浓度的评选
从图1可以看出，当水灰比小于1.8时，水泥浆的凝结时间随水灰比的增大而延长；当水灰比大于1.0 时，水泥浆的凝结时间反而大幅度缩短，这是由于所用水泥在水灰比大于1.0 时发生沉降，造成局部水泥浓度过大，导致凝结时间缩短。
3.4.2 温度的影响
超细水泥封堵剂在40-90摄氏度温度时的初凝时间的实验结果如图2，由图2 看出，温度越高，初凝时间越短，在60-70摄氏度之间，堵剂初凝时间为1-2h,在80-90摄氏度之间，堵剂初凝时间为1h以下。所以为了满足施工要求及安全，有必要加入缓凝剂来延缓堵剂的初凝时间。
3.1.3 缓凝剂对堵剂性能的影响
超细水泥封堵剂(水灰比为0.5)在温度为70摄氏度条件下，加入缓凝剂后的实验结果如图3。由图3可以看出，缓凝剂的浓度越大，可泵时间越长，当缓凝剂的浓度为0.2%时，可泵时间为20h，当缓凝剂的浓度为1.0%时，可泵时间为4h以上，这说明缓凝剂对超细水泥封堵剂的可泵时间有明显的延缓作用。
3.1.4水质的影响
实验结果见表2。从表中可以看出，超细水泥堵剂与地层水有较好的配伍性，水质的变化对堵剂的胶结强度没有太大的影响，但对初凝时间的影响较大，因此在现场施工中一定要注意其影响程度,在条件允许的情况下最好采用清水配制。
3.2超细水泥封堵剂的性能评价
3.2.1 超细水泥封堵剂的析水量评价
在100毫升量筒中装入不同水灰比的水泥浆，高速搅拌（转速为1400r/min)3-4min，静置，观察水泥浆随时间离析的程度。沉降分离出来的上清液占整个量筒体积的百分数定为析水率，实验结果见图4。由图4可见，水灰比为)0.5的超细水泥析水率接近0，水灰比同为0.7的超细水泥比G级普通油井水泥的析水率小约1倍。
3.2.2 水泥结石强度评价
为验证该封堵剂封堵后的抗压情况，实验进行了不同水灰比的抗压强度实验，试验结果见表3。可以看出，超细水泥封堵剂强度高，早期强度发展快，其抗压强度比普通水泥约高1倍。
4 结论
（1）超细水泥封堵技术可以用于进行油水井的堵水、堵窜、堵漏等措施；超细水泥粒度小、造浆性能好、固化强度高、封堵效果好。
（2）对于简化管柱井，用超细水泥封堵技术施工能达到机械封堵的效果，可以简化井下管柱，方便措施作业，减少检泵换封作业次数，节约了措施费用。
（3）通过?08%.) 井封堵后重复补孔措施并见到良好的增油降水效果，建议在这方面加大试验力度，为特高含水期层内化学方法封堵挖潜寻找一种切实可行的方法。
（4）该技术成本低、操作简单、有效期长，经济效益和社会效益显著。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：超细水泥；封堵；影响因素；试验；应用
1引言
油田经过多年的高速高效开采后，油水井会暴露出愈来愈多的问题，其中以下几个方面的问题严重影响油、水井的正常生产。
（1）经过多年的注水开发，油层非均质性严重，产液结构极不均匀，大孔道出水严重，某些层段含水接近100%，造成油井含水偏高，而且由于高出水层的干扰，使得低含水层的生产受到影响，油井发挥不出应有的潜力。
（2）地层的非均质性造成注水井大孔道水窜，而且停注困难，造成井下管柱复杂，作业频繁。
（3）固井质量不好或生产、措施等原因导致一、二界面发生水窜，干扰了油层的正常产能，使含水过高，油井不能正常生产。
（4）由于地层水腐蚀等因素造成套管穿孔漏失或套管本身丝扣密封不严发生水窜，使油井不能正常生產、水井不能正常注水。
针对生产中存在的实际问题，开发研制了超细水泥封堵技术。所谓超细水泥是指粒径在10微米左右更细化了的油井水泥产品，它通过0.15毫米的窄小缝隙的能力可达94.6%，很容易进入到普通水泥不能进入的地层的微缝孔隙和套管微缝泄漏处，提高封堵成功率。
2 超细水泥封堵技术的基本原理
2.1 超细水泥的物理性能
表1是不同水泥产品的粒度分布及物理性能，从表中可见超细水泥的粒径为普通水泥的粒径的1/5—1/10，而超细水泥的比表面积是普通水泥的2-3倍。
2.2 超细水泥的水化原理
超细水泥的最终水化产物与普通油井水泥最终水化产物没有差别，但由于其粒度小，所以其反应活性高，水化程度大大提高，大量水化形成水化硅酸钙C-S-H,同时，水化初期铝酸三钙和铁铝酸四钙形成的钙矾石相凝胶体数量较多，故水化
初期产物也大大多于普通水泥。水化20h和72h 后水化物中C-S-H凝胶和钙钒石已很多，用压汞法进行的水泥石结构测定表明，超细水泥石大孔的数量大大减少，结构均匀致密，具有较高的强度和较好的抗渗透能力。
2.3 超细水泥封堵剂的封堵原理
超细水泥的粒径仅为普通水泥的1/5—1/10左右，这一特点使其具有良好的水化性能、流变性和进入地层的能力，对于水窜、管外窜、套管漏失有较好的封堵作用。
超细水泥颗粒小、易进入微缝孔隙，当水泥浆进入封堵段、套管外窜槽部位或套管漏失处后固化，产生堵塞，即可达到封堵的目的。
3 室内试验研究
3.1 封堵剂配方评选
3.1.1水泥浓度的评选
从图1可以看出，当水灰比小于1.8时，水泥浆的凝结时间随水灰比的增大而延长；当水灰比大于1.0 时，水泥浆的凝结时间反而大幅度缩短，这是由于所用水泥在水灰比大于1.0 时发生沉降，造成局部水泥浓度过大，导致凝结时间缩短。
3.4.2 温度的影响
超细水泥封堵剂在40-90摄氏度温度时的初凝时间的实验结果如图2，由图2 看出，温度越高，初凝时间越短，在60-70摄氏度之间，堵剂初凝时间为1-2h,在80-90摄氏度之间，堵剂初凝时间为1h以下。所以为了满足施工要求及安全，有必要加入缓凝剂来延缓堵剂的初凝时间。
3.1.3 缓凝剂对堵剂性能的影响
超细水泥封堵剂(水灰比为0.5)在温度为70摄氏度条件下，加入缓凝剂后的实验结果如图3。由图3可以看出，缓凝剂的浓度越大，可泵时间越长，当缓凝剂的浓度为0.2%时，可泵时间为20h，当缓凝剂的浓度为1.0%时，可泵时间为4h以上，这说明缓凝剂对超细水泥封堵剂的可泵时间有明显的延缓作用。
3.1.4水质的影响
实验结果见表2。从表中可以看出，超细水泥堵剂与地层水有较好的配伍性，水质的变化对堵剂的胶结强度没有太大的影响，但对初凝时间的影响较大，因此在现场施工中一定要注意其影响程度,在条件允许的情况下最好采用清水配制。
3.2超细水泥封堵剂的性能评价
3.2.1 超细水泥封堵剂的析水量评价
在100毫升量筒中装入不同水灰比的水泥浆，高速搅拌（转速为1400r/min)3-4min，静置，观察水泥浆随时间离析的程度。沉降分离出来的上清液占整个量筒体积的百分数定为析水率，实验结果见图4。由图4可见，水灰比为)0.5的超细水泥析水率接近0，水灰比同为0.7的超细水泥比G级普通油井水泥的析水率小约1倍。
3.2.2 水泥结石强度评价
为验证该封堵剂封堵后的抗压情况，实验进行了不同水灰比的抗压强度实验，试验结果见表3。可以看出，超细水泥封堵剂强度高，早期强度发展快，其抗压强度比普通水泥约高1倍。
4 结论
（1）超细水泥封堵技术可以用于进行油水井的堵水、堵窜、堵漏等措施；超细水泥粒度小、造浆性能好、固化强度高、封堵效果好。
（2）对于简化管柱井，用超细水泥封堵技术施工能达到机械封堵的效果，可以简化井下管柱，方便措施作业，减少检泵换封作业次数，节约了措施费用。
（3）通过?08%.) 井封堵后重复补孔措施并见到良好的增油降水效果，建议在这方面加大试验力度，为特高含水期层内化学方法封堵挖潜寻找一种切实可行的方法。
（4）该技术成本低、操作简单、有效期长，经济效益和社会效益显著。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。