干热岩工况下水泥高温劣化性能的调控措施

来源：钻井液与完井液杂志2023年第3期北京时间：

作者：党冬红,刘宁泽,王丹,梅开元,程小伟,孙兴嘉

单位：1.中国石油集团渤海钻探第一固井分公司, 河北任丘 062552；2.中国石油集团渤海钻探工程公司，天津 300451；3.西南石油大学新能源与材料学院, 成都 610500；4.中国石油集团渤海钻探井下作业分公司, 河北任丘 062552；

摘要：干热岩地热井固井中，井底温度常常高达200 ℃以上。针对干热岩工况下井底高温导致的水泥石强度衰退的问题，从水泥的化学组分入手，通过调控C3S和C2S的比例，并在硅粉的协同作用下复配具有更低钙硅比的低热硅酸盐水泥来改善这一问题。首先对复相C3S-C2S矿物体系的比例调控可知，当C3S∶C2S=1.0时其力学性能最好，结合XRD、TGA、SEM测试可知，钙硅比的降低对有利相硬硅钙石的生成有积极作用。引入具有更低钙硅比的低热水泥增强G级水泥，结果表明：“30% G级水泥+70%低热水泥”复配水泥体系（C3S与C2S的比例为1.07）在40%硅粉的作用下，其抗压强度达27.34 MPa。在实际生产中适当调整水泥中的矿物组分，使C3S与C2S的比例为1.0左右，可从水泥本身大幅度提高水泥石耐高温性能。

关键词：干热岩, 固井, 油井水泥, 低热水泥, 高温强度衰退

基金资助：四川省区域创新合作项目“页岩气水平井固井用原位增韧水泥研究与应用” （ 2021YFQ0045）