钻井液与完井液

作者：李小江,王越洋,肖京男,魏浩光,杨睿月

单位：1.中国石化固井与完井重点实验室， 北京102200；2.中石化石油工程技术研究院有限公司， 北京102200；3.中国石油大学(北京)石油工程学院， 北京102200；

关键词：超高温干热环境, 硅酸盐水泥石, 抗压强度, 渗透率, 微观结构, 水化产物

基金：国家自然科学基金联合基金项目“复杂环境下水泥环全生命周期密封理论与控制方法”（U22B6003）；国家自然科学基金重大项目“干热岩地热资源开采机理与方法”（52192624）。

煤炭气化与油页岩原位开采时井下为超高温干热环境，对油井水泥环的热稳定性提出了挑战。对此，探索了600℃长期干热环境下硅酸盐水泥石性能劣化规律，分析了微观结构特征与水化产物变化。研究结果表明，常规硅酸盐水泥石的抗压强度显著下降，孔隙度和渗透率增大，微观结构由凝胶结构转变为粒状结构，氢氧化钙和C—S—H凝胶消失，转变为硅酸二钙-γ、斜硅钙石和钙铁石等相态。加砂水泥石孔隙度与渗透率均随养护时间呈现上升趋势，凝胶结构基本消失，以粒状和微小絮状、针状晶体结构为主，氢氧化钙和C—S—H凝胶消失，转变为大量斜硅钙石，石英参与水化反应程度低，抑制损伤效果不明显，硅酸盐水泥石无法满足原位开采高温干热环境的密封要求。初步探索了SCKL改性硅酸盐水泥与铝酸盐水泥2种体系600℃长期干热环境适应性，铝酸盐水泥有望成为原位开采超高温干热环境固井材料，但仍需进一步研究提高其综合性能。研究结果为基于油页岩与煤炭气化等原位开采工况下封固段地层特性优选水泥浆、改善水泥石综合性能和开发新型耐高温高压固井材料提供参考。

来源：2025年第2期

《钻井液与完井液》期刊编辑部

查看钻井液与完井液杂志2025年第2期