纳米二氧化硅复合早强剂的开发与性能评价

侯献海步玉环郭胜来罗勇王雪英

1.中国石油大学（华东）石油工程学院；2.中海石油（中国）有限公司上海分公司；3.中原油田供水管理处

纳米二氧化硅复合早强剂的开发与性能评价

侯献海1步玉环1郭胜来1罗勇2王雪英3

1.中国石油大学（华东）石油工程学院；2.中海石油（中国）有限公司上海分公司；3.中原油田供水管理处

针对深水固井中油井水泥早期强度增长缓慢的问题，考察了纳米二氧化硅低温早强特性，并通过递进式叠加优化获得一种纳米二氧化硅复合早强剂NS-4。模拟深水固井的温度、压力条件，测试了该早强剂对油井水泥稠化性能、静胶凝强度和抗压强度的影响。研究结果表明：纳米二氧化硅复合早强剂组成方案为0.8%纳米二氧化硅（质量分数，下同）+2%硫酸钠+0.05%三乙醇胺+0.2%铝酸钠，掺量为水泥的3.05%；15 ℃、10 MPa条件下掺入该早强剂的水泥浆稠化时间为236 min，其中稠化过渡时间为34 min；30 ℃、15 MPa条件下静胶凝强度0～576 Pa发展时间为180 min，其中胶凝过渡时间为48 min；在4 ℃、15 ℃、30 ℃下，加入该早强剂的水泥石24 h抗压强度分别是纯G水泥的9倍、4.7倍、2.4倍。该早强剂优异的低温早强、防气窜性能，有助于解决深水固井面临的低温、浅层水/气流动的难题。

深水固井；纳米二氧化硅；复合早强剂；油井水泥；防气窜

低温下油井水泥强度增长缓慢是深水固井面临的主要挑战之一［1-3］。特别是深水表层套管固井中，通常面临结构松软、胶结性能差的深水浅部地层。常用硅酸盐油井水泥强度发展缓慢，使得候凝时间和浅部地层受到浆体的浸泡时间延长，容易造成井壁稳定性变差，同时也增加了环空窜流的风险，严重影响了固井质量和作业安全。……