一种新型纳米早强剂在深水低温固井中的应用.docx
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2023-09-02
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一种新型纳米早强剂在深水低温固井中的应用
在深水低温的恶劣环境下，固井作业面临极大挑战。当水深达到 800～1 200 m 时，泥线温度仅
有 10 ℃左右，而当水深达到 1 500～2 000 m 时，泥线温度只有 3 ℃左右，在如此低温的条件下，油
井水泥几乎停止了水化凝结反应，严重影响固井质量[1]。
近年来，针对深水低温环境下固井水泥浆体系强度发展缓慢、流动性差、稠化时间长、窄压力窗
口等难题[2-3]，石油工作者们从不同方面进行了研究，除改善水泥本身性能外[4-8]，在水泥浆中添加
早强剂已成为解决深水低温固井难题的一大方向[8-15]，常使用无机盐类化合物和有机化合物来改善
水泥浆难以凝结、早期强度低的问题，氯化钙是最初使用的一种高效经济的无机盐类早强剂[14]，但
氯离子对金属套管腐蚀严重，容易导致套管损坏，并会引发水泥浆触变，有其局限性。三乙醇胺类有
机化合物早强剂能加速铝酸三钙的水化，从而对水泥浆有促凝作用，增强其早强性能，但在深水低温
环境下，三乙醇胺会使硅酸三钙的水化诱导期延长，从而表现出缓凝或先缓凝后促凝的作用，不易控
制。
近年来，纳米材料受到广泛关注，研究发现纳米二氧化硅对水泥浆具有低温促凝作用，但会影响
其流变性能[15]。
鉴于此，研究一种在低温环境下提高水泥早期强度，缩短稠化时间，并对浆体流变性能没有影响
的早强剂迫在眉睫。本文基于纳米硅酸钙子晶能在低温作用下明显缩短硅酸三钙的水化诱导期，提升
水泥早期强度而不影响流变性能的原理[16-17]，研制出一种新型纳米早强剂。下面将详述该新型纳米
早强剂的性能、作用机理以及现场应用情况。
1 实验部分
1.1 实验材料
油井水泥(G 级，山东水泥)；海水(中国南海)；消泡剂(自制)；新型纳米早强剂(自制)；氯化钙(分
析纯，aladdin)；普通早强剂(自制)。
1.2 实验仪器
OWC-9360 型恒速搅拌器(沈阳航空航天大学应用技术研究所)；ZNN-D6 型六速旋转黏度计(青
岛创梦仪器有限公司)；OWC-9480D 型稠化仪(沈阳航空航天大学应用技术研究所)；YJ-2001 型匀加
荷压力试验机(沈阳金欧科石油仪器技术开发有限公司)；5265 型静胶凝/抗压强度测定仪(Chandler
Engineering)。
1.3 实验方法
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