固井水泥浆体系实验性能提升策略

摘要

固井水泥浆体系作为石油天然气钻井工程保障井筒完整性的核心材料，其流动性、凝结时间、抗压强度及抗污染能力等关键性能，直接决定固井施工质量与井筒长期使用寿命。当前在深井、高温高压井及复杂含盐地层等固井场景中，传统水泥浆体系常出现流动性欠佳（初始黏度超 300 mPa・s）、凝结时间失控（高温环境下初凝时间不足 2h）、抗压强度偏低（24h 强度＜15 MPa）等问题，导致固井质量不合格率超过 15%。本文基于固井水泥浆体系实验研究，结合石油天然气固井工程实际应用场景，从“实验配方优化、功能性添加剂选型、工艺参数协同调控”三个维度提出性能提升策略：通过正交实验设计筛选最佳配方组合，引入纳米增强剂、高温稳定剂等新型添加剂，优化搅拌速率、养护温度等实验参数。实验结果显示：优化后的水泥浆体系初始黏度降至 220 mPa・s 以下，在 150℃高温环境下初凝时间稳定维持在 4-6h，24h 抗压强度提升至 20 MPa 以上，抗盐污染能力（NaCl 浓度≤5%）显著增强。该策略为固井水泥浆体系实验性能优化提供实践参考，助力解决复杂井固井质量难题，保障石油天然气井筒长期安全稳定运行。