新型缓凝剂BCR

2023年11月24日发(作者：电动汽车品牌排行榜前十名)

第４Ｏ卷第２期

２０１２年３月

石 油 钻 探 技 术

Ｖｏ１．４０ ＮＯ．２

Ｍａｒ．，２Ｏｌ２

ＰＥＴＲ０ＬＥＵＭ ＤＲＩＩ ＬＩＮＧ ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ

．．钻井完井 ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１—０８９０．２０１２．０２．０１１

新型缓凝剂ＢＣＲ－２６０Ｌ性能评价及现场试验

赵宝辉，邹建龙，刘爱萍，吕光明，高永会，徐 鹏

（天津中油渤星工程科技有限公司，天津３００４５１）

摘要：针对深井长封固段固井时顶部水泥浆超缓凝的问题，研制了一种新型缓凝剂ＢＣＲ－２６０Ｌ。通过室内试

验评价了缓凝剂ＢＣＲ－２６０Ｉ 的缓凝性能、大温差条件下水泥石强度发展、抗盐性能，结果表明：该缓凝剂具有很好

的耐高温性能，适用温度范围广，可满足循环温度７（）～１８０℃固井需求；根据现场对水泥浆稠化时间的要求，可通

过调整缓凝剂ＢＣＲ一２６０Ｌ的加量，调节水泥浆的稠化时间；缓凝剂ＢＣＲ－２６０Ｉ 对水泥石后期强度发展基本无影响，

在大温差条件下强度发展快，能保证固井施工时顶部水泥浆强度发展；缓凝剂ＢＣＲ一２６０Ｌ抗盐能力可达ｌ５ 。现

场应用表明，缓凝剂ＢＣＲ－２６０Ｌ可以有效解决高温大温差条件下顶部水泥浆超缓凝的问题，具有广泛应用前景。

关键词：固井水泥浆缓凝剂稠化时间

中图分类号：ＴＥ２５６ ．６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１—０８９０（２０１２）０２—００５５—０４

Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｎｏｖｅｌ Ｒｅｔａｒｄｅｒ ＢＣＲ——２６０Ｌ

Ｚｈａｏ Ｂａｏｈｕｉ，Ｚｏｕ Ｊｉａｎｌｏｎｇ，Ｌｉｕ Ａｉｐｉｎｇ，Ｌｉｉ Ｇｕａｎ￣ｍｉｎｇ，Ｇａｏ Ｙｏｎｇｈｕｉ，Ｘｕ Ｐｅｎｇ

（Ｂｏｘｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ ｏｆ Ｃｈｉｎａ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｏｆ￣）ｈｏｒｅ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｔｉａｎｊｉｎ，３００４５１，

Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ ｒｅｇａｒｄ ｔｏ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｓｕｐｅｒ—ｒｅｔａｒｄｉｎｇ ｏｆ ｔｏｐ ｓｌｕｒｒｙ ｆｏｒ ｔｈｅ ｌｏｎｇ—ｓｅｃｔｉｏｎ ｃｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ

ｉｎ ｄｅｅｐ ｗｅｌｌ，ａ ｎｅｗ ｔｙｐｅ ｏｆ ｒｅｔａｒｄｅｒ ＢＣＲ－２６０Ｌ ｗａｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｌａｂ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ｔｈｅ ｒｅｔａｒｄｉｎｇ ｐｅｒ—

ｆｏｒｍａｎｃｅ，ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｃｅｍｅｎｔ ｗｉｔｈ ｈｕｇｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ，ｓａｌｔ—ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ

ＢＣＲ－２６０Ｌ ｗａｓ ｅｖａｌｕａｔｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ，ｉｔｓ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｕｎｄｅｒ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｉｓ

ｇｏｏｄ ｗｉｔｈ ａ ｗｉｄｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｒａｎｇｅ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｗｈｉｃｈ ｃｏｕｌｄ ｓａｔｉｓｆｙ ｔｈｅ ｄｅｍａｎｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｕｎ—

ｄｅｒ ｔｈｅ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ ７０—１８０℃．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｆｉｅｌｄ ｆｏｒ ｓｌｕｒｒｙ ｔｈｉｃｋｅｎｉｎｇ ｔｉｍｅ，

ｔｈｅ ａｄｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ＢＣＲ一２６０Ｌ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ａｄｊｕｓｔｅｄ ｔｏ ｒｅｇｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｔｈｉｃｋｅｎｉｎｇ ｔｉｍｅ ｏｆ ｓｌｕｒｒｙ．ＢＣＲ一２６０Ｌ ｈａｓ ｌｉｔｔｌｅ

ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｔｈｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｓｅｔ ｃｅｍｅｎｔ ａｔ ｔｈｅ ｌａｔｅ ｓｔａｇｅ．Ｔｈｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｄｅｖｅｌｏｐｓ ｒａｐｉｄｌｙ ｕｎｄｅｒ

ｈｕｇｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ，ｗｈｉｃｈ ｃｏｕｌｄ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｔｈｅ ｔｏｐ ｓｌｕｒｒｙ．Ｔｈｅ ｓａｌｔ—

ｐｒｏｏｆ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ＢＣＲ一２６０Ｌ ｉｓ ｅｎｏｕｇｈ ｔｏ ｒｅｓｉｓｔ １５ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｓａｌｔ．Ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎｄｉｃａｔｅｓ

ｔｈａｔ ＢＥＲ－２６０Ｉ ｃｏｕｌｄ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｓｕｐｅｒ—ｒｅｔａｒｄｉｎｇ ｏｆ ｔｏｐ ｓｌｕｒｒｙ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｈｕｇｅ ｔｅｍｐｅｒ—

ａｔｕｒｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ，ｉｔ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ｗｉｄｅｌｙ ｉｎ ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｅｍｅｎｔｉｎｇ；ｃｅｍｅｎｔ ｓｌｕｒｒｙ；ｒｅｔａｒｄｅｒ，ｔｈｉｃｋｅｎｉｎｇ ｔｉｍｅ

在复杂地质条件的深井和超深井钻探中经常需

要长封固段固井［１ ；在钻开发井中有时为了节约成

本，减少套管层次，也需要进行较长封固段固井。深

温度范围固井需求，能解决高温大温差条件下顶部

水泥浆超缓凝问题。

收稿日期：２Ｏ１ｌ—Ｏ４—２６；改回日期：２０１２—０２—１７。

井长封固段固井过程中，为了满足高循环温度下施

工时间的要求，水泥浆中加入了大量的高温缓凝剂，

当顶部水泥浆返至低静止温度区域后，由于高温缓

凝剂在低温下的超缓凝作用，很容易导致水泥浆长

期不凝，这不但会影响固井质量，还会在一定程度上

延长钻井周期。为此，笔者研制开发了一种新型缓

作者简介：赵宝辉（１９７６），男，河北沧州人，２０００年毕业于河

北大学材料化学专业，２００３年获河北大学高分子化学与物理专业硕

士学位，２００６年获南开大学高分子化学与物理专业博士学位，高级

工程师，主要从事油井水泥外加剂研发及技术服务工作。

联系方式：（０２２）６６３１０２１６，ｂａｏｈｕｉｚｈａｏ＠１２６．ｃｏｒｎ。

基金项目：中国石油集团海洋工程有限公司技术开发项目“新型

合成高温缓凝剂的研究与应用”（编号：２０１０ＺＷ－０７）的部分研究内容。

凝剂ＢＣＲ一２６０Ｌ。该缓凝剂可满足７Ｏ～１８０ ｏＣ较宽

石 油 钻 探 技 术

试验材料与试验方法

１．１试验材料

胜潍牌Ｇ级油井水泥、缓凝剂ＢＣＲ－２６０Ｌ、降失

水剂ＢＸＦ－２００Ｌ、硅粉（１５０目，纯度９９ ）、自来水、

氯化钠（工业级）。

１．２试验仪器

８０４０Ｄ１０型高温高压稠化仪、５２６５Ｕ型胶凝强

度分析仪、３０７０型瓦楞搅拌器。

１．３试验方法

水泥浆按照ＡＰＩ ＳＰＥＣ．１０规定的方法制备。

水泥浆的稠化时间和水泥石的抗压强度按照

ＧＢ １０２３８ ２００５中规定的方法测定。

２试验结果与讨论

２．１缓凝剂ＢＣＲ－２６０Ｌ的缓凝性能

为了评价缓凝剂ＢＣＲ一２６０Ｌ的缓凝性能，在

７０～１８０℃温度范围内选取温度点进行稠化试验，

结果见表１、图１和图２。从表１可看出，ＢＣＲ－２６０Ｌ

具有很好的耐高温性能，在７０～１８０℃范围内均能

控制水泥浆稠化时间，且过渡时间短。从图１可知，

缓凝剂ＢＣＲ一２６０Ｌ加量与稠化时间具有一定的线

性关系，可以通过调整其加量调节水泥浆的稠化时

间。从图２可以看出，按配方７配制的水泥桨在１５０

℃的稠化过程中没有出现闪凝、鼓包等现象，稠化曲

线基本呈直角，可以满足高温深井固井施工要求。

表１缓凝剂ＢＣＲ－２６０Ｌ缓凝性能评价

Ｔａｂｌｅ ｌ Ｐｅｒｆｏｒｎｌａｎｃｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｒｅｔａｒｄｅｒ ＢＣＲ－２６０Ｌ

注：基浆为胜潍Ｇ级油井水泥＋３５．Ｏ 硅粉＋５．Ｏ 降失水剂

ＢＸＦ－２００Ｌ＋４４．Ｏ 水。配方ｌ，２，３，４，５，６，７，８分别是在基

浆中加入０．２％０、０．７ 、１．１ 、ｌ＿３ 、１．７％、２．１ 、２．６

和３．Ｏ 的缓凝剂ＢＣＲ－２６０Ｌ。

图１在１１０℃下稠化时间与缓凝剂ＢＣＲ－２６０Ｌ加量的关系

Ｆｉｇ．１ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｏｆ ｔｈｉｃｋｅｎｉｎｇ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｄｏｓａｇｅ ｏｆ ＢＣＲ

２６０Ｌ ａｔ ｌｌＯ￣Ｃ

２００

１８０

１６０

１４０

１２０

羔

１００

＼

赠８Ｏ

出

６０

４０

２Ｏ

Ｏ

图２配方７水泥浆在１５０℃时的稠化曲线

Ｆｉｇ．２ Ｔｈｅ ｔｈｉｃｋｅｎｉｎｇ ｃｕｒｖｅ ｏｆ ｓｌｕｒｒｙ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｆｏｒｍｕｌａ ７

ａｔ １５０℃

２．２缓凝剂ＢＣＲ－２６０Ｌ的抗盐性能

为了考察缓凝剂ＢＣＲ～２６０Ｌ在含盐水泥浆中

的缓凝性能，在１２０℃温度下进行了不同含盐量

及缓凝剂加量对水泥浆稠化时间的影响试验，结

果见表２。由表２可看出，缓凝剂ＢＣＲ啊２６０Ｌ具有

很好的抗盐性能，在含盐量达到１５ 时仍然具有

很好的缓凝能力，但用盐水所配水泥浆的稠化时

间均比自来水配制水泥浆稠化时间长，而通常用

１Ｏ ～１８ 盐水配制的水泥浆与不加盐水泥浆的

稠化时问相差不多，其原因可能是在高温下水泥

的水化反应不同于低温环境，其他缓凝剂也有在

１２０℃时加盐水泥浆的稠化时间比不加盐水泥浆

长的现象Ｌ６Ｊ。

图３为按配方１２配制的水泥浆在１２Ｏ℃下的

稠化曲线。从图３可看出含盐水泥浆稠化曲线平

稳，无异常现象，且过渡时间短。

第４Ｏ卷第２期 赵宝辉等．新型缓凝剂ＢＣＲ一２６０Ｉ 性能评价及现场试验

表２缓凝剂ＢＣＲ－２６０Ｌ的抗盐性能

Ｔａｂｌｅ ２ Ｓａｌｔ－ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｒｅｔａｒｄｅｒ ＢＣＲ－２６０Ｌ

害 水泥浆配方 含盐量， 稠 过

注：测试条件为１２０℃，７０ ＭＰａ。

２００

ｌ８Ｏ

１６Ｏ

１４０

１２０

凸＿

１００

＼

骧８Ｏ

出

６０

４０

２Ｏ

Ｏ

Ｂｄ苫＼ 骥坦 ∞如

图３配方１２水泥浆在１２０℃时稠化曲线

Ｆｉｇ．３ Ｔｈｅ ｔｈｉｃｋｅｎｉｎｇ ｃｕｒｖｅ ｏｆ ｓｌｕｒｒｙ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｆｏｒｍｕｌａ １２

ａｔ １２０℃

２．３大温差条件下水泥石强度评价

在７Ｏ℃下采用胶凝强度分析仪测试了按配方

５，６，１０和１２配制的水泥浆形成水泥石的强度及配

方１０的静胶凝强度发展曲线，结果见表３和图４。

在１００℃下测试了按配方７配制的水泥浆形成水泥

石的强度，结果见表３。由表３和图４可以看出，加

入缓凝剂ＢＣＲ一２６０Ｌ的水泥浆在大温差条件下强

度发展良好，没有出现超缓凝、长期不凝的现象，对

水泥石后期强度发展没有明显影响，可以解决长封

固段顶部水泥浆长时间不凝的问题。

表３大温差条件下水泥石强度

Ｔａｂｌｅ ３ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｓｅｔ ｃｅｍｅｎｔ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｈｕｇｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ

ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ

水泥石强度／ＭＰａ

水泥浆配方

１０Ｏ

５Ｏ

９Ｏ ４５

８Ｏ

４０

７Ｏ

３５

６０

皇３０

５０ ２５

４Ｏ

出２Ｏ

３Ｏ

１５

２Ｏ １０

ｌＯ ５

０ Ｏ

图４配方１０水泥浆在７０℃时静胶凝强度发展曲线

Ｆｉｇ．４ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｃｕｒｖｅ ｏｆ ｓｌｕｒｒｙ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｆｏｒ—

ｍｕｌａ １１ ａｔ ７０ ｏｃ

３现场试验

ＬＧ地区６２井￣ｐ１６８．３ ｍｍ尾管固井时应用了

新型缓凝剂ＢＣＲ一２６０Ｌ。该井尾管固井一次封固段

长约３ ０００ ｍ，循环温度１２６ ｏＣ，喇叭口静止温度为

８０℃。设计采用三凝加砂加重水泥浆一次性正注

尾管固井工艺，水泥浆密度２．３０ ｋｇ／Ｌ。固井前分

别采用ＨＲ和ＢＣＲ一２６０Ｌ作缓凝剂配制领浆，测试

其在１２６ ｏＣ下的稠化曲线和８Ｏ℃下的静胶凝曲线，

结果见图５ ８。从稠化曲线（图５和图７）上看，两者

没有明显差异，但从在水泥浆顶部静止温度８０℃时

静胶凝强度曲线（图６和图８）可以发现：采用ＢＣＲ一

２６０Ｌ作缓凝剂时，领浆在８０℃时４８ ｈ强度达到６

ＭＰａ，７２ ｈ强度达到１Ｏ ＭＰａ，水泥浆的抗压强度能

达到设计要求；而采用缓凝剂ＨＲ时，７５ ｈ水泥浆

没有硬化。因此，选用ＢＣＲ一２６０Ｌ作缓凝剂。该井

尾管固井施工顺利，测井显示，固井质量合格段占

２００

１８Ｏ

１６Ｏ

１４０

１２０

羔

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＼

赠

Ｒ

８Ｏ

出

６０

４０

２Ｏ

０

１２Ｏ ２４０ ３６０ ４８０

时间／ｍｉｎ

图５ ＢＣＲ－２６０Ｌ领浆在１２６℃时的稠化曲线

Ｆｉｇ．５ Ｔｈｅ ｔｈｉｃｋｅｎｉｎｇ ｃｕｒｖｅ ｏｆ ＢＣＲ－２６０Ｌ ｐｉｌｏｔ ｓｌｕｒｒｙ ａｔ １２６ ｏｃ

ｉ

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５８? 石 油 钻 探 技 术 ２Ｏ１２年３月

蚰如加 ∞如０

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５Ｏ

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４５

苫＼艇辑出

８Ｏ ４０

７０

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５０

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２０

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０ ０

时间／ｈ

图６ ＢＣＲ－２６０Ｌ领浆在８０℃时的静胶凝强度发展曲线

Ｆｉｇ，．６ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｃａｌ ｖｅ ｏｆ ＢＣＲ一２６０Ｌ ｐｉｌｏｔ

ｓｌｕｒｒｙ ａｔ ８０℃

３００ ３００ ｌＯＯ

２７０ ２７０ ９０

２４０ ８Ｏ

２４０

２１Ｏ

２１Ｏ

７０

６０

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Ｒ

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出

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３Ｏ

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１２０ ２４０ ３６０ ４８０

时间／ｍｉｎ

图７ ＨＲ领浆在１２６ ｏＣ时的稠化曲线

Ｆｉｇ．７ Ｔｈｅ ｔｈｉｃｋｅｎｉｎｇ ｃｕｒｖｅ ｏｆ ＨＲ ｐｉｌｏｔ ｓｌｕｒｒｙ ａｔ １２６ ｏＣ

１０Ｏ

９０

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５０

赠４０

３０

２０

１Ｏ

０

时间／ｈ

图８ ＨＲ领浆在８０℃时的静胶凝强度发展曲线

Ｆｉ晷８ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｃｌｌ￣￣ｅ ｏｆ ＨＲ ｐｉ ｓｌｕｒｒｙ ａｔ舳℃

８３．２ ，优质段占４８．９ 。试气获日产９８．２２×

１０ ｍ。的高产工业气流，无阻流量达７５９．１８×１０

ＩＴＩ。／ｄ。

４结论

苫＼ 秘出

１）加入缓凝剂ＢＣＲ一２６０Ｌ的水泥浆在高温大

温差条件下强度发展良好，不会出现超缓凝现象，可

解决深井、超深井固井顶部超缓凝难题。

２）缓凝剂ＢＣＲ一２６０Ｌ适用于７０～１８０℃的温

度范围，超越了常用缓凝剂的适用温度范围。

３）缓凝剂ＢＣＲ一２６０Ｌ在高温下的缓凝性能优

良，水泥浆加入缓凝剂ＢＣＲ一２６０Ｌ后流动性好，顶

部强度发展快，可满足深井开发对油井水泥缓凝剂

的要求，应用前景广阔。

参考文献

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