纳米液硅防窜水泥浆体系性能研究及应用

作者：魏浩光

来源：科技和产业, 2022, 22(04): 385-388.

• 纳米液硅
• 防窜
• 水泥石性能
• 水化收缩
• 固井应用

在石油工程领域，近几年国内新兴起纳米液硅水泥浆体系。系统性地研究了该水泥浆体系以流态、塑态、固态存在时的各项关键性能。纳米液硅颗粒尺度小，比表面积大，具有增黏提切作用，水泥浆体系以流态存在时比普通水泥浆体系具有更好的基础性能，幂律指数为0.69,稠度系数为0.45 Pa·sn,API失水36 mL,无自由液，无沉降现象。纳米液硅颗粒的堵塞作用与促凝作用提升水泥浆体系向塑态转变时的防窜性能，气窜因子SPN值为1.3,比普通水泥浆体系低62.9%,静胶凝强度由48 Pa发展至240 Pa的时间为7 min,模拟实验中无窜流现象发生。纳米液硅颗粒能增加水泥石致密性，并参与水泥水化反应修复水泥石内部微裂隙、微缺陷，固态水泥石力学性能也明显优于普通水泥石。纳米液硅加量15%,龄期7 d时的水泥石弹性模量为8.3 GPa,降低幅度为38.9%,水泥石强度为53 MPa,提高幅度为35.9%,渗透率为0.007×10-3μm2,比普通水泥石降低90.9%。纳米颗粒具有限位支撑作用，纳米液硅水泥浆体系转变为塑态、固态后具有更低的水化收缩率，分别为1.26%、0.34%。最后，介绍了纳米液硅水泥浆体系在顺北油田的应用情况，累计应用153井次，平均固井优良率为91.7%,主要解决了产层套管固井的桑塔木高压水层与辉绿岩盐水层窜流难题。

• 单位
  中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院