目前国内许多油田已进入开发中后期,开采强度不断增大,井下工况更加复杂,迫切需要解决影响固井水泥界面胶结和层间分隔质量的各种问题。常规油井水泥抵抗破坏的性能较差,不能很好满足水泥环抗冲击振动以及射孔、压裂等各种变形破坏的要求,这在一定程度上限制了小间隙、大位移、定向与水平井等特殊钻井工艺技术的发展,也制约了后期压裂、酸化等诸多开发工艺措施的实施。 具有多种效能于一体,并适合复杂结构井固井的油井水泥浆体系在国内研究较少,缺乏兼顾液态性能与失重、防窜、二界面胶结以及特殊井工艺技术对凝固水泥石耐久性能的要求,难以满足复杂结构井及特殊地层固井需要,且在应用上有外加剂种类繁多,性能调节不易、设计工作量大、水质适应性差、耐腐蚀能力低、作业装备要求与成本高等缺点;而跨国服务公司出于多种原因对此进行技术垄断,一般只公布应用效果而不公布研究结果。 为打破国外技术封锁,本文运用系统工程整体原理为指导思想,综合运用表面活性剂技术、外加剂复配技术以及水泥石物相微观分析测试技术,研究了国产SBR对不同体系的水泥石力学性能的影响,实验结果表明,在国产SBR适当加量下的油井水泥浆综合工程性能可满足现场作业施工要求,具有防窜、直角稠化、高流变、低失水、零自由水等特点,并能有效提高油井水泥石耐腐蚀、抗冲击振动破碎以及凝结后具有较强柔韧性和力学形变能力,有助于水泥环在后续施工过程中维持长期有效层间封隔。本文还探讨了胶乳降失水、防窜和改善水泥石性能的作用机理,对于研究开发和现场应用胶乳油井水泥浆体系具有较好的指导作用。本文的完成,有助于为解决分支井固井、小间隙固井薄水泥环抗冲击振动能力不足,在后续施工中易破碎而导致层间互窜的问题提供参考,新型材料体系的开发研究必将为分支井、小井眼、大位移井及老井侧钻技术在国内的推广应用提供新的技术支持,对提高常规井固井质量、延长其开采寿命也有积极的推动作用。