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吉林油田長嶺氣田屬于深層、高產(chǎn)、高溫、高壓、高含CO2的長井段碳酸鹽巖氣藏。含CO2井固井面臨井深，溫度高、多層油氣，存在易漏失氣竄、封固段長、溫差大、高含CO2、易腐蝕、抗CO2腐蝕材料優(yōu)選困難等技術(shù)難題，固井質(zhì)量難以保證。為提高長期固井質(zhì)量，吉林油田鉆井院開展了含二氧化碳?xì)饩栏叹嚓P(guān)技術(shù)難題研究工作，優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)和固井工藝，優(yōu)選防腐固井材料及水泥漿體系，形成了深層天然氣井固井配套工藝技術(shù)。

認(rèn)清腐蝕機(jī)理

CO2對水泥石的腐蝕程度取決于CO2分壓和相對濕度，腐蝕機(jī)理主要為淋濾、溶蝕、碳化收縮和高礦化度地層水協(xié)同作用，具體表現(xiàn)為：CO2與水泥石表面的堿性物質(zhì)反應(yīng)，降低其PH值，使水泥石表面疏松，為酸性氣體進(jìn)入水泥石中提供通道；CO2與水泥石中熟料礦物的水化產(chǎn)物反應(yīng)，生成非膠凝性產(chǎn)物，降低水泥石的抗壓強(qiáng)度和致密性，增加水泥石的滲透率。

明確評價(jià)方法

目前用于評價(jià)抗CO2腐蝕固井材料性能的評價(jià)參數(shù)主要有緩蝕系數(shù)、碳化深度、滲透率和孔結(jié)構(gòu)。由于目前對固井用抗CO2腐蝕材料的研究相對較少，所以相關(guān)的評價(jià)方法較單一，且不規(guī)范、不統(tǒng)一。如哈里伯頓公司用重量損失評價(jià)水泥石的抗腐蝕性能，斯倫貝謝公司用抗壓強(qiáng)度評價(jià)水泥石的防腐性能，都不能全面評價(jià)材料的抗腐蝕性能。

緩蝕指數(shù) 緩蝕指（系）數(shù)指腐蝕一定齡期后水泥石抗壓強(qiáng)度與腐蝕前抗壓強(qiáng)度之比。CO2與水泥石中的水化產(chǎn)物反應(yīng)，生成非膠凝性產(chǎn)物，降低水泥石的抗壓強(qiáng)度。CO2氣體對水泥石的腐蝕程度與氣體濃度（或分壓）和腐蝕時(shí)間密切相關(guān)，一般氣體濃度（或分壓）較低和腐蝕時(shí)間較短，其腐蝕程度較低，水泥石只有表面受到碳化，內(nèi)部結(jié)構(gòu)仍較致密，所以抗壓強(qiáng)度很難有顯著變化。隨著腐蝕程度加深，水泥石內(nèi)部受到碳化，抗壓強(qiáng)度顯著降低。

滲透率 滲透率是指單位時(shí)間內(nèi)液體通過材料的流量，孔結(jié)構(gòu)是表征水泥石連通孔數(shù)量的參數(shù)。由于在腐蝕前期CO2與水泥石中的Ca（OH）2反應(yīng)生產(chǎn)CaCO3，填充水泥石自身孔隙，所以滲透率和總孔隙率變小；隨著腐蝕不斷進(jìn)行，水泥石內(nèi)部結(jié)構(gòu)變得疏松，其滲透率會和總孔隙率變大；故滲透率和孔結(jié)構(gòu)比較適用于評價(jià)水泥石較低腐蝕程度，腐蝕程度較高時(shí)只能作為輔助評價(jià)手段。

精心研發(fā)防腐材料

為了提高含CO2深層天然氣井水平井和分支井固井質(zhì)量，解決高溫高壓條件下漏失、氣竄、腐蝕和環(huán)空帶壓等問題，吉林油田鉆井院承擔(dān)了中石油“防CO2腐蝕固井技術(shù)”重大專項(xiàng)研究工作，在2007～2008年取得防腐機(jī)理、防腐途徑、評價(jià)方法、實(shí)驗(yàn)儀器、性能評價(jià)等方面的成果基礎(chǔ)上，研究開發(fā)了F11F防CO2腐蝕固井材料和水泥漿體系，防腐性能評價(jià)良好。新研發(fā)的F11F防腐固井材料能夠降低水泥石滲透率、增加抗壓強(qiáng)度、提高水泥漿的防腐性能，在超高溫條件下水泥漿高溫穩(wěn)定性能良好，稠度不低于10Bc，失水量小于50ml，抗壓強(qiáng)度40MPa。

針對水泥漿和水泥石體積收縮產(chǎn)生環(huán)空間隙，給油氣水提供竄流通道，造成井口帶壓的問題，在天然氣井固井方面研究應(yīng)用了具有雙膨脹性能的晶體微膨脹水泥漿，可在水化和硬化兩個(gè)階段保持穩(wěn)定的體積膨脹，防竄性能優(yōu)良。該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)形成（WD-L和WD-H）兩種中高溫防竄劑，全面應(yīng)用在水平井和天然氣井目的層固井，固井質(zhì)量取得了重大進(jìn)展。

F11F防腐防竄水泥漿體系在長嶺地區(qū)進(jìn)行了首次現(xiàn)場試驗(yàn)，現(xiàn)已大規(guī)模推廣應(yīng)用，截至目前共應(yīng)用19口井，生產(chǎn)套管固井質(zhì)量合格段達(dá)到82.91%，優(yōu)質(zhì)段達(dá)到67.53%。

性能優(yōu)異 適用性強(qiáng)

以抗CO2腐蝕材料F11F為主,適合吉林油田氣井固井防竄的抗CO2腐蝕高溫水泥漿體系，與國內(nèi)其它抗CO2腐蝕高溫水泥漿體系相比，抗腐蝕性能更為突出。

確定了水泥石抗壓強(qiáng)度、滲透性、碳化深度和緩蝕系數(shù)為主的評價(jià)方法，目前能夠滿足腐蝕評價(jià)。

抗CO2腐蝕高溫水泥漿體系具有微膨脹、低濾失、低滲透、短過渡和高強(qiáng)度等抗蝕防竄特點(diǎn)，可有效保證水泥漿在富含CO2氣層的密封性能，其綜合性能滿足富含CO2氣井固井防竄技術(shù)要求。

防腐蝕水泥漿體系具有優(yōu)異的能抗CO2腐蝕性能，且其工程性能也需滿足不同地層固井施工的要求，可根據(jù)油氣田地層溫度和腐蝕環(huán)境（CO2分壓和濕度）調(diào)整其配方，獲得更佳的防腐蝕效果。