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吉林油田長嶺氣田屬于深層、高產、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腐蝕材料優選困難等技術難題，固井質量難以保證。為提高長期固井質量，吉林油田鉆井院開展了含二氧化碳氣井防腐固井相關技術難題研究工作，優化井身結構和固井工藝，優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。

認清腐蝕機理

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

明確評價方法

目前用于評價抗CO2腐蝕固井材料性能的評價參數主要有緩蝕系數、碳化深度、滲透率和孔結構。由于目前對固井用抗CO2腐蝕材料的研究相對較少，所以相關的評價方法較單一，且不規范、不統一。如哈里伯頓公司用重量損失評價水泥石的抗腐蝕性能，斯倫貝謝公司用抗壓強度評價水泥石的防腐性能，都不能全面評價材料的抗腐蝕性能。

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

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

精心研發防腐材料

為了提高含CO2深層天然氣井水平井和分支井固井質量，解決高溫高壓條件下漏失、氣竄、腐蝕和環空帶壓等問題，吉林油田鉆井院承擔了中石油“防CO2腐蝕固井技術”重大專項研究工作，在2007～2008年取得防腐機理、防腐途徑、評價方法、實驗儀器、性能評價等方面的成果基礎上，研究開發了F11F防CO2腐蝕固井材料和水泥漿體系，防腐性能評價良好。新研發的F11F防腐固井材料能夠降低水泥石滲透率、增加抗壓強度、提高水泥漿的防腐性能，在超高溫條件下水泥漿高溫穩定性能良好，稠度不低于10Bc，失水量小于50ml，抗壓強度40MPa。

針對水泥漿和水泥石體積收縮產生環空間隙，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階段保持穩定的體積膨脹，防竄性能優良。該項技術已經形成（WD-L和WD-H）兩種中高溫防竄劑，全面應用在水平井和天然氣井目的層固井，固井質量取得了重大進展。

F11F防腐防竄水泥漿體系在長嶺地區進行了首次現場試驗，現已大規模推廣應用，截至目前共應用19口井，生產套管固井質量合格段達到82.91%，優質段達到67.53%。

性能優異 適用性強

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度、滲透性、碳化深度和緩蝕系數為主的評價方法，目前能夠滿足腐蝕評價。

抗CO2腐蝕高溫水泥漿體系具有微膨脹、低濾失、低滲透、短過渡和高強度等抗蝕防竄特點，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氣井固井防竄技術要求。

防腐蝕水泥漿體系具有優異的能抗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，可根據油氣田地層溫度和腐蝕環境（CO2分壓和濕度）調整其配方，獲得更佳的防腐蝕效果。