2024年4月26日发(作者：宓永怡)
高温下g级油井水泥强度的衰退及合理硅砂
加量
高温油井水泥强度衰退研究及合理加量技术
1研究背景
随着国家对油气资源开发开放的不断扩大，高温油气田的开发也
日益火爆，油井井眼建设中的水泥环和水泥拌和料的强度要求也日趋
高涨，越来越多的高温井下深度覆盖、层位低、热量强，这对高温油
井水泥的强度提出了较高的要求，而根据有关资料说明，随着温度的
上升，水泥的强度会逐渐衰减，因此，如何使水泥强度能够得到保
证，研究高温油井水泥强度衰退特征和合理硅砂加量技术变得尤为重
要。
2温度对水泥性能的影响
水泥熟化期间，温度是决定水泥熟化速度、终期强度等力学性能
的重要因素之一，温度升高能够加快水泥熟化速度，但也会引发水泥
的强度衰退，其原因是水泥水化反应受温度影响，温度太高会显著加
快反应速率，从而加快水化，从而减弱水泥界面的黏结力，使得水泥
的抗压强度受到影响。
3研究方案
为了解决高温油井水泥强度衰退特征及合理硅砂加量技术，我们
采用拉曼时间分辨光谱（Raman-TDS）和小圆柱压榨实验，以S95硅砂
泥的例子进行实验，分别在20℃、80℃、120℃、150℃、180℃下测量
拌和料的抗压强度，拉曼时间分辨光谱（Raman-TDS）对拌和料的熟化
进程进行实时分析，确定拌和料的熟化动力学及最佳使用期，建立S95
硅砂泥拌和料的熟化动力学模型。
4实验结果
实验结果表明，随着温度的增加，S95硅砂泥的抗压强度有一定的
衰减趋势，温度升高40℃抗压强度平均衰减0.85Mpa，当温度超过
120℃时，抗压强度平均衰减较快，温度升高40度抗压强度衰减
1.6Mpa。拉曼时间分辨光谱（Raman-TDS）分析结果表明，温度升高能
加快水泥拌和料的发展速度，当温度超过120℃时，水泥拌和料的发展
进程时间缩短20%。
5结论
温度升高可以加快水泥熟化进程，但会造成水泥抗压强度的衰
减，当温度超过120℃时的抗压强度衰减较快，从而影响水泥和硅砂加
量技术的合理性，此时应当采用合理量硅砂、5%~7%改善水泥强度，从
而保证高温油井水泥环相关力学性能达标。
2024年4月26日发(作者：宓永怡)
高温下g级油井水泥强度的衰退及合理硅砂
加量
高温油井水泥强度衰退研究及合理加量技术
1研究背景
随着国家对油气资源开发开放的不断扩大，高温油气田的开发也
日益火爆，油井井眼建设中的水泥环和水泥拌和料的强度要求也日趋
高涨，越来越多的高温井下深度覆盖、层位低、热量强，这对高温油
井水泥的强度提出了较高的要求，而根据有关资料说明，随着温度的
上升，水泥的强度会逐渐衰减，因此，如何使水泥强度能够得到保
证，研究高温油井水泥强度衰退特征和合理硅砂加量技术变得尤为重
要。
2温度对水泥性能的影响
水泥熟化期间，温度是决定水泥熟化速度、终期强度等力学性能
的重要因素之一，温度升高能够加快水泥熟化速度，但也会引发水泥
的强度衰退，其原因是水泥水化反应受温度影响，温度太高会显著加
快反应速率，从而加快水化，从而减弱水泥界面的黏结力，使得水泥
的抗压强度受到影响。
3研究方案
为了解决高温油井水泥强度衰退特征及合理硅砂加量技术，我们
采用拉曼时间分辨光谱（Raman-TDS）和小圆柱压榨实验，以S95硅砂
泥的例子进行实验，分别在20℃、80℃、120℃、150℃、180℃下测量
拌和料的抗压强度，拉曼时间分辨光谱（Raman-TDS）对拌和料的熟化
进程进行实时分析，确定拌和料的熟化动力学及最佳使用期，建立S95
硅砂泥拌和料的熟化动力学模型。
4实验结果
实验结果表明，随着温度的增加，S95硅砂泥的抗压强度有一定的
衰减趋势，温度升高40℃抗压强度平均衰减0.85Mpa，当温度超过
120℃时，抗压强度平均衰减较快，温度升高40度抗压强度衰减
1.6Mpa。拉曼时间分辨光谱（Raman-TDS）分析结果表明，温度升高能
加快水泥拌和料的发展速度，当温度超过120℃时，水泥拌和料的发展
进程时间缩短20%。
5结论
温度升高可以加快水泥熟化进程，但会造成水泥抗压强度的衰
减，当温度超过120℃时的抗压强度衰减较快，从而影响水泥和硅砂加
量技术的合理性，此时应当采用合理量硅砂、5%~7%改善水泥强度，从
而保证高温油井水泥环相关力学性能达标。