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根据勘探开发需要,塔里木油田逐步简化井身结构,带来了低压易漏长封固段大温差固井难题。一次性封固段达6000m,固井过程中容易出现漏失,项部水泥浆抗压强度发展缓慢等问题,严重影响固井质量。因此研发一套高温大温差密度水泥浆体系对提高固井质量,保证油气井安全具有重要意义。针对高温大温差低密度水泥浆体系面临的高温沉降稳定性差和顶部抗压强度发展缓慢难题,本文从研究材料的物理化学特性出发,以颗粒级配理论为基础,优选出高性能漂珠和微硅作为外掺料,并适当降低水泥浆液固比,优化材料组配。不仅获得了较低的水泥浆密度,还提高了浆体中胶凝组分含量,对稳定性、抗压强度以及水泥石致密性均有改善作用。并选用悬浮稳定剂解决了低密度水泥浆体系沉降稳定性难题。通过优选对抗压强度发展影响较小的缓凝剂、降失水剂与配套早强剂,保证了水泥浆在满足稠化时间要求条件下具有较高的早期抗压强度。论文还对水泥浆的工程性能以及水泥石后期抗压强度、渗透率及微观结构特点等进行了研究。最后,进行了高温大温差低密度水泥浆体系现场固井实践。论文成功研发出一套密度1.20～1.40g/cm3,能够满足井底温度100～140℃,温差70-120℃的高温大温差低密度水泥浆体系。该体系具有沉降稳定性和流变性良好,API失水低,稠化时间易于调节,综合性能良好的特点。对水泥浆从环空返到地面过程模拟表明,该低密度水泥浆抗压强度达到设计要求。水泥石后期抗压强度稳定,内部结构致密,渗透率和体积收缩小,与套管胶结良好,能够起到有效封隔地层和保护套管的作用。高温大温差低密度水泥浆体系在中古52井和中古514井得到了成功应用,其中中古52井固井质量优良率达96%。该体系有效防止了固井漏失和油气水窜,提高了低压易漏长封固段大温差固井质量,为节约钻井成本,提高油气勘探开发效益提供了技术支撑。