现场测井资料显示,塔中区块碎屑岩层中油层和干层固井质量良好,水层固井质量差。渤海钻探有限公司在塔中区块采用了防窜性能优良的固井水泥浆体系,并对固井施工程序严格把控,但是水层固井质量问题仍然存在。在水层中,井壁界面处的水泥浆受地层水侵入严重,根据现场调研,了解到塔里木盆地的地层水矿化度较高,离子种类复杂,因此,推测地层水组分对现场水泥浆性能影响可能是水层固井质量差的原因之一。本文对塔中碎屑岩层存在固井质量问题的主要三个水层进行现场取样,然后进行ICP成分分析和滴定测试;然后进行地层水与现场水泥浆体系配伍性实验,测试地层水配浆的水泥浆浆体的流变性、稠化时间、防窜性、沉降稳定性和水泥浆硬化后的性能,并对地层水离子种类进行单因素实验研究,结合IR、XRD和SEM分析地层水对水泥浆的微观影响,找出降低固井质量的原因;针对地层水对水泥浆性能的影响,从现场水泥浆体系的外加剂着手探究,对现场水泥浆体系进行优化;并对优化后水泥浆体系进行基本性能测试;为了使优化后水泥浆体系满足现场固井要求,对优化后水泥浆体系进行现场适应性研究。地层水分析结果显示石炭系CⅠ、CⅢ和志留系S的地层水矿化度在10⁵mg/L左右,Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Sr²⁺、Cl^—含量较高,不含酸性气体。与去离子水配浆对比,地层水配浆的水泥浆浆体的流变性变化明显,对固井顶替效率造成较大影响,导致固井质量差。单因素实验表明,地层水中过高的镁离子含量是导致水泥浆增稠增粘的主要原因,这主要是因为镁离子与降失水剂BCG不配伍,IR分析表明造成该现象的微观原因是降失水剂BCG中羧酸基含量较高,羧酸与镁离子螯合形成网架结构,束缚了水泥浆的自由水。为此,优选出羧酸基含量较低的降失水剂BXF以及配套的分散剂BCD-210L,使浆体流变性得到改善,且优化后水泥浆体系基本性能良好,与现场钻井液及隔离液相容性良好,满足现场固井施工要求。