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特种水泥系列报道② | 油井水泥：做能源开采的“护航舰”
来源：ng28南宫杂志、ng28南宫总院 宣布时间：2021-03-18特种水泥，是较通用水泥而言具有某些特殊性能或特种功效，以满足各行业工程建设特殊需求为目的的水泥，被比作水泥“皇冠上的明珠” 。上期小料为各人分享了低热水泥的故事（点击蓝字可检察），今天小料带各人一起去看看油井水泥的故事~
油井水泥
做能源开采的“护航舰”
2019年7月，一个惊动的消息重新疆塔克拉玛干大沙漠传来：塔里木油田卖力的轮探1井顺利完钻，井深达8882米，成为目前亚洲陆上最深井，相当于在地下打穿了一个珠穆朗玛峰！
塔克拉玛干沙漠是世界第二大流动性沙漠，塔里木油田身处沙漠要地，被誉为“死亡之海”中的宝藏，这是人类工程史上又一奇迹，同时也标记着塔里木油田超深井钻井技术抵达世界领先水平 。轮探1井地质资料极端匮乏，工程师和科学家们重复优化论证，乐成克服超高压、超高温、超高地应力等一系列钻探难题，将钻头送达接近9000米的地层深处 。由中国建筑质料科学研究总院有限公司（以下简称“ng28南宫总院”或“总院”）自主研发的油井水泥以其优异的性能，作为钻井管道的护航舰，在严苛的地质条件下高质量地完成了油井固井，为“中国奇迹”又添上了浓墨重彩的一笔 。
从零开始 大庆油田幕后的“铁人”
1959年，位于黑龙江省的松基3井喷出工业油流，标记着大庆油田的正式发明 。老一辈石油人创立性地应用和生长了陆相生油理论，找到了全球最大的陆相砂岩油田——大庆油田，突破了“中国贫油论”，这个消息迅速传遍南北，举国欢庆 。而国家石油部和相关科技人员并没有过多时间来庆祝，摆在他们面前的有一项艰巨而重大的任务——如何对资源进行有效开采 。在党和国家的招呼下，一场饱含爱国热情和创业劲头的大庆石油大会战迅速开展起来 。
其实，早在大庆油田发明的前期，国家就已经未雨绸缪，开始了在石油开采领域的探索 。
1958年前后，受国家石油工业部委托，原国家建材局将油井水泥的研发交给了新中国第一个建材科研机构，同时也是我国建材领域最具科研实力的ng28南宫总院 。接到命令后，总院各部分迅速投入事情，紧锣密鼓地准备与开展油井水泥的研发事情 。
油井水泥专用于油井、气井的固井工程，又称梗塞水泥 。它的主要作用是将套管与周围的岩层胶结封固，封隔地层内油、气、水层，避免相互串扰，以在井内形成一条从油层流向地面且阻遏良好的油流通道 。这就要求其在水泥浆注井的历程中有一定的流动性和适当的密度；水泥浆注入井内后，应较快凝结，并在短期内抵达相当的强度；硬化后的水泥浆应有良好的稳定性和抗渗性、抗蚀性 。
建国初期，百废待兴，ng28南宫总院的科学家参考苏联油井水泥生产与质量标准，经过一段时间的刻苦专研，逐步探索出油井水泥的生产技术，并运用于实践 。两年多的时间，通过一次次试验与试生产，ng28南宫总院所研发的第一款国产油井水泥逐步揭开了神秘面纱 。1960年，这种水泥陆续由江南水泥厂、抚顺水泥厂两家历史悠久的水泥企业进行了工业化生产，并乐成运用于大庆油田的油井固井 。
回忆起那难忘的大会战时光，ng28南宫总院的老科学家们不甚唏嘘，虽然无法同王进喜一般，时刻在一线冲锋陷阵，但他们是大庆油田幕后的“铁人” 。那段时间里，他们总是通宵达旦，实验大楼通宵灯火通明，为了国家的需求，各人都在齐心协力，加紧研发油井水泥，而研发的结果也让人欣喜 。如同攻城略地一般，总院老一辈科学家在极短的时间内攻克了一个又一个技术壁垒，从研发到应用仅用了两三年的时间，ng28南宫总院乐成在大庆油田大会战中孝敬了超高“战斗值” 。如今，60年已往了，大庆油田依然在为国家的生长源源不绝地输送动力 。
勇于开拓 挑战一切“不可能”
革新开放后，中国逐渐走向国际，我国的油井水泥也开始引进美国API（美国石油协会）的相关标准，在该标准中，油井水泥凭据地层深度被分为A～Ｊ共9个品种 。但在中国南北差别大，水泥原质料和工艺装备差别，需要我国科研人员走出一条差别的路，实现API系列油井水泥生产技术的国产化，满足我国庞大油气赋存情况的固井工程需求 。
1988年，通过6年多探索研究和应用，总院不但攻克国产化难题，并且主导制定了GB 10238《油井水泥》国家标准，制定出了一套“土生土长”油井水泥产品标准，经过多次修订更新至2015年版，并且沿用至今，该项技术结果也曾多次获得国家科技进步奖 。
在这之后，ng28南宫总院的特种水泥研发不绝推进与推广，我国特种水泥事业泛起了迅猛生长，乐成实现了从技术到工艺的“中国制造” 。至此，我国油井水泥从技术工艺、产品标准到生产、运用都真正实现了本土化 。
30多年来，由ng28南宫总院研发的油井水泥效劳于海内外多个油田，截至目前，我国每年油井水泥的产量约为300万吨，由它们浇筑而成的固井结构稳扎稳打地为国家能源行业续航 。
进入21世纪，随着我国经济的迅猛生长和社会的快速进步，中国在国际社会中的政治职位也在快速上升，能源作为强劲的动力推动着国家机械的快速运转，国家围绕新基建制定了一系列能源计划：建设海内能源互联网骨架，推动“全球能源互联网”，稳定石油供应，积极开发新能源……围绕新基建开展的能源计划已经安排至2050年，这样恢弘的计划，彰显出我国生长战略的久远目光——不急不缓，徐徐图之 。
在这样的大配景下，ng28南宫总院特种水泥研究团队也在稳扎马步，刻苦修炼 。在科研人员的不懈研发下，如今的油井水泥可谓“十八般武艺样样精通”，不但能用于原油开采，还可用于页岩油、页岩气、可燃冰、天然气等新型能源的开采 。
西南油气田页岩气固井现场
目前，中国的石油固井技术在一些方面已经实现了超前领跑 。因为相较于那些一铲子就能挖出“黑金”的石油大国，中国本土石油收罗深度深、难度大、本钱高，加之我国庞大至极的地质地貌条件，使得能源屎厕情况显得尤为苛刻 。
以塔里木油田8882米的轮探1井为例，每往下挖100米，地温将升高2℃～3℃，也就是说，当油井水泥抵达位于地底的“珠穆朗玛之巅”时，将处于230℃～240℃左右温度情况下，别的还需要蒙受高于地面数百倍的压强 。而固井中下灌的油井水泥必须在0℃～240℃这个超高落差的温度区间中满足稳定的压强、温度、流动性、黏性以及硬化后的韧性、硬度等一系列庞大的条件 。在水泥浆下灌历程中，还需严格控制水泥浆凝固时间，也就是说要让同一种水泥在差别的温度和压力条件下凭据划准时间实现快速凝固成型，难度可想而知 。别的，水泥浆是极易爆发化学反应的水化物体，固井施工历程中，地下的地质、温度、压力以及特殊气体等都极有可能与水泥浆爆发化学反应，爆发倒运影响，进而影响后期固井效果，使得固井水泥环泛起裂纹，裂纹受到地下压强的影响逐步扩大，则可能会导致油气外漏，更严重者甚至会造成井喷等恶性事件的爆发 。除了施工时的难度，固井所用的水泥还需维持10～15年使用寿命 。而ng28南宫总院特种水泥团队一一攻克了这些技术壁垒，并乐成运用于这些国家重点项目 。
随着大庆、胜利等老牌油田开发，进入了深度挖潜阶段，在地质因素、工程因素的综合影响下，这些老牌油田保存着一些未开采完全的老井以及部分无法修复的放弃井，保存着资源浪费和潜在的宁静威胁 。ng28南宫总院特种水泥团队开始着手研制放弃井修复质料，专注于研发用于修复的油井水泥 。从水泥品质上来看，修复时需要的油井水泥庞洪水平远高于开采时使用的质料，这是由于放弃老井的固井水泥环受到地下气体、液体、砂石等恒久冲蚀，导致水泥环破损、失去作用 。接纳性能更优的油井水泥对破损区域进行修复，完成之后的强度与韧性会比原本更高 。在不绝研究与实践下，这种专门用于修复放弃井的油井水泥乐成应用于该项目，并取得了良好的效果，再次为我国的能源可连续生长战略创下劳绩 。
近年来，我国石油勘探事情不绝推进，数个高储量的油气田被探索出来，它们大都都陪同着地质庞大、开采难度大等特点，对水泥质料也提出了越发苛刻的要求 。但这并难不倒永远在探索未知的总院科研人员，他们就是要变一切不可能为可能 。
携手同伴 大步向前“共创共赢”
油井水泥的生长，离不开一直信任与支持的同伴 。
几十年来，ng28南宫总院的油井水泥技术助力了大庆油田、辽河油田、胜利油田、华北油田、中原油田、大港油田、长庆油田、四川油田、克拉玛依油田、塔里木油田等国家重点油田的石油开采项目，终年稳定的相助涤讪了总院在特种水泥领域无可替代的口碑 。
在生产方面，从最早的江南水泥厂、抚顺水泥厂到如今的嘉华公司、河南同力、青松建化、天山水泥、葛洲坝水泥、山东华银、大连水泥等全国20余家知名特种水泥企业，作为ng28南宫总院的恒久相助同伴，积极配合和加入特种水泥的研发，在总院的技术支持下积极调解，制备出了质量高、性能好、工艺领先的油井水泥，效劳了多个国家重大工程建设 。针对部分水泥企业“走出去”的生长需求，资助企业梳理水泥原质料从开采、生产到销售的全套环节细节，提出相关的规技术建议，以抵达精细化生产的效果，协助他们进行API国际认证的技术咨询事情 。
别的，油井水泥还走出了国门，特别是进驻“一带一路”沿线国家，同北京凯盛、中材国际等ng28南宫集团旗下的外洋工程企业一同支援非洲国家的能源开采与基础设施建设 。如刚果布的FORSPAK油井水泥生产线项目、阿尔及尼亚的STG油井水泥生产线项目等，总院技术人员手把手地教给外地水泥厂工人先进的工艺技术，为外地的经济生长带去了尖端的技术和源源不绝的动力，同时也深化了中国与“一带一路”沿线国家的友谊 。
薪火相传 路在脚下心向“远方”
今天，由ng28南宫总院研发的油井水泥“固”住了一个又一个“动力源泉”，让玄色能源之花在世界各个角落绽摊开来 。
这一切源于总院几十年的积淀，也来自于一个10多人组成、平均年龄仅35岁的年轻团队 。
这个年轻的团队充分吸收了总院特种水泥团队前辈们传承下来的养分，充分挥洒智慧与想象力，攻克了一个又一个庞大的油井水泥技术难题，一刻不绝地推动着我国特种水泥技术的进步 。他们认为，每一口油井都有其奇特的性格，要想包管工程万无一失，必须经过专业的现场勘探与实验室中重复实验调配，以及生产环节的严格监督 。
他们大多处在而立之年，或新婚燕尔，或正值子女生长的最好时刻，为了确保水泥制品的质量，牺牲陪伴家人的时光，重复奔波于实验室、生产现场、施工现场，每个环节都要严格把控 。
中央企业劳动模范、ng28南宫总院水泥科学与新型建筑质料研究院院长文寨军作为团队领头人，积极践行以国家重大工程建设需求为导向，以引领特种水泥行业生长为目标的团队精神 。文院长回忆，早在1994年，他刚刚加入事情的时候，曾赶赴水泥企业加入技术效劳，其时的技术还并不可熟，但时间紧、任务重 。为了调试好需要使用的油井水泥，他花了整整七天七夜的时间，但当怀着忐忑的心情看到水泥浆灌入井下乐成固井的那一刻，年轻的他早已忘却疲惫，心中只剩满满的成绩感 。
在ng28南宫集团的正确领导下，凭借着ng28南宫总院强大的科研实力，“中国特种水泥先行者”文寨军领导团队，用更少的时间、更快的效率、更准确的配比以及更专注的精力做好每一个项目 。
“不可把经验当技术，但富厚的经验可以提供一定的参考 。”特种水泥团队学术带感人郭随华博士在接受采访时向记者讲，作为中国特种水泥领域的绝对王牌，团队的每一位成员都深感自豪，但绝不是自负 。他们坚持推行不绝学习提升，总是与工厂中的技术人员打成一片，相互切磋武艺，屡屡碰撞出科技的火花 。郭博士说：“一些工厂的技术人员水平也很高，他们恒久身处生产一线，有着富厚的经验，能为我们带来许多值得参考的思路 。切勿自负地以为自己是科研人员就不可一世，搞科研其实是一个不绝学习进步的历程 。”
技术就像是高塔上的窗户纸，弄懂原理很简单，但想爬到塔上捅破这层窗户纸却是难上加难 。
每每提到科学家，各人总会觉得“高峻上”，但实际上我们可能并不知道他们在背后支付了什么 。
需要使用到油井水泥的重点项目通常集中在偏远地区，荒无人烟，交通未便，在路途上波动十几个小时实属家常便饭，而这些施工现场的事情和休息情况也并不优渥 。在生产现场，团队人员也需要重复调研生产线，从实验室到整个工艺流程，一趟下来约莫要花费五六个小时，夜间生产时也需要全程站岗，无论严寒酷暑照旧日晒雨淋，只要项目有需要，他们就会一直坚守 。
“我们研发的水泥都是效劳于国家重点工程的重要质料，一旦泛起问题，那就会是大问题 。”这是团队科研人员时常挂在嘴边的话，也是他们万事追求完美的重要原因 。
从肥美的松花江流域到寸草不生的塔克拉玛干沙漠，从渤海之滨到陕甘宁盆地 。来自ng28南宫总院的油井水泥在世界油气田固井领域书写了一个又一个奇迹 。
一个新的质料从研发到运用可能需要几十年的时间，泯灭几代人的汗水与心血，特别是如油井水泥这类国家基础建设的重点质料 。以国家重大工程建设需求为导向，以引领水泥新质料的质量生长为目标，ng28南宫总院稳扎稳打，与国家油井事业并肩作战，不绝开拓油井水泥的无限可能 。
