1）设计和实验原则

①设计深水低温水泥浆时，在保证强度的条件下，应尽可能地缩短水泥浆由液态向固态转化的时间，防止浅水流危害，即具有防窜性能，能在井筒环空内具有较快的胶凝强度，以防止水泥浆接触地层液体的危险时间过长而导致水泥浆窜槽。

②实验室在做深水固井的水泥浆化验时，除了调节到满足该层位固井的水泥浆性能外（包括强度、稠化时间等），还应考虑将该水泥浆静止或搅拌放置在室温下30～60min，测其流态是否具有可泵性，并且模拟井下循环温度和静止温度测其性能，而且该性能仍然满足下一钻进。

③一般常用的含CaCl2的早强剂放热性能大，不适合有含气化物的井眼封固，所以在做深水水泥浆化验时，应避免使用含有CaCl2的早强剂产品。

④深水固井的水泥浆早强剂应满足以下几点：短时间内形成早期强度，提供结构支撑及不浪费下一钻进时间；保证井口水泥封固质量；短候凝时间，防止浅层气窜；保证固井作业的施工安全。

2）性能试验方法

根据深水作业条件在本报告中所涉及的水泥浆的性能试验，均参照以下方法进行。

常规水泥浆制备（API 10B-3）：按照ISO 10426：2003油井水泥推荐试验程序，水泥、外加剂、混合水实验室的温度控制在所预测的井场温度的2℃误差；混合器的温度与混合水温度相同，混合设备转速误差控制在5%以下，12 000转时小于500转误差。而特殊水泥浆制备，如泡沫和DWR-6000玻璃微珠水泥浆所使用的评价方法需要根据现场作业工具情况进行模拟试验。

（1）配浆水

配浆水采用海水，从10～20m深海水域抽出的海水温度在20℃左右（按照夏季情况），所以配浆使用的海水温度控制在20℃±2℃。

（2）配浆过程控制

由于水泥浆中含有DWR-6000玻璃微珠减轻剂，而减轻剂在12 000r／min搅拌速率下较易破损，影响水泥浆性能；现场混配水泥浆时设备的搅拌速率仅相当于室内2 000 r／min转速，所以室内搅拌速率的控制应采用折中的方法进行。结合API规范与现场作业情况。室内配置方法为：在4 000 r／min的转速下，15s内将混灰倒入浆杯，后继续搅拌45s。

（3）水泥石强度试验

①强度试验。试验的温度和压力应该尽可能地反映该井温度压力的变化；试验过程为了保证迅速降温而使设备预先降温，让设备温度低于井场最低温度，在水泥浆放入20min后，将水泥浆轻轻搅拌，直到达到所需的温度，开记录养护时间，24h后测试强度；对于带压养护釜，试验完毕时泄压要缓慢进行。

②强度测试过程。强度大于500PS-1I（3.5MPa），压载速率为（71.7kN±7.2kN）／min，小于500PS-1I则压载速率为（17.9kN±1.8kN）／min。(www.daowen.com)

（4）水泥浆的稠化试验

水泥浆的稠化试验直接反映水泥浆可安全泵送时间，与现场安全作业息息相关，所以在试验方法设定上要慎重。由于是深水低温试验，试验过程中比较重要的水泥浆的降温时间，根据现场的施工工艺与作业流程设定如下：结构管水泥浆的降温时间控制在20min内，而表层套管水泥浆稠化试验的降温时间控制在30min内。

（5）水泥浆失水试验

水泥浆失水试验为静态及搅拌情况下的滤失试验，含有低温冷却设备。室内事先做到：

①将失水桶降至试验温度。

②将水泥浆在试验温度下养护20min。

③进行失水试验并记录结果。

（6）水泥浆稳定性试验

深水井眼模拟自由液及浆体稳定性试验，在常压容器中冷却到所需要的温度，放入仪器调节20min，确定温度是否达到，再轻搅。

（7）流变试验

使用旋转黏度计测定流变性和凝胶强度，设备需要带有冷却装置，从最低速度开始测定10 s，最高速率511 s-1。

（8）水泥浆水化放热试验

水泥浆水化放热的测试目的是反映水泥浆在绝热环境下水化放热而产生的浆体温度变化情况。试验时，将配置好的定量水泥浆置于水化热测试装置下进行浆体静止温度测试。