特種水泥，是較通用水泥而言具有某些特殊性能或特種功能，以滿足各行業(yè)工程建設(shè)特殊需求為目的的水泥，被比作水泥“皇冠上的明珠”。上期小料為大家分享了低熱水泥的故事（點(diǎn)擊藍(lán)字可查看），今天小料帶大家一起去看看油井水泥的故事~

2019年7月，一個(gè)轟動(dòng)的消息從新疆塔克拉瑪干大沙漠傳來：塔里木油田負(fù)責(zé)的輪探1井順利完鉆，井深達(dá)8882米，成為目前亞洲陸上最深井，相當(dāng)于在地下打穿了一個(gè)珠穆朗瑪峰！

塔克拉瑪干沙漠是世界第二大流動(dòng)性沙漠，塔里木油田身處沙漠腹地，被譽(yù)為“死亡之海”中的寶藏，這是人類工程史上又一奇跡，同時(shí)也標(biāo)志著塔里木油田超深井鉆井技術(shù)達(dá)到世界領(lǐng)先水平。輪探1井地質(zhì)資料極度匱乏，工程師和科學(xué)家們反復(fù)優(yōu)化論證，成功克服超高壓、超高溫、超高地應(yīng)力等一系列鉆探難題，將鉆頭送達(dá)接近9000米的地層深處。由中國建筑材料科學(xué)研究總院有限公司（以下簡稱“中國建材總院”或“總院”）自主研發(fā)的油井水泥以其優(yōu)異的性能，作為鉆井管道的護(hù)航艦，在嚴(yán)苛的地質(zhì)條件下高質(zhì)量地完成了油井固井，為“中國奇跡”又添上了濃墨重彩的一筆。

1959年，位于黑龍江省的松基3井噴出工業(yè)油流，標(biāo)志著大慶油田的正式發(fā)現(xiàn)。老一輩石油人創(chuàng)造性地應(yīng)用和發(fā)展了陸相生油理論，找到了全球最大的陸相砂巖油田——大慶油田，打破了“中國貧油論”，這個(gè)消息迅速傳遍南北，舉國歡慶。而國家石油部和相關(guān)科技人員并沒有過多時(shí)間來慶祝，擺在他們面前的有一項(xiàng)艱巨而重大的任務(wù)——如何對資源進(jìn)行有效開采。在黨和國家的號召下，一場飽含愛國熱情和創(chuàng)業(yè)干勁的大慶石油大會戰(zhàn)迅速開展起來。

其實(shí)，早在大慶油田發(fā)現(xiàn)的前期，國家就已經(jīng)未雨綢繆，開始了在石油開采領(lǐng)域的探索。

1958年前后，受國家石油工業(yè)部委托，原國家建材局將油井水泥的研發(fā)交給了新中國第一個(gè)建材科研機(jī)構(gòu)，同時(shí)也是我國建材領(lǐng)域最具科研實(shí)力的中國建材總院。接到命令后，總院各部門迅速投入工作，緊鑼密鼓地籌備與開展油井水泥的研發(fā)工作。

油井水泥專用于油井、氣井的固井工程，又稱堵塞水泥。它的主要作用是將套管與周圍的巖層膠結(jié)封固，封隔地層內(nèi)油、氣、水層，防止互相串?dāng)_，以在井內(nèi)形成一條從油層流向地面且隔絕良好的油流通道。這就要求其在水泥漿注井的過程中有一定的流動(dòng)性和適當(dāng)?shù)拿芏?；水泥漿注入井內(nèi)后，應(yīng)較快凝結(jié)，并在短期內(nèi)達(dá)到相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度；硬化后的水泥漿應(yīng)有良好的穩(wěn)定性和抗?jié)B性、抗蝕性。

建國初期，百廢待興，中國建材總院的科學(xué)家參考蘇聯(lián)油井水泥生產(chǎn)與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過一段時(shí)間的刻苦專研，逐步探索出油井水泥的生產(chǎn)技術(shù)，并運(yùn)用于實(shí)踐。兩年多的時(shí)間，通過一次次試驗(yàn)與試生產(chǎn)，中國建材總院所研發(fā)的第一款國產(chǎn)油井水泥逐步揭開了神秘面紗。1960年，這種水泥陸續(xù)由江南水泥廠、撫順?biāo)鄰S兩家歷史悠久的水泥企業(yè)進(jìn)行了工業(yè)化生產(chǎn)，并成功運(yùn)用于大慶油田的油井固井。

回憶起那難忘的大會戰(zhàn)時(shí)光，中國建材總院的老科學(xué)家們不甚唏噓，雖然無法同王進(jìn)喜一般，時(shí)刻在一線沖鋒陷陣，但他們是大慶油田幕后的“鐵人”。那段時(shí)間里，他們總是通宵達(dá)旦，實(shí)驗(yàn)大樓徹夜燈火通明，為了國家的需求，大家都在齊心協(xié)力，加緊研發(fā)油井水泥，而研發(fā)的成果也讓人欣喜。如同攻城略地一般，總院老一輩科學(xué)家在極短的時(shí)間內(nèi)攻克了一個(gè)又一個(gè)技術(shù)壁壘，從研發(fā)到應(yīng)用僅用了兩三年的時(shí)間，中國建材總院成功在大慶油田大會戰(zhàn)中貢獻(xiàn)了超高“戰(zhàn)斗值”。如今，60年過去了，大慶油田依然在為國家的發(fā)展源源不斷地輸送動(dòng)力。 

改革開放后，中國逐漸走向國際，我國的油井水泥也開始引進(jìn)美國API（美國石油協(xié)會）的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，在該標(biāo)準(zhǔn)中，油井水泥根據(jù)地層深度被分為A～Ｊ共9個(gè)品種。但在中國南北差異大，水泥原材料和工藝裝備不同，需要我國科研人員走出一條不同的路，實(shí)現(xiàn)API系列油井水泥生產(chǎn)技術(shù)的國產(chǎn)化，滿足我國復(fù)雜油氣賦存環(huán)境的固井工程需求。

1988年，通過6年多探索研究和應(yīng)用，總院不僅攻克國產(chǎn)化難題，而且主導(dǎo)制定了GB 10238《油井水泥》國家標(biāo)準(zhǔn)，制定出了一套“土生土長”油井水泥產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過多次修訂更新至2015年版，并且沿用至今，該項(xiàng)技術(shù)成果也曾多次獲得國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)。

在這之后，中國建材總院的特種水泥研發(fā)不斷推進(jìn)與推廣，我國特種水泥事業(yè)出現(xiàn)了迅猛發(fā)展，成功實(shí)現(xiàn)了從技術(shù)到工藝的“中國制造”。至此，我國油井水泥從技術(shù)工藝、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)到生產(chǎn)、運(yùn)用都真正實(shí)現(xiàn)了本土化。

30多年來，由中國建材總院研發(fā)的油井水泥服務(wù)于國內(nèi)外多個(gè)油田，截至目前，我國每年油井水泥的產(chǎn)量約為300萬噸，由它們澆筑而成的固井結(jié)構(gòu)穩(wěn)扎穩(wěn)打地為國家能源行業(yè)續(xù)航。

進(jìn)入21世紀(jì)，隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展和社會的快速進(jìn)步，中國在國際社會中的政治地位也在快速上升，能源作為強(qiáng)勁的動(dòng)力推動(dòng)著國家機(jī)器的快速運(yùn)轉(zhuǎn)，國家圍繞新基建制定了一系列能源計(jì)劃：建設(shè)國內(nèi)能源互聯(lián)網(wǎng)骨架，推動(dòng)“全球能源互聯(lián)網(wǎng)”，穩(wěn)定石油供應(yīng)，積極開發(fā)新能源……圍繞新基建開展的能源計(jì)劃已經(jīng)部署至2050年，這樣恢弘的規(guī)劃，彰顯出我國發(fā)展戰(zhàn)略的長遠(yuǎn)目光——不急不緩，徐徐圖之。

在這樣的大背景下，中國建材總院特種水泥研究團(tuán)隊(duì)也在穩(wěn)扎馬步，刻苦修煉。在科研人員的不懈研發(fā)下，如今的油井水泥可謂“十八般武藝樣樣精通”，不僅能用于原油開采，還可用于頁巖油、頁巖氣、可燃冰、天然氣等新型能源的開采。

西南油氣田頁巖氣固井現(xiàn)場

目前，中國的石油固井技術(shù)在一些方面已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了超前領(lǐng)跑。因?yàn)橄噍^于那些一鏟子就能挖出“黑金”的石油大國，中國本土石油采集深度深、難度大、成本高，加之我國復(fù)雜至極的地質(zhì)地貌條件，使得能源采集環(huán)境顯得尤為苛刻。

以塔里木油田8882米的輪探1井為例，每往下挖100米，地溫將升高2℃～3℃，也就是說，當(dāng)油井水泥到達(dá)位于地底的“珠穆朗瑪之巔”時(shí)，將處于230℃～240℃左右溫度環(huán)境下，此外還需要承受高于地面數(shù)百倍的壓強(qiáng)。而固井中下灌的油井水泥必須在0℃～240℃這個(gè)超高落差的溫度區(qū)間中滿足穩(wěn)定的壓強(qiáng)、溫度、流動(dòng)性、黏性以及硬化后的韌性、硬度等一系列復(fù)雜的條件。在水泥漿下灌過程中，還需嚴(yán)格控制水泥漿凝固時(shí)間，也就是說要讓同一種水泥在不同的溫度和壓力條件下按照規(guī)定時(shí)間實(shí)現(xiàn)快速凝固成型，難度可想而知。此外，水泥漿是極易產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的水化物體，固井施工過程中，地下的地質(zhì)、溫度、壓力以及特殊氣體等都極有可能與水泥漿發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生不利影響，進(jìn)而影響后期固井效果，使得固井水泥環(huán)出現(xiàn)裂紋，裂紋受到地下壓強(qiáng)的影響逐步擴(kuò)大，則可能會導(dǎo)致油氣外漏，更嚴(yán)重者甚至?xí)斐删畤姷葠盒允录陌l(fā)生。除了施工時(shí)的難度，固井所用的水泥還需維持10～15年使用壽命。而中國建材總院特種水泥團(tuán)隊(duì)一一攻克了這些技術(shù)壁壘，并成功運(yùn)用于這些國家重點(diǎn)項(xiàng)目。

隨著大慶、勝利等老牌油田開發(fā)，進(jìn)入了深度挖潛階段，在地質(zhì)因素、工程因素的綜合影響下，這些老牌油田保留著一些未開采完全的老井以及部分無法修復(fù)的廢棄井，存在著資源浪費(fèi)和潛在的安全威脅。中國建材總院特種水泥團(tuán)隊(duì)開始著手研制廢棄井修復(fù)材料，專注于研發(fā)用于修復(fù)的油井水泥。從水泥品質(zhì)上來看，修復(fù)時(shí)需要的油井水泥復(fù)雜程度遠(yuǎn)高于開采時(shí)使用的材料，這是由于廢棄老井的固井水泥環(huán)受到地下氣體、液體、砂石等長期沖蝕，導(dǎo)致水泥環(huán)破損、失去作用。采用性能更優(yōu)的油井水泥對破損區(qū)域進(jìn)行修復(fù)，完成之后的強(qiáng)度與韌性會比原本更高。在不斷研究與實(shí)踐下，這種專門用于修復(fù)廢棄井的油井水泥成功應(yīng)用于該項(xiàng)目，并取得了良好的成效，再次為我國的能源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略創(chuàng)下功績。

近年來，我國石油勘探工作不斷推進(jìn)，數(shù)個(gè)高儲量的油氣田被探索出來，它們多數(shù)都伴隨著地質(zhì)復(fù)雜、開采難度大等特點(diǎn)，對水泥材料也提出了更加苛刻的要求。但這并難不倒永遠(yuǎn)在探索未知的總院科研人員，他們就是要變一切不可能為可能。

油井水泥的發(fā)展，離不開一直信任與支持的伙伴。

幾十年來，中國建材總院的油井水泥技術(shù)助力了大慶油田、遼河油田、勝利油田、華北油田、中原油田、大港油田、長慶油田、四川油田、克拉瑪依油田、塔里木油田等國家重點(diǎn)油田的石油開采項(xiàng)目，常年穩(wěn)定的合作奠定了總院在特種水泥領(lǐng)域無可替代的口碑。

在生產(chǎn)方面，從最早的江南水泥廠、撫順?biāo)鄰S到如今的嘉華公司、河南同力、青松建化、天山水泥、葛洲壩水泥、山東華銀、大連水泥等全國20余家知名特種水泥企業(yè)，作為中國建材總院的長期合作伙伴，積極配合和參與特種水泥的研發(fā)，在總院的技術(shù)支持下積極調(diào)整，制備出了質(zhì)量高、性能好、工藝領(lǐng)先的油井水泥，服務(wù)了多個(gè)國家重大工程建設(shè)。針對部分水泥企業(yè)“走出去”的發(fā)展需求，幫助企業(yè)梳理水泥原材料從開采、生產(chǎn)到銷售的全套環(huán)節(jié)細(xì)節(jié)，提出相關(guān)的規(guī)技術(shù)建議，以達(dá)到精細(xì)化生產(chǎn)的效果，協(xié)助他們進(jìn)行API國際認(rèn)證的技術(shù)咨詢工作。

此外，油井水泥還走出了國門，特別是進(jìn)駐“一帶一路”沿線國家，同北京凱盛、中材國際等中國建材集團(tuán)旗下的海外工程企業(yè)一同支援非洲國家的能源開采與基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。如剛果布的FORSPAK油井水泥生產(chǎn)線項(xiàng)目、阿爾及尼亞的STG油井水泥生產(chǎn)線項(xiàng)目等，總院技術(shù)人員手把手地教給當(dāng)?shù)厮鄰S工人先進(jìn)的工藝技術(shù)，為當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展帶去了尖端的技術(shù)和源源不斷的動(dòng)力，同時(shí)也深化了中國與“一帶一路”沿線國家的友誼。

今天，由中國建材總院研發(fā)的油井水泥“固”住了一個(gè)又一個(gè)“動(dòng)力源泉”，讓黑色能源之花在世界各個(gè)角落綻放開來。

這一切源于總院幾十年的積淀，也來自于一個(gè)10多人組成、平均年齡僅35歲的年輕團(tuán)隊(duì)。

這個(gè)年輕的團(tuán)隊(duì)充分吸收了總院特種水泥團(tuán)隊(duì)前輩們傳承下來的養(yǎng)分，充分揮灑智慧與想象力，攻克了一個(gè)又一個(gè)復(fù)雜的油井水泥技術(shù)難題，一刻不停地推動(dòng)著我國特種水泥技術(shù)的進(jìn)步。他們認(rèn)為，每一口油井都有其獨(dú)特的性格，要想保證工程萬無一失，必須經(jīng)過專業(yè)的現(xiàn)場勘探與實(shí)驗(yàn)室中反復(fù)實(shí)驗(yàn)調(diào)配，以及生產(chǎn)環(huán)節(jié)的嚴(yán)格監(jiān)督。

他們大多處在而立之年，或新婚燕爾，或正值兒女成長的最好時(shí)刻，為了確保水泥成品的質(zhì)量，犧牲陪伴家人的時(shí)光，反復(fù)奔走于實(shí)驗(yàn)室、生產(chǎn)現(xiàn)場、施工現(xiàn)場，每個(gè)環(huán)節(jié)都要嚴(yán)格把控。

中央企業(yè)勞動(dòng)模范、中國建材總院水泥科學(xué)與新型建筑材料研究院院長文寨軍作為團(tuán)隊(duì)領(lǐng)頭人，積極踐行以國家重大工程建設(shè)需求為導(dǎo)向，以引領(lǐng)特種水泥行業(yè)發(fā)展為目標(biāo)的團(tuán)隊(duì)精神。文院長回憶，早在1994年，他剛剛參加工作的時(shí)候，曾趕赴水泥企業(yè)參與技術(shù)服務(wù)，當(dāng)時(shí)的技術(shù)還并不成熟，但時(shí)間緊、任務(wù)重。為了調(diào)試好需要使用的油井水泥，他花了整整七天七夜的時(shí)間，但當(dāng)懷著忐忑的心情看到水泥漿灌入井下成功固井的那一刻，年輕的他早已忘卻疲憊，心中只剩滿滿的成就感。

在中國建材集團(tuán)的正確領(lǐng)導(dǎo)下，憑借著中國建材總院強(qiáng)大的科研實(shí)力，“中國特種水泥先行者”文寨軍帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，用更少的時(shí)間、更快的效率、更準(zhǔn)確的配比以及更專注的精力做好每一個(gè)項(xiàng)目。

“不能把經(jīng)驗(yàn)當(dāng)技術(shù)，但豐富的經(jīng)驗(yàn)可以提供一定的參考?！碧胤N水泥團(tuán)隊(duì)學(xué)術(shù)帶頭人郭隨華博士在接受采訪時(shí)向記者講，作為中國特種水泥領(lǐng)域的絕對王牌，團(tuán)隊(duì)的每一位成員都深感自豪，但絕不是自負(fù)。他們堅(jiān)持奉行不斷學(xué)習(xí)提升，總是與工廠中的技術(shù)人員打成一片，相互切磋技藝，屢屢碰撞出科技的火花。郭博士說：“一些工廠的技術(shù)人員水平也很高，他們長期身處生產(chǎn)一線，有著豐富的經(jīng)驗(yàn)，能為我們帶來許多值得參考的思路。切勿自負(fù)地以為自己是科研人員就不可一世，搞科研其實(shí)是一個(gè)不斷學(xué)習(xí)進(jìn)步的過程?！?/span>

技術(shù)就像是高塔上的窗戶紙，弄懂原理很簡單，但想爬到塔上捅破這層窗戶紙卻是難上加難。

每每提到科學(xué)家，大家總會覺得“高大上”，但實(shí)際上我們可能并不知道他們在背后付出了什么。

需要使用到油井水泥的重點(diǎn)項(xiàng)目通常集中在偏遠(yuǎn)地區(qū)，荒無人煙，交通不便，在路途上顛簸十幾個(gè)小時(shí)實(shí)屬家常便飯，而這些施工現(xiàn)場的工作和休息環(huán)境也并不優(yōu)渥。在生產(chǎn)現(xiàn)場，團(tuán)隊(duì)人員也需要反復(fù)調(diào)研生產(chǎn)線，從實(shí)驗(yàn)室到整個(gè)工藝流程，一趟下來大約要花費(fèi)五六個(gè)小時(shí)，夜間生產(chǎn)時(shí)也需要全程站崗，無論嚴(yán)寒酷暑還是日曬雨淋，只要項(xiàng)目有需要，他們就會一直堅(jiān)守。

“我們研發(fā)的水泥都是服務(wù)于國家重點(diǎn)工程的重要材料，一旦出現(xiàn)問題，那就會是大問題?！边@是團(tuán)隊(duì)科研人員時(shí)常掛在嘴邊的話，也是他們?nèi)f事追求完美的重要原因。

從肥沃的松花江流域到寸草不生的塔克拉瑪干沙漠，從渤海之濱到陜甘寧盆地。來自中國建材總院的油井水泥在世界油氣田固井領(lǐng)域書寫了一個(gè)又一個(gè)奇跡。

一個(gè)新的材料從研發(fā)到運(yùn)用可能需要幾十年的時(shí)間，耗費(fèi)幾代人的汗水與心血，特別是如油井水泥這類國家基礎(chǔ)建設(shè)的重點(diǎn)材料。以國家重大工程建設(shè)需求為導(dǎo)向，以引領(lǐng)水泥新材料的質(zhì)量發(fā)展為目標(biāo)，中國建材總院穩(wěn)扎穩(wěn)打，與國家油井事業(yè)并肩作戰(zhàn)，不斷開拓油井水泥的無限可能。