问题： 随着CCUS（碳捕集、利用与封存）工程推进，回注井等关键井型承担着二氧化碳长期封存的任务。这类井全生命周期内需应对酸性气体侵蚀、温压循环及地层微变形等多重挑战。若固井水泥石发生腐蚀、微裂缝扩展或环空窜流，可能导致封存完整性下降、井筒安全风险上升，进而影响项目的稳定运行和环境安全。传统水泥石在酸性环境下易出现强度衰减、渗透率增加等问题，且裂缝形成后难以自我修复，成为长期封存可靠性的主要瓶颈。 原因： 回注井固井的复杂性源于介质的强腐蚀性和工况的高要求。一上，二氧化碳、硫化氢等与水反应形成酸性环境，易导致水泥石水化产物溶蚀和结构劣化；另一方面，井眼环空条件复杂、局部气层活跃、注替窗口窄，对浆体流变性、凝胶强度及顶替效率提出了更高要求。这些因素叠加，使得“防腐—抗窜—韧性—可施工性”难以兼顾，成为行业技术攻关的重点。 影响： 某回注井的成功应用中，上述问题得到了有效解决。测井结果显示，该井固井第一界面优质率达88.9%，合格率100%，封固质量满足长期封存要求。更重要的是，该水泥浆体系在酸性环境中的抗衰减和自愈合能力得到验证：在二氧化碳环境下60天强度衰退率低于10%，渗透率增长率最低为3.4%；通过材料响应机制，裂缝自修复后渗透率降低37.47%，动态养护数据显示14天内裂缝自愈合率最高达84.72%。这些数据表明，该技术大幅提升了井筒屏障的长期稳定性，降低了泄漏与窜流风险，为CCUS项目安全运行提供了有力保障。 对策： 该水泥浆体系针对CCUS封存需求定向研发，经过265批次室内实验和10批次中试生产，形成了三上技术集成： 1. 防腐优化：采用胶乳、树脂等低渗材料减缓腐蚀介质扩散，并通过硅质材料调整水泥石钙硅比，提升耐蚀性。 2. 自愈合机制：嵌入酸性气体响应型水凝胶材料，裂缝形成后触发凝胶释放并与酸性气体反应，封堵微裂缝通道。 3. 施工适配性：采用双凝双密度设计，优化扶正器布局与注替工艺，全井平均居中度达81.03%，顶替效率超过97%。针对复杂环空和活跃气层，技术团队通过精确计算压稳系数，实施环空逐级加压候凝工艺，有效降低气窜风险。 前景： 业内人士指出，固井材料与工艺的同步升级是提升CCUS井筒长期完整性的关键。此次成果表明，“低渗防腐+自愈合+韧性抗裂+工艺控窜”的一体化方案可显著提升酸性环境下的封固可靠性。该技术适用于30—100摄氏度的酸性介质地层，具备规模化推广条件。未来，针对不同地质条件的参数优化、材料标准化及质量评价体系完善将成为重点；同时，长期监测、风险评估与工程化验证的持续推进，将为CCUS产业链提供更坚实的技术支撑。
CCUS技术的成功应用离不开基础工程技术的突破。此次防腐自愈合韧性防窜水泥浆体系的研发与应用，展现了我国在能源领域的自主创新能力。随着技术的深入推广，将为我国实现碳中和目标和发展新能源产业提供重要技术保障，标志着我国在深层次能源技术创新上迈出了关键一步。