專利名稱：一種抗高溫水泥漿的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油鉆井固井技術(shù)領(lǐng)域所用的一種水泥漿，屬于一種具有抗高 溫性能的水泥漿。
技術(shù)背景固井是油井建設(shè)中的重要環(huán)節(jié)，固井質(zhì)量的好壞，直接影響到該井的繼續(xù) 鉆進(jìn)以及后續(xù)的完井、采油、修井等各項(xiàng)作業(yè)的質(zhì)量。固井作業(yè)分為下套管和 注水泥漿。水泥漿是用來充填套管和井眼之間的環(huán)形空間，其性能的好壞直接影響到固井的質(zhì)量。由于深層勘探井井深達(dá)5500m以上，按照深層地溫梯度 每下降100m溫度上升4"C來計(jì)算，井底溫度將達(dá)到220 240°C ，井底循環(huán)溫 度將達(dá)到170 180°C，這樣的溫度對(duì)于水泥漿來說，屬于高溫環(huán)境。在高溫 環(huán)境下，水泥漿的性質(zhì)變得不穩(wěn)定，并且其中所含的固體顆粒不再處于懸浮狀 態(tài)，而是逐漸下沉，從而導(dǎo)致水泥漿中的液體和固體分離，大大降低了水泥漿 固化后的強(qiáng)度，達(dá)不到施工要求。因此，深層井施工所需的水泥漿要具有抗高 溫性能。水泥漿的抗高溫性能由其所含的的外加劑如降濾失劑、緩凝劑等的抗高溫 性能所決定的。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于水泥漿的抗高溫性能的研究還不是很成熟， 現(xiàn)有的水泥漿的抗高溫程度很難達(dá)到18(TC，其主要原因是單一外加劑的抗溫 性不足以提高水泥漿的抗高溫性能，而如果多種外加劑共同作用，會(huì)在高溫作 用下會(huì)產(chǎn)生不可預(yù)料的化學(xué)反應(yīng)，從而影響到水泥漿的綜合性能。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有水泥漿的抗高溫性能不足的問題，提供一種 抗高溫水泥漿。本發(fā)明為解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是 一種抗高溫水泥漿，其組 分及配比按重量份數(shù)比如下水泥100份、水55 65份、降濾失劑6 15份、 緩凝劑4.8 7.2份、減阻劑20 40份、填充劑3 5份、穩(wěn)定劑1 3份，其中降濾失劑為高分子聚合物，緩凝劑為木質(zhì)素?zé)o機(jī)鹽，減阻劑為磺化丙酮-甲 醛縮聚物，填充劑為純度大于95%的二氧化硅，穩(wěn)定劑為聚酯纖維。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的降濾失劑采用了北京奧凱立科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的標(biāo)號(hào)為G310的高分子聚合物，它能夠有效降低水泥漿的濾失量， 使本發(fā)明抗高溫水泥漿的濾失量保持在30ml以內(nèi)，并且該降濾失劑的抗高溫 能力達(dá)203°C;緩凝劑采用了為北京普斯維斯石油技術(shù)有限公司生產(chǎn)的標(biāo)號(hào)為 HTR-200的木質(zhì)素?zé)o機(jī)鹽，它的抗高溫能力達(dá)192"C;減阻劑采用了成都川鋒 化學(xué)工程有責(zé)任公司生產(chǎn)的標(biāo)號(hào)為SXY的磺化丙酮-甲醛縮聚物，它能夠降低 水泥漿的粘度，增強(qiáng)水泥漿的流動(dòng)性，使本發(fā)明抗高溫水泥漿的流動(dòng)度保持在 24 28cm之間，從而達(dá)到分散、減阻的目的，并且磺化丙酮-甲醛縮聚物為無 機(jī)鹽類，它本身具有抗高溫能力;填充劑為平均直徑0.10 0.15微米的球形顆 粒，其中無定形二氧化硅的純度為95%以上，它與水泥的水化產(chǎn)物氫氧化鈣發(fā) 生反應(yīng)生成低硬度的含水硅酸鈣水化物，產(chǎn)生不含或者少含氫氧化鈣的不易滲 透的水泥石結(jié)構(gòu)，并且填充劑顆粒周圍還吸附有大量水分子，水分子之間通過 氫鍵相互連接，使微細(xì)顆粒之間形成均勻致密的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，從而改善水泥漿的 沉降穩(wěn)定性，提高水泥石的抗壓強(qiáng)度和抗?jié)B能力，使水泥石的抗壓強(qiáng)度保持在 24.5 28.9MPa，水泥石滲透率小于0.335毫達(dá)西，并且二氧化硅本身具有抗 高溫能力；穩(wěn)定劑為聚酯纖維，它在水泥漿中能夠處于懸浮狀態(tài)，并且具有易 分散的特點(diǎn)，它能夠托起水泥漿中的固體顆粒，防止固體顆粒沉淀并使其均勻 分散，保證了本發(fā)明抗高溫水泥漿的穩(wěn)定性，同時(shí)聚酯纖維具有良好的耐高溫 性能。上述降濾失劑、緩凝劑、減阻劑、填充劑及穩(wěn)定劑都具有較好的抗高溫 性能，將它們加入到水泥漿后，提高了水泥漿的抗高溫性能，使本發(fā)明抗高溫 水泥漿的抗高溫能力達(dá)到19(TC。本發(fā)明抗高溫水泥漿具有抗高溫能力強(qiáng)、濾失水量低、漿體穩(wěn)定性好、抗 水氣竄能力強(qiáng)以及水泥石抗壓強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)，能夠提高深井固井施工安全性， 減少水泥漿濾液對(duì)地層的損害，保護(hù)油氣層，可在深井復(fù)雜區(qū)塊井推廣應(yīng)用。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明本發(fā)明抗高溫水泥漿的組分及配比按重量份數(shù)比如下水泥100份、水55 65份、降濾失劑6 15份、 緩凝劑4.8 7.2份、減阻劑20 40份、填充劑3 5份、穩(wěn)定劑1 3份，其中降濾失劑為高分子聚合物，緩凝劑為木質(zhì)素?zé)o機(jī)鹽，減阻劑為磺化丙酮-甲 醛縮聚物，填充劑為純度大于95%的二氧化硅，穩(wěn)定劑為聚酯纖維。本發(fā)明所選擇的降濾失劑為北京奧凱立科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的標(biāo)號(hào)為 G310的高分子聚合物，其抗高溫能力達(dá)203"C。本發(fā)明所選擇的緩凝劑為北京普斯維斯石油技術(shù)有限公司生產(chǎn)的標(biāo)號(hào)為 HTR-200的木質(zhì)素?zé)o機(jī)鹽，其抗高溫能力達(dá)204.4。C。本發(fā)明所選擇的減阻劑為成都川鋒化學(xué)工程有責(zé)任公司生產(chǎn)的標(biāo)號(hào)為 SXY的磺化丙酮-甲醛縮聚物，它能夠降低水泥漿的粘度，增強(qiáng)水泥漿的流動(dòng) 性，從而達(dá)到分散、減阻的目的，并且磺化丙酮-甲醛縮聚物為無機(jī)鹽類，它 本身具有抗高溫能力。本發(fā)明所選擇的填充劑為純度在95%以上的無定形二氧化硅，它是平均直 徑為0.10 0.15微米的球形顆粒。它能與水泥的水化產(chǎn)物氫氧化鈣發(fā)生反應(yīng)生 成低硬度的含水硅酸鈣水化物，產(chǎn)生不含或者少含氫氧化鈣的不易滲透的水泥 石結(jié)構(gòu)，并且填充劑顆粒周圍還吸附有大量水分子，水分子之間通過氫鍵相互 連接，使微細(xì)顆粒之間形成均勻致密的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，且不同粒徑的顆粒合理級(jí)配 和極化，改善了水泥槳的沉降穩(wěn)定性，并提高了水泥石的抗壓強(qiáng)度和抗?jié)B能力， 并且二氧化硅本身就具有抗高溫能力。本發(fā)明所選擇的穩(wěn)定劑為聚酯纖維，它在水泥漿中能夠處于懸浮狀態(tài)，并 且具有易分散的特點(diǎn)，它能夠托起水泥漿中的固體顆粒，防止固體顆粒沉淀并 使其分散均勻，同時(shí)聚酯纖維具有良好的耐高溫性能。徐深24井是大慶市徐家圍子地區(qū)的深層氣探井，位于松遼盆地北部東南 斷陷區(qū)徐家圍子斷陷豐樂低凹起，地質(zhì)儲(chǔ)藏主要以天然氣為主。徐深24井設(shè)計(jì) 井深4690米，實(shí)際完鉆井深4710米，為了壓穩(wěn)地層防止氣竄發(fā)生，完井設(shè)計(jì) 采用長(zhǎng)封固井，封固段長(zhǎng)度為2210米；為了防止壓漏地層，施工采用本發(fā)明 的雙密度抗高溫水泥漿固井，上部采用密度為1.60g/cmS的抗高溫水泥漿封固 1100米，下部采用密度為1.90g/cm3的抗高溫水泥漿封固1110米，密度為 1.60g/cr^的水泥漿各組分配比為水泥100份、水60份、降濾失劑6份、緩凝劑4.8份、減阻劑20份、填充劑3份、穩(wěn)定劑1份，密度為1.90g/cm3的水泥 漿各組分配比為水泥100份、水55份、降濾失劑5.9份、緩凝劑4.9份、減阻 劑21份、填充劑3.5份、穩(wěn)定劑1.2份。該實(shí)施例達(dá)到如下效果在施工過程 中檢觀U，該井的實(shí)驗(yàn)循環(huán)溫度為150°C，抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)條件為180°CX20.7MPa X48h，油井上部水泥漿的流動(dòng)度為26cm，游離液為0ml，濾失水量為30ml， 固化后水泥石的抗壓強(qiáng)度為24.5MPa，滲透率為0.354毫達(dá)西，各項(xiàng)檢測(cè)值均 符合標(biāo)準(zhǔn)；油井下部水泥漿的流動(dòng)度為24cm，游離液為Oml，濾失水量為24ml， 固化后水泥石的抗壓強(qiáng)度為26.9MPa，滲透率為0.342毫達(dá)西，各項(xiàng)檢測(cè)值均 符合標(biāo)準(zhǔn)。在整個(gè)施工過程中，采用的本發(fā)明的抗高溫水泥漿混配正常，漿體 穩(wěn)定無分層現(xiàn)象，流動(dòng)性良好，無漏失、氣竄現(xiàn)象，各項(xiàng)檢測(cè)值均符合標(biāo)準(zhǔn)， 經(jīng)48h時(shí)變密度測(cè)井固井質(zhì)量合格。徐深271井是大慶市徐家圍子地區(qū)的深層氣探井，位于松遼盆地北部東南 斷陷徐家圍子斷陷徐東斜坡帶，在二開技術(shù)套管固井中應(yīng)用本發(fā)明的抗高溫水 泥漿體系，該井的變密度測(cè)井結(jié)果為合格井。徐深271 二開井深2870米，為 長(zhǎng)封井，為了不壓漏地層，施工采用本發(fā)明的雙密度抗高溫水泥漿固井，上部 采用密度為1.61g/cr^的抗高溫水泥漿封固2370米，下部采用密度為1.89g/cm3 的抗高溫水泥漿原漿封固500米，密度為1.61g/cmS的水泥漿各組分配比為水 泥100份、水62份、降濾失劑9份、緩凝劑5.5份、減阻劑28份、填充劑4.5 份、穩(wěn)定劑1.8份，密度為1.89g/cr^的水泥漿各組分配比為水泥100份、水 58份、降濾失劑10份、緩凝劑6.7份、減阻劑29份、填充劑4.4份、穩(wěn)定劑 2.1份。該實(shí)施例達(dá)到如下效果在施工過程中檢測(cè)，該井的實(shí)驗(yàn)循環(huán)溫度為 83°C，抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)條件為10(TCX20.7MPaX48h，油井上部水泥漿的流動(dòng)度 為27cm，游離液為Oml，濾失水量為22ml，固化后水泥石的抗壓強(qiáng)度為 26.3MPa，滲透率為0.345毫達(dá)西，各項(xiàng)檢測(cè)值均符合標(biāo)準(zhǔn)；油井下部水泥漿 的流動(dòng)度為25cm，游離液為Oml，濾失水量為20ml，固化后水泥石的抗壓強(qiáng)度 為28.1MPa，滲透率為0.333毫達(dá)西，各項(xiàng)檢測(cè)值均符合標(biāo)準(zhǔn)。在整個(gè)施工過 程中，采用的本發(fā)明的抗高溫水泥漿混配正常，漿體穩(wěn)定無分層現(xiàn)象，流動(dòng)性 良好，無漏失、氣竄現(xiàn)象，各項(xiàng)檢測(cè)值均符合標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)48h時(shí)變密度測(cè)井固井 質(zhì)量合格。徐深22井是大慶市徐家圍子地區(qū)的深層氣探井，位于松遼盆地北部徐家圍子斷陷徐東斜坡帶，設(shè)計(jì)井深5500米，在固井中應(yīng)用本發(fā)明的抗高溫水泥 漿體系，該井的變密度測(cè)井結(jié)果為合格井。徐深22為長(zhǎng)封井，為了不壓漏地 層，施工采用本發(fā)明的雙密度抗高溫水泥漿固井，上部采用密度為1.58g/cm3 的抗高溫水泥槳封固2600米，下部采用密度為1.88g/cm3的抗高溫水泥漿原漿 封固1000米，密度為1.58g/cn^的水泥漿各組分配比為水泥100份、水65份、 降濾失劑15份、緩凝劑7.2份、減阻劑40份、填充劑5份、穩(wěn)定劑3份，密 度為1.88g/cn^的水泥漿各組分配比為水泥100份、水61份、降濾失劑14.5 份、緩凝劑7.0份、減阻劑39份、填充劑4.9份、穩(wěn)定劑2.7份，其中選用的 水泥為嘉華G水泥。該實(shí)施例達(dá)到如下效果在施工過程中檢測(cè)，該井的實(shí) 驗(yàn)循環(huán)溫度為190。C，抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)條件為24(TCX20.7MPaX48h，油井上部 水泥漿的流動(dòng)度為28cm，游離液為Oml，濾失水量為26ml，固化后水泥石的抗 壓強(qiáng)度為27.3MPa，滲透率為0.309毫達(dá)西，各項(xiàng)檢測(cè)值均符合標(biāo)準(zhǔn)；油井下 部水泥漿的流動(dòng)度為26cm，游離液為Oml，濾失水量為24ml，固化后水泥石的 抗壓強(qiáng)度為28.9MPa，滲透率為0.315毫達(dá)西，各項(xiàng)檢測(cè)值均符合標(biāo)準(zhǔn)。在整 個(gè)施工過程中，抗高溫水泥漿混配正常，漿體穩(wěn)定無分層現(xiàn)象，流動(dòng)性良好， 無漏失、氣竄現(xiàn)象，各項(xiàng)檢測(cè)值均符合標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)48h時(shí)變密度測(cè)井固井質(zhì)量合 格。
權(quán)利要求
1、一種抗高溫水泥漿，其特征在于其組分及配比按重量份數(shù)比如下水泥100份、水55～65份、降濾失劑6～15份、緩凝劑4.8～7.2份、減阻劑20～40份、填充劑3～5份、穩(wěn)定劑1～3份，其中降濾失劑為高分子聚合物，緩凝劑為木質(zhì)素?zé)o機(jī)鹽，減阻劑為磺化丙酮-甲醛縮聚物，填充劑為純度大于95％的二氧化硅，穩(wěn)定劑為聚酯纖維。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗高溫水泥槳，其特征在于填充劑為平 均直徑0.10 0.15微米的球形顆粒。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗高溫水泥漿，其特征在于水泥為嘉華 G水泥。
全文摘要
一種抗高溫水泥漿，它涉及石油鉆井固井技術(shù)領(lǐng)域所用的一種水泥漿。它解決了現(xiàn)有水泥漿抗高溫性能差的問題。本發(fā)明抗高溫水泥漿的組分及配比按重量份數(shù)比如下水泥100份、水55～65份、降濾失劑6～15份、緩凝劑4.8～7.2份、減阻劑20～40份、填充劑3～5份、穩(wěn)定劑1～3份，其中降濾失劑為高分子聚合物，緩凝劑為木質(zhì)素?zé)o機(jī)鹽，減阻劑為磺化丙酮-甲醛縮聚物，填充劑為純度大于95％的二氧化硅，穩(wěn)定劑為聚酯纖維。本發(fā)明具有抗高溫能力強(qiáng)、濾失水量低、漿體穩(wěn)定性好、抗水氣竄能力強(qiáng)以及水泥石抗壓強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)，可提高深井固井施工安全性，減少水泥漿濾液對(duì)地層的損害，保護(hù)油氣層，可在深井復(fù)雜區(qū)塊井推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)C04B28/00GK101234871SQ20081000806
公開日2008年8月6日 申請(qǐng)日期2008年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月6日
發(fā)明者吳廣興, 和傳健, 徐永輝, 戴建文, 李世梅, 楊智光, 武永波, 王克成, 王旭光, 肖志興 申請(qǐng)人:大慶石油管理局