專(zhuān)利名稱(chēng)：采用降失水劑的高強(qiáng)低密度水泥漿的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油田固井用水泥漿技術(shù)領(lǐng)域，確切地說(shuō)涉及一種固井專(zhuān)業(yè)中用于封固低壓易漏地層的采用降失水劑的高強(qiáng)低密度水泥漿。
背景技術(shù)：
目前，隨著我國(guó)油氣田開(kāi)發(fā)的深入，對(duì)低效油氣藏(低壓、低滲透、易漏失地層)的開(kāi)發(fā)及對(duì)儲(chǔ)層保護(hù)的要求越來(lái)越受到重視。解決含有低壓易漏地層的深井長(zhǎng)封固或全封固等復(fù)雜固井問(wèn)題的主要方法是采用低密度水泥漿體系。但是，低密度水泥漿普遍存在有強(qiáng)度低、自由水含量高、體系穩(wěn)定性差和API失水難以控制等方面的問(wèn)題。由于低效油氣田單井產(chǎn)量低，低成本開(kāi)發(fā)就成為低效油田開(kāi)發(fā)的主要方式，其中減小井眼尺寸，采用小套管固井，甚至采用油管直接固井是降低開(kāi)發(fā)成本的主要方法。這要就對(duì)固井用水泥漿，尤其是低密度水泥漿提出了更高的要求。因此，尋找出強(qiáng)度高、體系穩(wěn)定且低失水的低密度水泥漿體系對(duì)于低壓易漏地層固井來(lái)說(shuō)就變得尤為重要。目前，低密度水泥漿主要通過(guò)加入減輕劑、增大水灰比的方式降低水泥漿的密度。 主要使用的減輕材料和其所能配置的低密度水泥漿范圍如下
①膨潤(rùn)土類(lèi)低密度主要使用范圍為1.45-1. 75g/cm3,
②粉煤灰類(lèi)低密度主要使用范圍為1.50-1. 80g/cm3,
③礦渣低類(lèi)密度主要使用范圍為1.40-1. 80g/cm3,
④漂珠低類(lèi)密度主要使用范圍為1.20-1. 50g/cm3。對(duì)于地層壓力較低需要使用密度1. 20-1. 30g/cm3的水泥漿進(jìn)行封固，上述現(xiàn)有技術(shù)的水泥漿無(wú)法滿足要求，而只有漂珠可以達(dá)到這一要求。又如公開(kāi)號(hào)為CN102086110A，
公開(kāi)日為2011年6月8日的中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)公開(kāi)了一種采用LT-2降失水劑的早強(qiáng)低密度水泥漿配方，其包括以下組分G級(jí)水泥和微細(xì)水泥的配比為7 4 4 4，水固比為4. 5 6. 0，其中還包含45 % 60 %的漂珠或7 % 20 %的玻璃微珠，15 %的微硅，2 % 3 %的分散劑，2.5%的早強(qiáng)激活劑，1.2%的降失水劑，的纖維以及0. 15% 0.5%的緩凝劑。采用該配方配置出來(lái)的水泥漿流動(dòng)度較大，稠度較小，流變性更好，更有利于注水泥的施工過(guò)程中水泥漿的泵注。而不管是直接采用漂珠，還是采用上述專(zhuān)利文獻(xiàn)的水泥漿，都需要大量的漂珠，但由于漂珠為老式火力發(fā)電廠的副產(chǎn)品，今年來(lái)隨著老式火電廠逐漸淘汰，使得漂珠資源十分短缺，因此開(kāi)發(fā)出新的低密度水泥漿體系就變得極為迫切。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，發(fā)明提出了一種采用降失水劑的高強(qiáng)低密度水泥漿，本水泥漿的密度在1. 20-1. 35g/cm3，強(qiáng)度高、流動(dòng)性好、無(wú)自由水、體系穩(wěn)定性好，滿足了低壓易漏地層的深井長(zhǎng)封固或全封固的固井要求。本發(fā)明是通過(guò)采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種采用降失水劑的高強(qiáng)低密度水泥漿，其特征在于以重量計(jì)包括以下組分
G級(jí)油井水泥100份；
減輕劑23-50份；
微硅6. 5-8份；
降失水劑2%;
緩凝劑0. 05-0. 15% ；
其中，所述降失水劑和緩凝劑用量分別為G級(jí)油井水泥、減輕劑和微硅三者質(zhì)量總和的百分比含量；水泥漿中的水固比為0. 7-0. 75 ；所述水固比為水與G級(jí)油井水泥、減輕劑和微硅三者質(zhì)量總和比值。所述的G級(jí)油井水泥為符合API標(biāo)準(zhǔn)的高抗硫油井水泥。所述的減輕劑具體是指西安石油科技有限責(zé)任公司生產(chǎn)出售的油井水泥減輕劑。該產(chǎn)品是一種無(wú)機(jī)材料，外觀為灰白色固體微顆粒粉末。是收集電廠鍋爐燃料的次生物質(zhì)為主要原料，經(jīng)過(guò)二次篩選、清洗、預(yù)熱、短時(shí)高溫焙燒后制成的一種內(nèi)部為中空狀結(jié)構(gòu)的灰白色材料，其堆積密度0. 30-0. 40g/cm3，平均粒徑在0. 50-30 μ m，比表面積為 7500-20000m2/kgo由于減輕劑有著極低的堆積密度，可以在較低的水灰比條件下有效降低水泥漿密度，使得所配置的低密度水泥漿懸浮穩(wěn)定性好，自由水含量低，在低壓易漏地層固井施工中，避免漏失的同時(shí)可形成性能穩(wěn)定均一的水泥石，保證固井質(zhì)量。所述的微硅是在冶煉硅鐵合金時(shí)，通過(guò)煙道排出的硅蒸汽氧化后，經(jīng)收塵器收集得到的無(wú)定形粉末狀的二氧化硅(SiO2)；主要化學(xué)成分是SiO2，含量可達(dá)85— 96%，其元素包括狗203、A1203、CaO、K2O, Na2O, MgO, C等。平均粒徑在0. 15-20 μ m，比表面積為 15000-20000m2/kg，具有極強(qiáng)的表面活性。在水泥水化過(guò)程中可與水泥水化產(chǎn)物Ca (OH) 2 反應(yīng)，生成低堿度的含水硅酸鈣水化產(chǎn)物，降低水泥石結(jié)構(gòu)的滲透性，并通過(guò)極大的比表面積，吸附大量的水分子，并通過(guò)氫鍵作用，使得顆粒之間形成均勻致密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在高水灰比的條件下，低密度水泥漿形成穩(wěn)定的懸浮體系。所述的降失水劑為西安石油科技有限責(zé)任公司生產(chǎn)出售的油井水泥防侵降失水劑，其主要成分為聚乙烯醇。所述的緩凝劑為西安石油科技有限責(zé)任公司生產(chǎn)出售的油井水泥中溫緩凝劑，其主要成分為改性淀粉。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是
1、本發(fā)明中，采用重量計(jì)G級(jí)油井水泥100份；減輕劑23-50份；微硅6. 5_8份；用量占三者質(zhì)量總和21的降失水劑％ ；用量占三者質(zhì)量總和0. 05-0. 15%的緩凝劑，且水固比為0. 7-0. 75的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本方案中不需采用漂珠，所形成的水泥漿體系經(jīng)實(shí)驗(yàn)，其密度在1. 20-1. 35g/cm3之間，強(qiáng)度高、流動(dòng)性好、無(wú)自由水、體系穩(wěn)定性好，能完全滿足低壓易漏地層的深井長(zhǎng)封固或全封固的固井要求。2、本發(fā)明中，采用的降失水劑優(yōu)選為降失水劑，制備的高強(qiáng)低密度水泥漿，在流動(dòng)性高(初始稠度小于8Bc)的前提下具有良好的懸浮穩(wěn)定性，自由水為零、上下密度差小于 0. 02 g/cm3。
3、本發(fā)明中，采用的降失水劑優(yōu)選為降失水劑，制備的高強(qiáng)低密度水泥漿，具有良好的綜合性能在高流動(dòng)性的前提下，水泥漿仍具有較高的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，滿足低壓易漏地層的深井長(zhǎng)封固或全封固的固井要求。4、本發(fā)明中，采用的減輕劑具體是指西安石油科技有限責(zé)任公司生產(chǎn)出售的油井水泥減輕劑。由于減輕劑有著極低的堆積密度，可以在較低的水灰比條件下有效降低水泥漿密度，使得所配置的低密度水泥漿懸浮穩(wěn)定性好，自由水含量低，在低壓易漏地層固井施工中，避免漏失的同時(shí)可形成性能穩(wěn)定均一的水泥石，保證固井質(zhì)量。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 密度為1. 35 g/cm3的采用西安石油科技有限責(zé)任公司生產(chǎn)出售降失水劑的高強(qiáng)低密度水泥漿。G級(jí)油井水泥100份減輕劑 份
微硅6. 5份降失水劑2%
油井水泥中溫緩凝劑0. 05-0. 15% 水固比0. 7
其中降失水劑和緩凝劑用量為G級(jí)油井水泥、減輕劑和微硅三者質(zhì)量總和的百分含量，水固比為水與三者質(zhì)量總和的比值。實(shí)施例2 密度為1. 30 g/cm3的采用西安石油科技有限責(zé)任公司生產(chǎn)出售降失水劑的高強(qiáng)低密度水泥漿。G級(jí)油井水泥100份減輕劑32份
微硅7份降失水劑2%
油井水泥中溫緩凝劑0. 05-0. 15% 水固比0. 7
其中降失水劑和緩凝劑用量為G級(jí)油井水泥、減輕劑和微硅三者質(zhì)量總和的百分含量，水固比為水與三者質(zhì)量總和的比值。實(shí)施例3 密度為1. 25 g/cm3的采用西安石油科技有限責(zé)任公司生產(chǎn)出售降失水劑的高強(qiáng)低密度水泥漿。G級(jí)油井水泥100份減輕劑40份
微硅7. 5份降失水劑2%
油井水泥中溫緩凝劑0. 05-0. 15% 水固比0. 75
其中降失水劑和緩凝劑用量為G級(jí)油井水泥、減輕劑和微硅三者質(zhì)量總和的百分含量，水固比為水與三者質(zhì)量總和的比值。
實(shí)施例4 密度為1. 35 g/cm3的采用西安石油科技有限責(zé)任公司生產(chǎn)出售降失水劑的高強(qiáng)低密度水泥漿。G級(jí)油井水泥100份減輕劑50份
微硅8份降失水劑2%
油井水泥中溫緩凝劑0. 05-0. 15% 水固比0. 75
其中降失水劑和緩凝劑用量為G級(jí)油井水泥、減輕劑和微硅三者質(zhì)量總和的百分含量，水固比為水與三者質(zhì)量總和的比值。實(shí)例1-4所述的采用降失水劑的高強(qiáng)低密度水泥漿性能如下表
權(quán)利要求
1.一種采用降失水劑的高強(qiáng)低密度水泥漿，其特征在于以重量計(jì)包括以下組分G級(jí)油井水泥100份；減輕劑23-50份；微硅6. 5-8份；降失水劑2%;緩凝劑0. 05-0. 15% ；其中，所述降失水劑和緩凝劑用量分別為G級(jí)油井水泥、減輕劑和微硅三者質(zhì)量總和的百分比含量；水泥漿中的水固比為0. 7-0. 75 ；所述水固比為水與G級(jí)油井水泥、減輕劑和微硅三者質(zhì)量總和比值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用降失水劑的高強(qiáng)低密度水泥漿，其特征在于所述的G 級(jí)油井水泥為符合API標(biāo)準(zhǔn)的高抗硫油井水泥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用降失水劑的高強(qiáng)低密度水泥漿，其特征在于所述的減輕劑具體是指市售的油井水泥減輕劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用降失水劑的高強(qiáng)低密度水泥漿，其特征在于所述的降失水劑具體是指市售的油井水泥防侵降失水劑，其主要成分為聚乙烯醇。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用降失水劑的高強(qiáng)低密度水泥漿，其特征在于所述的緩凝劑具體是指市售的油井水泥中溫緩凝劑，其主要成分為改性淀粉。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種采用降失水劑的高強(qiáng)低密度水泥漿，涉及油田固井用水泥漿技術(shù)領(lǐng)域，以重量計(jì)包括以下組分G級(jí)油井水泥:100份；減輕劑23-50份；微硅:6.5-8份；降失水劑:2%；緩凝劑:0.05-0.15%；其中，所述降失水劑和緩凝劑用量分別為G級(jí)油井水泥、減輕劑和微硅三者質(zhì)量總和的百分比含量；水泥漿中的水固比為:0.7-0.75；所述水固比為水與G級(jí)油井水泥、減輕劑和微硅三者質(zhì)量總和比值。本水泥漿的密度在1.20-1.35g/cm3，強(qiáng)度高、流動(dòng)性好、無(wú)自由水、體系穩(wěn)定性好，滿足了低壓易漏地層的深井長(zhǎng)封固或全封固的固井要求。
文檔編號(hào)C04B28/00GK102531481SQ201110453298
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者吳學(xué)升, 周兵, 李波, 歐陽(yáng)勇, 溫雪麗, 羅麗霞, 陳寧, 魏周勝 申請(qǐng)人:中國(guó)石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司