專利名稱：：固井用低溫早強(qiáng)防竄水泥漿的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種固井用低溫早強(qiáng)防竄水泥槳，特別用于低溫氣層、活躍水層、易漏地層的固井材料。
背景技術(shù)：
：現(xiàn)有的固井作業(yè)中，存在淺層氣和地表含水層、地層承壓能力低以及冬季作業(yè)溫度低的情況，使水泥漿膠凝強(qiáng)度發(fā)展緩慢，水泥漿候凝時(shí)的失重導(dǎo)致液柱壓力降低，極易導(dǎo)致水氣竄流的發(fā)生，嚴(yán)重影響了固井質(zhì)量。針對(duì)上述問(wèn)題，現(xiàn)有采用的提高水泥槳密度的方法，其不足之處是極易導(dǎo)致水泥漿向地層漏失；現(xiàn)有采用加入氯化鈣等促凝劑的方法，能夠縮短水泥漿稠化時(shí)間，但不能顯著改善水泥漿膠凝強(qiáng)度的發(fā)展，不能有效防止竄流，而且摻量過(guò)大時(shí)，會(huì)產(chǎn)生逆向作用，給固井作業(yè)帶來(lái)不良作用。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題避免上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種用于低溫固井作業(yè)、低溫下強(qiáng)度發(fā)展快，候凝時(shí)間短、可以有效的防止竄流、防止漏失、價(jià)格合理的固井用低溫早強(qiáng)防竄水泥漿。本發(fā)明采用的技術(shù)方案固井用低溫早強(qiáng)防竄水泥漿，其特征是由100重量份硅酸鹽固井水泥、50-95重量份水、10-100重量份輕質(zhì)增強(qiáng)劑、3-8重量份低溫早強(qiáng)劑、3-8重量份防竄劑、0.2-1重量份流變性能調(diào)節(jié)劑、0.1-0.3重量份消泡劑組成，其中輕質(zhì)增強(qiáng)劑由100重量份150-200um的玻璃微珠、40-60重量份40-100um超細(xì)高活性礦渣、20-30重量份0.5-3um微細(xì)水泥和10-20重量份0.02-0.5um微細(xì)硅粉組成；低溫早強(qiáng)劑由IOO重量份硫酸鈣粉、80-100重量份三乙醇胺、40-60重量份硅酸鈉組成;防竄劑由100重量份20-80目聚乙烯醇、150-300重量份的石膏、200-300重量份聚萘磺酸鈉和5-10重量份的硼砂組成；流變性能調(diào)節(jié)劑由100重量份聚苯乙烯磺酸鈉和80-100重量份木質(zhì)素磺酸鈣組成；消泡劑由聚乙二醇乙醚組成。較優(yōu)的固井用低溫早強(qiáng)防竄水泥漿，其特征是由100重量份硅酸鹽固井水泥、50重量份水、IO重量份輕質(zhì)增強(qiáng)劑、4重量份低溫早強(qiáng)劑、3重量份防竄劑、0:2重量份流變性能調(diào)節(jié)劑、0.2重量份消泡劑組成，其中輕質(zhì)增強(qiáng)劑由100重量份150-200Pm的玻璃微珠、50重量份40-100ym超細(xì)高活性礦渣、25重量份0.5-3um微細(xì)水泥和15重量份0.02-0.5ym微細(xì)硅粉組成；低溫早強(qiáng)劑由100重量份硫酸鈣粉、80重量份三乙醇胺、50重量份硅酸鈉組成；防竄劑由100重量份20-80目聚乙烯醇、200重量份的石膏、200重量份聚萘磺酸鈉和IO重量份的硼砂構(gòu)成；流變性能調(diào)節(jié)劑由100重量份聚苯乙烯磺酸鈉和IOO重量份木質(zhì)素磺酸鈣組成；消泡劑由聚乙二醇乙醚組成。較優(yōu)的固井用低溫皁強(qiáng)防竄水泥漿，其特征是由IOO重量份硅酸鹽固井水泥、70重量份水、50重量份輕質(zhì)增強(qiáng)劑、4重量份低溫早強(qiáng)劑、3重量份防竄劑、0.5重量份流變性能調(diào)節(jié)劑、0.2重量份消泡劑組成，其中輕質(zhì)增強(qiáng)劑由100重量份150-200um的玻璃微珠、50重量份40-100ym超細(xì)高活性礦渣、25重量份0.5-3Pm微細(xì)水泥和15重量份0.02-0.5Um微細(xì)硅粉組成；低溫早強(qiáng)劑由100重量份硫酸鈣粉、80重量份三乙醇胺、50重量份硅酸鈉組成；防竄劑由100重量份20-80目聚乙烯醇、200重量份的石膏、200重量份聚萘磺酸鈉和IO重量份的硼砂構(gòu)成；流變性能調(diào)節(jié)劑由100重量份聚苯乙烯磺酸鈉和IOO重量份木質(zhì)素磺酸鈣組成；消泡劑由聚乙二醇乙醚組成。較優(yōu)的固井用低溫早強(qiáng)防竄水泥漿，其特征是由ioo重量份硅酸鹽固井水泥、60重量份水、30重量份輕質(zhì)增強(qiáng)劑、4重量份低溫早強(qiáng)劑、3重量份防竄劑、0.5重量份流變性能調(diào)節(jié)劑、0.2重量份消泡劑組成，其中輕質(zhì)增強(qiáng)劑由100重量份150-200"m的玻璃微珠、50重量份40-100um超細(xì)高活性礦渣、25重量份0.5-3um微細(xì)水泥和15重量份0.02-0.5ym微細(xì)硅粉組成；低溫早強(qiáng)劑由100重量份硫酸鈣粉、80重量份三乙醇胺、50重量份硅酸鈉組成；防竄劑由100重量份20-80目聚乙烯醇、200重量份的石膏、200重量份聚萘磺酸鈉和IO重量份的硼砂構(gòu)成；流變性能調(diào)節(jié)劑由100重量份聚苯乙烯磺酸鈉和IOO重量份木質(zhì)素磺酸鈣組成；消泡劑由聚乙二醇乙醚組成。固井用低溫早強(qiáng)防竄水泥漿的制備過(guò)程如下預(yù)先制備各外加劑，制備輕質(zhì)增強(qiáng)劑，將超細(xì)高活性礦渣磨制40-100ym，然后與微細(xì)水泥、微細(xì)硅粉和密閉、輕質(zhì)、充氣的150-200um玻璃微珠混和均勻制成。預(yù)先制備低溫早強(qiáng)劑，將硫酸鈣粉、三乙醇胺、硅酸鈉混合均勻制成。預(yù)先制備防竄劑，將20-80目聚乙烯醇、石膏、聚萘磺酸鈉和硼砂混合均勻制成。預(yù)先制備流變性能調(diào)節(jié)劑，將聚苯乙烯磺酸鈉和木質(zhì)素磺酸鈣混合均勻制成。消泡劑采用市售的聚乙二醇乙醚。然后將水泥與輕質(zhì)增強(qiáng)劑、低溫早強(qiáng)劑、防竄劑和流變性能調(diào)節(jié)劑混合均勻，最后與加入消泡劑的水進(jìn)行攪拌均勻，制成低溫早強(qiáng)防竄水泥漿。在固井用低溫早強(qiáng)防竄水泥槳中，輕質(zhì)增強(qiáng)劑是由玻璃微珠和具有合理顆粒尺寸分布的高活性礦渣材料及微細(xì)硅粉、微細(xì)水泥組成，不僅能起到充填水泥石孔隙的作用，同時(shí)還具有較強(qiáng)的火山灰效應(yīng)，吸收水泥水化產(chǎn)生的Ca(OH)2，進(jìn)一步完全水泥的水化反應(yīng)。高活性超細(xì)礦渣及微細(xì)硅粉和微細(xì)水泥通過(guò)氫鍵作用、自身的凝硬性反應(yīng)以及與水泥水化產(chǎn)物發(fā)生的膠凝反應(yīng)，可以補(bǔ)償水泥凝結(jié)引起的收縮并形成致密均勻的水泥石，同時(shí)降低失水和游離液含量，防止水泥槳水化、失水及離析引起的收縮，有效阻止微環(huán)隙的形成。同時(shí)輕質(zhì)增強(qiáng)劑的多膠凝反應(yīng)可在微細(xì)顆粒之間形成均勻致密的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，在靜止?fàn)顟B(tài)下，可較快形成自支撐式粘性凝膠，使水泥漿具有一定的觸變能力，提高水泥漿的防竄熊力。低溫早強(qiáng)劑由硅酸鈉、硫酸鈣粉、三乙醇胺組成，三者共同作用可在低溫下顯著促進(jìn)水泥的水化反應(yīng)，提高增強(qiáng)材料的水化活性，進(jìn)一步加快水化反應(yīng)的進(jìn)行，生成更多的膠凝水化產(chǎn)物，形成更加致密、非滲透、高強(qiáng)度的水泥石，顯示出良好的低溫早強(qiáng)能力。防竄劑由聚乙烯醇、石膏、聚萘磺酸鈉和硼砂組成，通過(guò)其高分子化合物在水泥漿內(nèi)的可控交聯(lián)、聚合反應(yīng)，在水泥顆粒水化形成的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)間形成高分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高了水泥漿中的粘滯阻力，可減緩由于水泥漿水化引起的失重，并可在滲透層表面形成致密薄膜，從而降低水泥漿的失水和水泥石的滲透率，有助于防止漏失與竄流的發(fā)生。防竄劑和輕質(zhì)增強(qiáng)劑、低溫早強(qiáng)劑共同作用，補(bǔ)償了體系水泥石的體積收縮，大大縮短水泥漿的稠化過(guò)渡時(shí)間以及靜膠凝強(qiáng)度過(guò)渡時(shí)間，降低了水泥漿的水化膠凝失重，從而保證了水泥環(huán)的整體密封性能及水泥漿動(dòng)態(tài)過(guò)程的壓力平衡，有效地防止竄流的發(fā)生。流變性能調(diào)節(jié)劑可以改善水泥漿初始稠度和流動(dòng)性，保證水泥漿的良好的施工性能。消泡劑可以減小空氣進(jìn)入量，有助于水泥漿的制備。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果-1、本發(fā)明的固井用低溫早強(qiáng)防竄水泥漿，適用于低溫氣層、活躍水層、易漏地層的固井。2、固井用低溫早強(qiáng)防竄水泥漿，低溫下強(qiáng)度發(fā)展快，候凝時(shí)間短、可以有效的防止竄流、防止漏失，提高固井質(zhì)量。2、制備方法簡(jiǎn)單、價(jià)格合理。具體實(shí)施方式1固井用低溫早強(qiáng)防竄水泥漿，其特征是由100重量份硅酸鹽固井水泥、50重量份水、10'重量份輕質(zhì)增強(qiáng)劑、4重量份低溫早強(qiáng)劑、3重量份防竄劑、0.2重量份流變性能調(diào)節(jié)劑、0.2重量份消泡劑組成，其中輕質(zhì)增強(qiáng)劑由100重量份150-200wm的玻璃微珠、50重量份40-100um超細(xì)高活性礦渣、25重量份0.5-3ym微細(xì)水泥和15重量份0.02-0.5um微細(xì)硅粉組成；低溫早強(qiáng)劑由100重量份硫酸鈣粉、80重量份三乙醇胺、50重量份硅酸鈉組成；防竄劑由100重量份20-80目聚乙烯醇、200重量份的石膏、200重量份聚萘磺酸鈉和10重量份的硼砂組成；流變性能調(diào)節(jié)劑由IOO重量份聚苯乙烯磺酸鈉和100重量份木質(zhì)素磺酸鈣組成，消泡劑由聚乙二醇乙醚組成。所用原料均為市售品。將上述原料制成密度1.80g/cm3的固井用低溫早強(qiáng)防竄水泥漿，應(yīng)用井況為鉆頭尺寸311mm，井深全長(zhǎng)165m;表層套管尺寸244.5mm，套管下深161.2m;井底靜止溫度22°C;地層破裂壓力-1.80g/cm3;2030米存在活躍的氣層和水層。在0~80米井深段采用該低溫早強(qiáng)防竄水泥漿，性能試驗(yàn)列于表l。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>具體實(shí)施方式2固井用低溫早強(qiáng)防竄水泥漿，其特征是由100重^份硅酸鹽固井水泥、70重量份水、50重量份輕質(zhì)增強(qiáng)劑、4重量份低溫早強(qiáng)劑、3重景份防竄劑、0.5重暈份流變性能調(diào)節(jié)劑、0.2—重量份消泡劑組成，其各外加劑組成和應(yīng)用井況與具體實(shí)施方式1相同，制成1.50g/cm3的固井用低溫早強(qiáng)防竄水泥漿，用于80"65米并深段。性能試驗(yàn)列于表1。具體實(shí)施方式3固井用低溫早強(qiáng)防竄水泥漿，其特征是由IOO重量份硅酸鹽固井水泥、60重量份水、30重量份輕質(zhì)增強(qiáng)劑、4重量份低溫早強(qiáng)劑、3重量份防竄劑、0.5重量份流變性能調(diào)節(jié)劑、0.2重量份消泡劑組成，其各外加劑組成與具體實(shí)施方式1相同。將上述原料制成密度1.60g/cm3的固井用低溫早強(qiáng)防竄水泥漿，應(yīng)用井況為鉆頭尺寸215.9mm，井深全長(zhǎng)500m;油層套管尺寸177.8mm，套管下深497.53m;阻流環(huán)位置472.92m;井底靜止溫度33°C;地層破裂壓力1.62g/cm3。性能試驗(yàn)列于表l。試驗(yàn)結(jié)果表明，固井作業(yè)質(zhì)量良好。對(duì)比試驗(yàn)表明，單獨(dú)使用各外加劑均達(dá)不到該外加劑組合的效果。權(quán)利要求1、一種固井用低溫早強(qiáng)防竄水泥漿，其特征是由100重量份硅酸鹽固井水泥、50-95重量份水、10-100重量份輕質(zhì)增強(qiáng)劑、3-8重量份低溫早強(qiáng)劑、3-8重量份防竄劑、0.2-1重量份流變性能調(diào)節(jié)劑、0.1-0.3重量份消泡劑組成，其中輕質(zhì)增強(qiáng)劑由100重量份150-200μm的玻璃微珠、40-60重量份40-100μm超細(xì)高活性礦渣、20-30重量份0.5-3μm微細(xì)水泥和10-20重量份0.02-0.5μm微細(xì)硅粉組成；低溫早強(qiáng)劑由100重量份硫酸鈣粉、80-100重量份三乙醇胺、40-60重量份硅酸鈉組成；防竄劑由100重量份20-80目聚乙烯醇、150-300重量份的石膏、200-300重量份聚萘磺酸鈉和5-10重量份的硼砂組成；流變性能調(diào)節(jié)劑由100重量份聚苯乙烯磺酸鈉和80-100重量份木質(zhì)素磺酸鈣組成；消泡劑由聚乙二醇乙醚組成。2、根據(jù)權(quán)利要求l'所述的固井用低溫早強(qiáng)防竄水泥漿，其特征是由100重量份硅酸鹽固井水泥、50重量份水、10重量份輕質(zhì)增強(qiáng)劑、4重量份低溫早強(qiáng)劑、3重量份防竄劑、0.2重量份流變性能調(diào)節(jié)劑、0.2重量份消泡劑組成，其中輕質(zhì)增強(qiáng)劑由100重量份l50-200um的玻璃微珠、50重量份40-100um超細(xì)高活性礦渣、25重量份0.5-3um微細(xì)水泥和15重量份0.02-0.5um微細(xì)硅粉組成；低溫早強(qiáng)劑由IOO重量份硫酸鈣粉、80重量份三乙醇胺、50重量份硅酸鈉組成；防竄劑由100重量份20-80目聚乙烯醇、200重量份的石膏、200重量份聚萘磺酸鈉和IO重量份的硼砂組成；流變性能調(diào)節(jié)劑由100重量份聚苯乙烯磺酸鈉和IOO重量份木質(zhì)素磺酸鈣組成；消泡劑由聚乙二醇乙醚組成。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的固井用低溫早強(qiáng)防竄水泥漿，其特征是由100重量份硅酸鹽固井水泥、70重量份水、50重量份輕質(zhì)增強(qiáng)劑、4重量份低溫早強(qiáng)劑、3重量份防竄劑、0.5重量份流變性能調(diào)節(jié)劑、0.2重量份消泡劑組成，其中輕質(zhì)增強(qiáng)劑由100重量份150-200Um的玻璃微珠、50重量份40-100um超細(xì)高活性礦渣、25重量份0.5-3lim微細(xì)水泥和15重量份0.02-0.5um微細(xì)硅粉組成；低溫早強(qiáng)劑由100重量份硫酸鈣粉、80重量份三乙醇胺、50重量份硅酸鈉組成；防竄劑由100重量份20-80目聚乙烯醇、200重量份的石膏、200重量份聚萘磺酸鈉和10重量份的硼砂組成；流變性能調(diào)節(jié)劑由100重量份聚苯乙烯磺酸鈉和IOO重量份木質(zhì)素磺酸鈣組成；消泡劑由聚乙二醇乙醚組成。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的固井用低溫早強(qiáng)防竄水泥漿，其特征是由100重量份硅酸鹽固井水泥、60重量份水、30重量份輕質(zhì)增強(qiáng)劑、4重量份低溫早強(qiáng)劑、3重量份防竄劑、0.5重量份流變性能調(diào)節(jié)劑、0.2重量份消泡劑組成，其中輕質(zhì)增強(qiáng)劑由100重量份150-200Um的玻璃微珠、50重量份40-100um超細(xì)高活性礦渣、25重量份0.5-3tim微細(xì)水泥和15重量份0.02-0.5um微細(xì)硅粉組成；低溫早強(qiáng)劑由IOO重量份硫酸鈣粉、80重量份三乙醇胺、50重量份硅酸鈉組成；防竄劑由100重量份20-80目聚乙烯醇、200重量份的石膏、200重量份聚萘磺酸鈉和IO重量份的硼砂組成；流變性能調(diào)節(jié)劑由100重量份聚苯乙烯磺酸鈉和IOO重量份木質(zhì)素磺酸鈣組成；消泡劑由聚乙二醇乙醚組成。全文摘要本發(fā)明涉及一種固井用低溫早強(qiáng)防竄水泥漿，由硅酸鹽水泥、水、輕質(zhì)增強(qiáng)劑、低溫早強(qiáng)劑、防竄劑、流變性能調(diào)節(jié)劑、消泡劑組成，其中輕質(zhì)增強(qiáng)劑由玻璃微珠和微細(xì)水泥、微細(xì)硅粉、超細(xì)高活性礦渣組成，低溫早強(qiáng)劑由硅酸鈉、硫酸鈣粉、三乙醇胺組成，防竄劑由聚乙烯醇、石膏、聚萘磺酸鈉和硼砂組成，流變性能調(diào)節(jié)劑由聚苯乙烯磺酸鈉和木質(zhì)素磺酸鈣組成，消泡劑由聚乙二醇乙醚組成，具有低溫強(qiáng)度發(fā)展快、防竄、防漏能力強(qiáng)、低失水、流變性能優(yōu)良的特點(diǎn)，可用于有低溫氣層、活躍水層、易漏地層固井材料。文檔編號(hào)C09K8/56GK101126018SQ20061008927公開(kāi)日2008年2月20日申請(qǐng)日期2006年8月15日優(yōu)先權(quán)日2006年8月15日發(fā)明者勇劉,張清玉,謝承斌,譚文禮,高永會(huì)申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司;中國(guó)石油集團(tuán)工程技術(shù)研究院