一種水平井水泥漿的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于水平井固井領域，尤其設計一種水平井水泥漿。
【背景技術】
[0002] 油水平井通常指的是井斜角在86°以上的定向井，其井身軌跡不僅在油氣層中穿 行一定的長度，而且還增加了與油氣儲層之間的接觸面積，改變了泄油面積、降低了油氣的 流速與壓力，是低滲透油氣田開發(fā)增產穩(wěn)產的有效措施和主要手段。
[0003] 二十世紀90年代以來，世界水平井鉆井技術快速推廣和普及，成為提高油田勘探 開發(fā)綜合效益的重要途徑。1990年國外鉆成水平井1290 口，是1989年的5. 2倍；1995年 鉆成水平井2590 口，又比1990年增加1倍以上。目前，國際上水平井鉆井技術已日臻成熟 和完善，隨著不同的地面條件、地下油層狀況與勘探開發(fā)要求，應用地質導向技術、旋轉導 向鉆井系統(tǒng)已鉆成了多種多樣的水平井。
[0004] 我國是發(fā)展水平井鉆井技術最早的幾個國家之一，二十世紀60年代中期在四川 打成了磨3井和巴24井兩口水平井，但限于當時的技術水平，未取得應有的效益。二十世 紀90年代后，中國石油企業(yè)在"八五"期間組織了大規(guī)模攻關，取得了重大成果，把我國水 平井鉆井技術向前推進了一大步，不僅能夠鉆常規(guī)的水平井，而且能夠鉆階梯式水平井、水 平分支井、分支水平井等高難度的水平井。薄油層階梯式水平井，油層平均厚〇. 6米，最薄 0. 4m。
[0005] 隨著水平井開發(fā)的不斷深入，對水平井固井技術提出了更高的要求，水平井固井 時，需解決套管下入問題、居中及清除巖肩床、水泥漿失水及析水等問題。在水平井段，因 重力作用，套管總趨向于緊貼井眼下側而形成窄邊環(huán)空，導致在注替水泥漿過程中井眼下 側的泥餅及鉆井液頂替效率較低，易形成竄槽，影響固井質量。另外，若水平井段的水泥漿 存在析水，產生的析水易聚積于井眼上側，形成一條水帶而影響固井質量。這條水帶在水平 井開采過程中，將為分層開采防水及防砂造成較大困難。水平井固井時水泥漿的失水需控 制得更低，大量文獻介紹水泥漿失水應控制在50ml以內，這樣有利于提高水平井的固井質 量。
[0006] 鉆井過程中巖肩床的存在是必然的，這不僅影響鉆井施工的安全，也影響固井質 量。在固井前的井眼準備階段，必須將巖肩床清除干凈。結合地層特點及技術能力，采取在 大斜度及水平井段，每鉆井50-60m短起下一次，通過鉆具的上下往復運動，破壞巖肩床，并 大排量洗井，排出巖肩，提高鉆井液動塑比，增強其懸浮、攜砂能力，比普通直井或斜井要提 高30- 50%。頻繁短起下鉆還有利于井壁光滑，為以后下套管創(chuàng)造條件。因為重力作用， 在水平段鉆井過程中，鉆肩將沉積在井眼下側并累積成較厚的假泥餅形成巖肩床，若不清 除干凈，則在封固后，這條巖肩床也將為油、氣、水竄提供通道，為水平井的分層開采留下較 大隱患，嚴重的導致水平井工程報廢。
[0007] 目前通常實用的常規(guī)水泥韌性差，不能發(fā)生彈性塑變，不能夠更好的抵抗固井后 期的射孔和壓裂作業(yè)，不能夠保持了水泥環(huán)的完整性，另外，水平井固井水泥漿體系的穩(wěn)定 性差，不能使水泥漿體系中的水泥顆粒能夠有效均勻分散而不沉降，從而防止水平段水泥 漿在高邊形成通道，進而阻止了水平段的流體之間的互竄等問題。

【發(fā)明內容】

[0008] 針對上述問題，本發(fā)明提供了一種穩(wěn)定的水泥漿，零析水、低失水；形成的水泥石 不收縮，且具有一定的膨脹率；良好的水泥石力學性能，表現(xiàn)出優(yōu)異的韌性。水泥石抗折 強度高，脆度系數小，韌度系數增大，水泥石楊氏模量減小，泊松比增大，水泥石彎曲半徑減 小，三軸應力應變曲線表現(xiàn)出良好的彈塑性；防竄能力的提高?？s短稠化時間，減少地層流 體入侵到水泥漿內部的時間和竄流量；漿體均勻穩(wěn)定，流動性好，有助于減小環(huán)空流動阻 力，提高頂替效率的水平井水泥漿。
[0009] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案，一種水平井水泥漿，一包括以下組成 成份：水泥+增韌劑GZR+GFC膨脹劑+GH緩凝劑，所述的各成份的重量百分比為，增韌劑 GZR0. 5% -2. 5%，GFC 膨脹劑 1 % -3%，GH 緩凝劑 0? 04% -0? 08%，其余的為水泥。
[0010] 還包括GSJ降失水劑和USZ分散劑，所述的GSJ降失水劑所占的重量百分比是 0.2% -0.4%，所述USZ分散劑所占的重量百分比是0.04% -0.08%。
[0011] 所述的GZR增韌劑是由彈性顆粒材料、防斷裂材料和防滲材料組成，所述的彈性 顆粒材料、防斷裂材料和防滲材料是按照20:1. 5:1. 5比例混合而成。
[0012] 所述的膨脹劑是按照以下成份的重量百分比組成氯化鈉1.2%、硫代硫酸鈉 1.5%、拉開粉8乂0.3%、減水劑見0.4%、氯化銨0.8%、鋁粉0.005%、鐵粉95%。
[0013] 所述的GH緩凝劑是蔗糖、葡萄糖、木質磺酸鈣鹽或鈉鹽、羧甲基纖維素鈉、羧乙基 纖維素一種或二種以上的混合物。
[0014] 所述的GSJ降失水劑羧甲基維生素或羥乙基維生素或羧甲基羥乙基維生素。
[0015] 所述的水泥+增韌劑GZR+GFC膨脹劑+GH緩凝劑各組份的重量百分比是增韌劑 GZR2. 0% +GFC膨脹劑2% +GH緩凝劑0. 06%，其余的為水泥。
[0016] 所述的GSJ降失水劑所占的重量百分比是0.3%，所述USZ分散劑所占的重量百分 比是0. 06%。
[0017] 本發(fā)明采用上述技術方案，具有以下優(yōu)點：
[0018] ①穩(wěn)定的水泥漿體系，零析水、低失水。
[0019] ②形成的水泥石不收縮，且具有一定的膨脹率。
[0020] ③良好的水泥石力學性能，表現(xiàn)出優(yōu)異的韌性。水泥石抗折強度高，脆度系數小， 韌度系數增大，水泥石楊氏模量減小，泊松比增大，水泥石彎曲半徑減小，三軸應力應變曲 線表現(xiàn)出良好的彈塑性。
[0021] ④防竄能力的提高?？s短稠化時間，減少地層流體入侵到水泥漿內部的時間和竄 流量。
[0022] ⑤漿體均勻穩(wěn)定，流動性好，有助于減小環(huán)空流動阻力，提高頂替效率。
【附圖說明】
[0023] 圖1是本發(fā)明加量為0% GZR-1的水泥石應力應變曲線；
[0024] 圖2是本發(fā)明加量為1. 0% GZR-1的水泥石應力應變曲線；
[0025] 圖3是本發(fā)明加量為1. 5%GZR-1的水泥石應力應變曲線；
[0026] 圖4是本發(fā)明加量為2. 0%GZR-1的水泥石應力應變曲線；
[0027] 圖5是本發(fā)明膨脹劑加量與凈線性膨脹率的關系；
[0028] 圖6是本發(fā)明中"晶體"膨脹劑的膨脹率與時間的關系；
[0029] 圖7是本發(fā)明微膨脹防竄水泥漿體系55°C稠化時間曲線；
[0030]圖8是本發(fā)明微膨脹防竄水泥漿體系60°C稠化時間曲線；
[0031]圖9是本發(fā)明韌性防竄水泥漿防竄性能評價曲線。
【具體實施方式】
[0032] 下面實施例進一步對一種水平井水泥漿進行詳細的說明。
[0033] 實施例1
[0034] 所示的一種水平井水泥漿，包括以下組成成份：水泥+增韌劑GZR+GFC膨脹劑+GH 緩凝劑，所述的各成份的重量百分比為，增韌劑GZR0. 5% -2.5%，GFC膨脹劑1% -3%， GH緩凝劑0. 04% -0. 08%，其余的為水泥。還包括GSJ降失水劑和USZ分散劑，所述的 GSJ降失水劑所占的重量百分比是0. 2% -0.4%，所述USZ分散劑所占的重量百分比是 0. 04% -0. 08%。采用本配方，對本水泥漿做出如下性能評價
[0035] 1、韌性評價：
[0036] 表1韌性防竄水泥漿體系常規(guī)性能評價：
[0037]
【主權項】
1. 一種水平井水泥漿，其特征在于，包括以下組成成份：水泥+增韌劑GZR+GFC膨脹劑 +GH緩凝劑，所述的各成份的重量百分比為，增韌劑GZRO. 5% -2. 5%，GFC膨脹劑1% -3%， GH緩凝劑0. 04% -0. 08%，其余的為水泥。
2. 根據權利要求1所述的一種水平井水泥漿，其特征在于，還包括GSJ降失水劑和USZ 分散劑，所述的GSJ降失水劑所占的重量百分比是0. 2 % -0. 4 %，所述USZ分散劑所占的重 量百分比是〇· 04 % -0· 08 %。
3. 根據權利要求1所述的一種水平井水泥漿，其特征在于，所述的GZR增韌劑是由彈性 顆粒材料、防斷裂材料和防滲材料組成，所述的彈性顆粒材料、防斷裂材料和防滲材料是按 照20:1. 5:1. 5比例混合而成。
4. 根據權利要求1所述的一種水平井水泥漿，其特征在于，所述的膨脹劑是按照 以下成份的重量百分比組成氯化鈉1. 2%、硫代硫酸鈉1. 5%、拉開粉BX 0. 3%、減水劑 JN0. 4 %、氯化銨 0· 8 %、鋁粉 0· 005 %、鐵粉 95 %。
5. 根據權利要求1所述的一種水平井水泥漿，其特征在于，所述的GH緩凝劑是蔗糖、葡 萄糖、木質磺酸鈣鹽或鈉鹽、羧甲基纖維素鈉、羧乙基纖維素一種或二種以上的混合物。
6. 根據權利要求2所述的一種水平井水泥漿，其特征在于，所述的GSJ降失水劑羧甲基 維生素或羥乙基維生素或羧甲基羥乙基維生素。
7. 根據權利要求1所述的水平井水泥漿，其特征在于，所述的水泥+增韌劑GZR+GFC 膨脹劑+GH緩凝劑各組份的重量百分比是增韌劑GZR2. 0% +GFC膨脹劑2% +GH緩凝劑 0.06%，其余的為水泥。
8. 根據權利要求2所述的水平井水泥漿，其特征在于，所述的GSJ降失水劑所占的重量 百分比是0. 3 %，所述USZ分散劑所占的重量百分比是0. 06 %。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種水平井水泥漿，一包括以下組成成份：水泥+增韌劑GZR+GFC膨脹劑+GH緩凝劑，所述的各成份的重量百分比為，增韌劑GZR0.5％-2.5％，GFC膨脹劑1％-3％，GH緩凝劑0.04％-0.08％，其余的為水泥，零析水、低失水；形成的水泥石不收縮，且具有一定的膨脹率；良好的水泥石力學性能，表現(xiàn)出優(yōu)異的韌性。水泥石抗折強度高，脆度系數小，韌度系數增大，水泥石楊氏模量減小，泊松比增大，水泥石彎曲半徑減小，三軸應力應變曲線表現(xiàn)出良好的彈塑性；防竄能力的提高。縮短稠化時間，減少地層流體入侵到水泥漿內部的時間和竄流量；漿體均勻穩(wěn)定，流動性好，有助于減小環(huán)空流動阻力，提高頂替效率的水平井水泥漿。
【IPC分類】C09K8-467
【公開號】CN104650836
【申請?zhí)枴緾N201410814124
【發(fā)明人】王大權, 馮文革, 蔣敏, 竇虎清
【申請人】中國石油集團川慶鉆探工程有限公司長慶固井公司
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2014年12月22日