本發(fā)明屬于油氣井固井工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于易漏失小井眼或窄間隙環(huán)空井固井的封堵防氣竄水泥漿。
背景技術(shù)：
復(fù)雜結(jié)構(gòu)井的深部井段或從老井側(cè)鉆出的多壓力層系新井，存在小井眼或窄間隙環(huán)空的多壓力系統(tǒng)的注水泥過程易發(fā)生漏失和候凝過程易發(fā)生油氣水竄流，凝結(jié)水泥環(huán)在后續(xù)作業(yè)外力作用下易破碎影響層間有效封固質(zhì)量，甚至導(dǎo)致環(huán)空帶壓，這既影響射孔、測試，也影響油氣井的生產(chǎn)管理和修井等作業(yè)。因此，應(yīng)采用適合易漏失小井眼或窄間隙的水泥漿固井，才能更有效的提高封固質(zhì)量，以利于射孔、測試、生產(chǎn)管理和修井等作業(yè)，防止或減小開采過程中的環(huán)空帶壓風(fēng)險的發(fā)生。雖然關(guān)于固井過程中防止漏失、氣竄，或增強(qiáng)水泥石韌性的固井水泥漿，迄今國內(nèi)外已開發(fā)出了多種添加劑和相應(yīng)水泥漿體系，如專利zl201210571512.4“一種用于小間隙環(huán)空水平井固井的增韌防氣竄水泥漿”和專利zl201310244123.5“一種用于實(shí)體膨脹管固井的韌性防氣竄水泥漿”等，雖有針對小間隙的防氣竄和水泥石增韌的特性，但沒有針對多壓力系統(tǒng)易漏失小井眼或窄間隙環(huán)空井固井的漏、竄、易碎同治的多功能水泥漿體系，以及世界著名的halliburton和schlumberger等公司也沒有這類多功能且固井作業(yè)使用方便的水泥漿體系。
綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)存在的問題是：同一裸眼井段存在不同壓力的多壓力系統(tǒng)的小井眼或窄間隙環(huán)空井固井在注水泥后候凝期間易發(fā)生漏失、候凝過程中易發(fā)生氣竄、試壓或開采等過程中水泥環(huán)易發(fā)生碎裂影響封隔質(zhì)量或環(huán)空帶壓，影響油氣井的生產(chǎn)壽命。目前還沒有有效解決這類漏、竄、易碎共存問題的主要原因和難點(diǎn)是，一方面，防止漏失往往需要用較長的纖維類材料易導(dǎo)致水泥漿流變性較差，而不能滿足小井眼或窄間隙環(huán)空井注水泥易產(chǎn)生高泵壓要求水泥漿流變性好的需要。另一方面，防止水泥石易碎裂常用纖維和彈性顆粒類材料易導(dǎo)致水泥漿流變性較差和水泥石強(qiáng)度降低，也不能滿足注水泥要求水泥漿流變性好和窄間隙環(huán)空薄水泥環(huán)高強(qiáng)度的封隔能力。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種用于易漏失小井眼或窄間隙環(huán)空井固井的封堵防氣竄水泥漿。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的為達(dá)到以上技術(shù)目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案。
一種用于易漏失小井眼或窄間隙環(huán)空井固井的封堵防氣竄水泥漿，所述用于易漏失小井眼或窄間隙環(huán)空井固井的封堵防氣竄水泥漿由g級油井水泥或g級油井水泥與硅粉的混合物、封堵防氣竄劑、降失水劑、分散劑、緩凝劑、消泡劑與水配制而成；
100gg級油井水泥或g級油井水泥與硅粉的混合物，加入添加劑的量分別為：8g～10g封堵防氣竄劑，6g～8g降失水劑，0.0g～1.0g分散劑，0.2g～3.5g緩凝劑，0.1g～0.2g消泡劑，38.0g～44.0g自來水。
進(jìn)一步，所述封堵防氣竄劑為長度3mm～5mm高強(qiáng)聚丙烯纖維，長度1mm～2mm玻璃纖維，長度1mm～2mm椰殼纖維，粒徑30～40目橡膠粉，粒徑600～800目粉煤灰，粒徑600～800目磷石膏粉，粒徑2000目以上微硅，按質(zhì)量比為(2～5):(2～5):(2～5):(2～3):(5～8):(3～5):(5～8)混合而成。
進(jìn)一步，所述降失水劑為丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和n-乙烯基吡咯烷酮三元共聚類的油井水泥降失水劑。
進(jìn)一步，所述分散劑為甲醛和丙酮縮聚物。
進(jìn)一步，所述緩凝劑為丙烯酸、馬來酸、對苯乙烯磺酸鹽和親水性長鏈烯類單體的共聚物。
進(jìn)一步，所述消泡劑為乳化硅油、聚氧丙烯甘油醚或聚氧丙烯聚醚改性硅。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種所述用于易漏失小井眼或窄間隙環(huán)空井固井的封堵防氣竄水泥漿的制備方法，所述用于易漏失小井眼或窄間隙環(huán)空井固井的封堵防氣竄水泥漿包括以下步驟：
步驟一，稱取100gg級油井水泥或g級油井水泥與硅粉的混合物，8g～10g封堵防氣竄劑，6g～8g降失水劑，0.0g～1.0g分散劑，0.2g～3.5g緩凝劑，0.1g～0.2g消泡劑，38.0g～44.0g自來水；
步驟二，封堵防氣竄劑與g油井水泥或g級油井水泥與硅粉的混合物干混均勻，降失水劑、分散劑、緩凝劑和消泡劑加入自來水中混配均勻后，按gb/t19139-2012油井水泥試驗(yàn)方法配制水泥漿，即得到封堵防氣竄水泥漿。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及積極效果為：具有較強(qiáng)的封堵防漏防氣竄能力以及水泥環(huán)的耐沖擊能力，綜合性能協(xié)調(diào)良好，既能保證易漏失小井眼或窄間隙環(huán)空井固井的施工作業(yè)安全，又能改善小井眼或窄間隙環(huán)空井固井水泥環(huán)的封固質(zhì)量，防止或減小油氣井生產(chǎn)過程中環(huán)空帶壓的風(fēng)險。本發(fā)明的封堵防氣竄水泥漿，可用于井底靜止溫度90～180℃的易漏失小井眼或窄間隙環(huán)空井的固井，防漏封堵時間由常規(guī)體系的大于20秒降低為小于10秒～15秒，承壓能力由常規(guī)體系的2mpa～3mpa提高為5mpa～6mpa，防氣竄性能系數(shù)spn值小于3的強(qiáng)防氣竄，凝固24小時水泥石的抗沖擊韌性大于3.0j/cm2，且綜合工程性能協(xié)調(diào)良好，易于調(diào)整，即水泥漿稠化時間在約180min～360min之間可調(diào)，api失水量小于50ml，自由水可為0，流型指數(shù)可大于0.80，抗壓強(qiáng)度大于14mpa。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較，具有以下有益效果：(1)封堵防氣竄劑使水泥漿具有封堵防漏和防竄作用，保證小井眼固井近井壁封堵，防止固井漏失和候凝過程地層油氣水竄流進(jìn)入環(huán)空；(2)水泥漿凝固過程的微膨脹，在漏失的近井壁層可阻止地層流體竄入環(huán)空，在環(huán)空中有利于防止水泥漿凝結(jié)過程的體積收縮，提高水泥石環(huán)與套管和井壁間的膠結(jié)強(qiáng)度，提高環(huán)空的封固質(zhì)量；(3)水泥漿凝固水泥石抗沖擊韌性好，有利于防止和減少油氣井開采過程的環(huán)空帶壓的發(fā)生；(4)水泥漿配制和注漿施工與常規(guī)水泥漿相同，不需要特殊工藝。
本發(fā)明一方面，將適當(dāng)長度的剛性與柔性纖維以適當(dāng)配比形成復(fù)合纖維，在漏失時快速形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)封堵防漏，同時這種互竄網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)還與微粒在井壁形成的封堵層可阻止水泥漿凝結(jié)過程中地層油氣水竄入環(huán)空，實(shí)現(xiàn)防竄。另一方面，磷石膏與粉煤灰的氧化鋁組分漏失進(jìn)入井壁淺層后，隨后水泥漿水化產(chǎn)物氫氧化鈣與磷石膏和粉煤灰中的氧化鋁成分生成鈣釩石而膨脹，在硬化前的膨脹能防止或減小漏入水泥漿的水化體積收縮，而硬化后的微膨脹又能提高凝結(jié)水泥石與地層漏失孔隙或微裂縫的膠結(jié)強(qiáng)度，同時在環(huán)空中的水泥漿在凝結(jié)過程中同樣有這種微膨脹，其硬化前的膨脹能防止或減小水泥漿的水化體積收縮，而硬化后的微膨脹又能提高凝結(jié)水泥石與套管和井壁間的膠結(jié)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)減小后期氣竄和環(huán)空帶壓風(fēng)險。第三方面，復(fù)合纖維組分可阻止外力作用于水泥石時產(chǎn)生新的裂紋或使原有微裂縫等薄弱處進(jìn)一步發(fā)展延伸，且組分中的橡膠粉在水泥石中能吸收外力作用在水泥石內(nèi)部的應(yīng)力集中，減小外力導(dǎo)致水泥石破壞的作用，實(shí)現(xiàn)水泥石增韌抗沖擊能力的提高。第四方面，膨脹組分與水泥的水化產(chǎn)物氫氧化鈣反應(yīng)生成鈣釩石的過程，促進(jìn)水泥的水化而提高水泥石的早期強(qiáng)度。
附圖說明
圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的用于易漏失小井眼或窄間隙環(huán)空井固井的封堵防氣竄水泥漿的制備方法流程圖。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的應(yīng)用原理作詳細(xì)的描述。
本發(fā)明實(shí)施例提供的用于易漏失小井眼或窄間隙環(huán)空井固井的封堵防氣竄水泥漿由g級油井水泥或g級油井水泥與硅粉的混合物、封堵防氣竄劑、降失水劑、分散劑、緩凝劑、消泡劑與水配制而成；
100gg級油井水泥或g級油井水泥與硅粉的混合物，需加入添加劑的量分別為：8g～10g封堵防氣竄劑，6g～8g降失水劑，0.0g～1.0g分散劑，0.2g～3.5g緩凝劑，0.1g～0.2g消泡劑，38.0g～44.0g自來水。
所述封堵防氣竄劑為長度3mm～5mm高強(qiáng)聚丙烯纖維，長度1mm～2mm玻璃纖維，長度1mm～2mm椰殼纖維，粒徑30～40目橡膠粉，粒徑600～800目粉煤灰，粒徑600～800目磷石膏粉，粒徑2000目以上微硅，按質(zhì)量比為(2～5):(2～5):(2～5):(2～3):(5～8):(3～5):(5～8)充分混合而成。
所述水泥漿在井底靜止溫度90℃～180℃時，封堵時間由常規(guī)體系的大于20秒降低為小于10秒～15秒，承壓能力由一般體系的2mpa～3mpa提高到5mpa～6mpa，水泥漿稠化時間在約180min～360min之間可調(diào)，api失水量小于50ml，自由水可為0，流型指數(shù)可大于0.80，抗壓強(qiáng)度大于14mpa，防氣竄性能系數(shù)spn值小于3，水泥石的抗沖擊韌性大于3.0j/cm2。
所述降失水劑為丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和n-乙烯基吡咯烷酮三元共聚類的油井水泥降失水劑。
所述分散劑為甲醛和丙酮縮聚物。
所述緩凝劑為丙烯酸、馬來酸、對苯乙烯磺酸鈉和親水性長鏈烯類單體的共聚物。
所述消泡劑為乳化硅油、聚氧丙烯甘油醚或聚氧丙烯聚醚改性硅。
如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的用于易漏失小井眼或窄間隙環(huán)空井固井的封堵防氣竄水泥漿包括以下步驟：
s101：稱取100gg級油井水泥或g級油井水泥與硅粉的混合物，8g～10g封堵防氣竄劑，6g～8g降失水劑，0.0g～1.0g分散劑，0.2g～3.5g緩凝劑，0.1g～0.2g消泡劑，38.0g～44.0g自來水；
s102：封堵防氣竄劑與g級油井水泥或g級油井水泥與硅粉的混合物干混均勻，降失水劑、分散劑、緩凝劑和消泡劑加入自來水混配均勻后，按gb/t19139—2012油井水泥試驗(yàn)方法配制水泥漿，即得到封堵防氣竄水泥漿。
下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明的應(yīng)用原理作進(jìn)一步的描述。
實(shí)施例1：適應(yīng)井底靜止溫度90℃(循環(huán)溫度81℃)的水泥漿制備及性能：
稱取600克g級油井水泥，48克封堵防氣竄劑，36克降失水劑，0.4克分散劑，3.6克緩凝劑，0.6克消泡劑，228克自來水。封堵防氣竄劑與g級油井水泥干混均勻，降失水劑、分散劑、緩凝劑和消泡劑加入自來水中混配均勻后，按gb/t19139-2012油井水泥試驗(yàn)方法配制水泥漿，即得到密度1.90g/cm3的封堵防氣竄水泥漿。
本發(fā)明實(shí)施例的水泥漿在井底靜止溫度90℃，循環(huán)溫度81℃時，測得水泥漿的封堵時間為8秒和承壓為5.7mpa，按gb/t19139-2012油井水泥試驗(yàn)方法測得稠化時間195min，api失水量36ml，自由水0，流型指數(shù)0.8210，防氣竄性能系數(shù)spn值為1.63，凝固24小時水泥石的抗沖擊韌性大于4.3j/cm2，抗壓強(qiáng)度18mpa。
實(shí)施例2：適應(yīng)井底靜止溫度180℃(循環(huán)溫度153℃)的水泥漿制備及性能：
稱取600克g級油井水泥，210克硅粉，60克封堵防氣竄劑，48克降失水劑，0.2克分散劑，21克緩凝劑，1.2克消泡劑，264克自來水。封堵防氣竄劑與g油井水泥和硅粉干混均勻，降失水劑、分散劑、緩凝劑和消泡劑加入自來水中混配均勻后，按gb/t19139-2012油井水泥試驗(yàn)方法配制水泥漿，即得到密度1.90g/cm3的封堵防氣竄水泥漿。
本發(fā)明實(shí)施例的水泥漿用于井底靜止溫度180℃，循環(huán)溫度153℃時，測得水泥漿的封堵時間為12秒和承壓為5.3mpa，按gb/t19139-2012油井水泥試驗(yàn)方法測得稠化時間340min，api失水量42ml，自由水0，流型指數(shù)0.8520，防氣竄性能系數(shù)spn值0.82，凝固24小時水泥石的抗沖擊韌性為3.2j/cm2，抗壓強(qiáng)度為21mpa。
本發(fā)明的封堵防氣竄水泥漿，可用于井底靜止溫度90～180℃的易漏失小井眼或窄間隙環(huán)空井的固井，防漏封堵時間由常規(guī)體系的大于20秒降低為小于10秒～15秒，承壓能力由常規(guī)體系的2mpa～3mpa提高為5mpa～6mpa，防氣竄性能系數(shù)spn值小于3的強(qiáng)防氣竄，凝固24小時水泥石的抗沖擊韌性大于3.0j/cm2，且綜合工程性能協(xié)調(diào)良好，易于調(diào)整，即水泥漿稠化時間在約180min～360min之間可調(diào)，api失水量小于50ml，自由水可為0，流型指數(shù)可大于0.80，抗壓強(qiáng)度大于14mpa。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。