一種抗高溫高強度低密度水泥漿體系的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種水泥固井技術領域，特別是涉及一種抗高溫高強度低密度水泥漿 體系。
【背景技術】
[0002] 目前我國國內(nèi)剩余油氣資源40%分布在地質(zhì)條件復雜多變，且油氣顯示活躍的裂 縫性儲層，該區(qū)塊固井施工面臨長封固段易漏失，水泥漿返高達不到設計要求，因此固井須 使用低密度及超低密度水泥漿體系，以降低換空液柱壓力防止或降低固井施工漏失。目前 國內(nèi)外常用的水泥漿減輕劑主要有國產(chǎn)普通漂珠、美國3M空心玻璃微珠及粉煤灰等。
[0003] 其中，國產(chǎn)普通漂珠抗壓強度低，密度較高，一般只能將水泥漿密度降至1.40 g/ cm3且受攪拌速度和壓力影響較大，當承壓8MPa以上時，破碎率較大，當水泥漿到井底時，其 實際密度遠遠大于設計密度，因此降低水泥漿密度能力有限；美國3M微珠承壓能力較高， 但是價格昂貴，供貨周期長，限制了其推廣應用。粉煤灰密度較高，一般只能將水泥漿密度 降低到1.60g/cm3左右，無法滿足施工要求。
[0004] 同時國內(nèi)公開的專利文獻200710120029. 3《低溫低密度固井水泥漿》介紹了一種 低溫低密度固井水泥漿的配方，未對高溫進行評價。
[0005] 201210029070. 0《一種抗高溫低密度高強度水泥漿》介紹了一種使用國產(chǎn)漂珠制 作低密度的方法。但是其使用了穩(wěn)定劑，也沒有對漂珠承壓能力未評價。
[0006] 201410492102.x《一種新型高溫低密度水泥漿體系》介紹的是一種以粉煤灰為減 輕材料的低密度的水泥漿體系，水泥漿密度為1. 4-1. 6g/cm3,上述文獻均仍未能解決水泥 漿體系密度高、強度低和適用溫度范圍小等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的高溫低密度水泥漿體系在裂縫性儲層固井使用 中存在的上述水泥漿體系密度高、強度低和適用溫度范圍小等問題。
[0008] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術方案為一種抗高溫高強度低密度水泥漿體 系，由以下各組分和重量份數(shù)油井水泥1〇〇份、高強度空心玻璃微珠10-35份、抗高溫抗 鹽降失水劑A1-4份、抗高溫抗鹽降失水劑B1-4份、早強劑A1-2份、早強劑B1-2份、微硅 8-15份、膨脹劑1-4份、緩凝劑0-2份和水90-150份組成。
[0009] 油井水泥為油井G級水泥。
[0010] 高強度空心玻璃微珠的抗壓強度大于6000psi，其密度為0? 2-0. 6g/cm3。
[0011] 抗高溫抗鹽降失水劑A為G33S普通型，抗高溫抗鹽降失水劑B為G33S低密度專 用，其中通過適配調(diào)整抗高溫抗鹽降失水劑A和抗高溫抗鹽降失水劑B的比例使水泥漿上 下密度差為〇. 01g/cm3,失水量小于50ml，游離液為0。
[0012] 早強劑A為G204,早強劑B為TFA-18,通過適配調(diào)整早強劑A和早強劑B的比例， 水泥衆(zhòng)調(diào)整稠化時間為90-400min。
[0013] 膨脹劑為晶格膨脹型。
[0014] 水泥漿密度為1. 20g/cm3~1. 55g/cm3;24小時強度達到14Mpa;適用溫度范圍為 70°C_150°C;在承壓50MPa壓力下，水泥漿密度增大0? 01g/cm3。
[0015] 本發(fā)明針對裂縫性儲層井低壓易漏失難題，而普通漂珠承壓能力低、3M微珠成本 高，粉煤灰降低水泥漿密度能力有限的缺陷，選取國產(chǎn)空心玻璃微珠為減輕材料，配合其他 填充材料及外加劑，形成了一套適應任何廠家的油井G級水泥，密度在1. 2-1. 55g/cm3范 圍內(nèi)可調(diào)的水泥漿體系，該體系不需要添加任何穩(wěn)定劑和增強劑，通過調(diào)節(jié)降失水劑A和 降失水劑B比例，解決高溫高壓下水泥漿穩(wěn)定性問題，稠化時間大于90min范圍內(nèi)可調(diào)，其 他綜合性能滿足固井要求。
[0016] 本發(fā)明的有益效果是： (1) 本發(fā)明所述的水泥漿采用國產(chǎn)高強度空心玻璃微珠作為減輕材料，密度可降至 L20g/cm3~L55g/cm3; (2) 本發(fā)明所述水泥漿適應各廠家生產(chǎn)的油井G級水泥，無需添加穩(wěn)定劑和增強劑， 通過調(diào)整抗高溫抗鹽降失水劑A和降失水劑B比例就可以使水泥漿漿體穩(wěn)定，上下密度差 0. 01g/cm3,失水量小于50ml，游離液為0 ; (3) 本發(fā)明所述水泥漿強度發(fā)展快，24小時強度達到14MPa以上； (4) 本發(fā)明水泥漿在通過調(diào)整早強劑A和早強劑B比例，稠化時間最低90min，在稠化 時間90-400min內(nèi)可調(diào)，能夠大大縮短候凝時間； (5) 本法明所述水泥漿適用溫度范圍為70°C-150°C，滿足深井固井需要； (6) 本發(fā)明所述水泥漿承壓能力大，在50MPa壓力下，水泥漿密度增大0? 01g/cm3。
【具體實施方式】
[0017] 下面結合實施例，對本發(fā)明作進一步的詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
[0018] 實施例1密度為1. 20g/cm3的高強度低密度水泥漿體系 G級油井水泥為100份重量，25份的國產(chǎn)空心玻璃微珠、12份的微硅、2份的早強劑A G204、2份的早強劑BTFA-18、3份的降失水劑AG33S(普通型)、1份的降失水劑BG33S(低密 度專用）、2份的膨脹劑G401、70°C不加緩凝劑GH-9,100°C0. 3份的緩凝劑GH-9,150°C1. 2 份的緩凝劑GH-9,液固比為0. 67,其中降失水劑A和B比例、早強劑A和B比例視水泥漿漿 體情況及固井要求稠化時間進行調(diào)節(jié)。
[0019] 按GB/T19139標準制備水泥漿，并進行高溫沉降穩(wěn)定性能、高壓破碎試驗、稠化及 抗壓強度試驗、測失水及游離液試驗、試驗結果見表1。
[0020] 表11. 20g/cm3水泥漿綜合性能
實施例2密度為1. 35g/cm3的高強度低密度水泥漿體系 G級油井水泥為100份重量，25份的國產(chǎn)空心玻璃微珠、12份的微硅、2份的早強劑A G204、2份的早強劑BTFA-18、3份的降失水劑A G33S(普通型)、1份的降失水劑(低密度專 用）、2份的膨脹劑G401、70°C不加緩凝劑GH-9,100°C 0. 5份的緩凝劑GH-9,150°C 1. 5份的 緩凝劑GH-9，液固比為0. 67，其中降失水劑A和B比例、早強劑A和B比例視水泥漿漿體情 況及固井要求稠化時間進行調(diào)節(jié)。
[0021] 按GB/T19139標準制備水泥漿，并進行高溫沉降穩(wěn)定性能、高壓破碎試驗、稠化及 抗壓強度試驗、測失水及游離液試驗、試驗結果見表2。
[0022] 表21. 35g/cm3水泥漿綜合性能
【主權項】
1. 一種抗高溫高強度低密度水泥漿體系，其特征在于：由以下各組分和重量份數(shù)油井 水泥100份、高強度空心玻璃微珠10-35份、抗高溫抗鹽降失水劑A1-4份、抗高溫抗鹽降 失水劑B1-4份、早強劑A1-2份、早強劑B1-2份、微硅8-15份、膨脹劑1-4份、緩凝劑0-2 份和水90 -150份組成。2. 根據(jù)權利要求1所述的一種抗高溫高強度低密度水泥漿體系，其特征在于：油井水 泥為油井G級水泥。3. 根據(jù)權利要求1所述的一種抗高溫高強度低密度水泥漿體系，其特征在于：高強度 空心玻璃微珠的抗壓強度大于6000psi，其密度為0. 2-0. 6 g/cm3。4. 根據(jù)權利要求1所述的一種抗高溫高強度低密度水泥漿體系，其特征在于：抗高溫 抗鹽降失水劑A為G33S普通型，抗高溫抗鹽降失水劑B為G33S低密度專用，其中通過適配 調(diào)整抗高溫抗鹽降失水劑A和抗高溫抗鹽降失水劑B的比例使水泥漿上下密度差為0. 01 g/cm3,失水量小于50ml，游離液為0。5. 根據(jù)權利要求1所述的一種抗高溫高強度低密度水泥漿體系，其特征在于：早強劑 A為G204,早強劑B為TFA-18,通過適配調(diào)整早強劑A和早強劑B的比例，水泥漿調(diào)整稠化 時間為 90-400min。6. 根據(jù)權利要求1所述的一種抗高溫高強度低密度水泥漿體系，其特征在于：膨脹劑 為晶格膨脹型。7. 根據(jù)權利要求1至6任一權利要求所述的一種抗高溫高強度低密度水泥漿體系，其 特征在于：水泥漿密度為I. 20g/cm3~I. 55g/cm3;24小時強度達到14Mpa ;適用溫度范圍為 70°C _150°C ;在承壓50MPa壓力下，水泥漿密度增大0? 01 g/cm3。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種抗高溫高強度低密度水泥漿體系，由以下各組分和重量份數(shù)油井水泥100份、高強度空心玻璃微珠10-35份、抗高溫抗鹽降失水劑A1-4份、抗高溫抗鹽降失水劑B1-4份、早強劑A1-2份、早強劑B1-2份、微硅8-15份、膨脹劑1-4份、緩凝劑0-2份和水90-150份組成；實現(xiàn)抗高溫高強度低密度的水泥漿體系。
【IPC分類】C04B14/22, C04B28/00, C09K8/473
【公開號】CN105130292
【申請?zhí)枴緾N201510437582
【發(fā)明人】賈彥龍, 閆聯(lián)國, 陸長青, 蘆新強, 劉春雨, 李明軍, 劉軍康, 李萬興, 劉舒
【申請人】中石化華東石油工程有限公司
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年7月24日