專利名稱：一種適用于大溫差固井水泥漿體系的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種油田鉆井固井水泥漿體系，特別適用于長封固段大溫差(適用最 大溫差低于循環(huán)溫度70°c )條件下固井作業(yè)。
背景技術(shù)：
在固井施工作業(yè)時，為了保證施工作業(yè)安全和固井質(zhì)量，在油井水泥中加入大量 的水泥外加劑，改善水泥漿的可泵性、流變性及漿體穩(wěn)定性等；但有些水泥外加劑對水泥漿 某方面性能具有破壞作用，如有些緩凝劑對水泥漿過度稀釋作用，造成水泥漿漿體不穩(wěn)定， 沉降嚴(yán)重；或者破壞降失水劑的降失水性能。隨著油氣田勘探開發(fā)的不斷深入和鉆井技術(shù) 的發(fā)展，深井和超深井?dāng)?shù)量逐年增多，井下溫度越來越高，在高溫環(huán)境下，水泥漿稠度降低， 固相顆粒懸浮性能變差，極易產(chǎn)生沉降，導(dǎo)致水泥漿中的固相與液相分層，引起水泥漿固化 后形成的水泥石結(jié)構(gòu)不均勻、強(qiáng)度變差，嚴(yán)重影響固井質(zhì)量。另外深井和超深井鉆探中經(jīng)常 遇到長封固段固井問題，尤其是超深探井；在開發(fā)井中有時為了節(jié)約成本，減少套管層次， 也要求固井有一個較長的封固段。由于地溫梯度影響，封固段增加，環(huán)空中水泥漿頂部靜止 溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于循環(huán)溫度，因緩凝劑加量敏感導(dǎo)致頂部水泥漿強(qiáng)度發(fā)展極其緩慢，甚至有超 緩凝現(xiàn)象，水泥漿長期不能凝固，直接影響固井質(zhì)量，嚴(yán)重時可能發(fā)生井噴事故。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種適用于大溫差固井水泥漿體系，該水泥漿體系在低于 循環(huán)溫度時無超緩凝現(xiàn)象，強(qiáng)度發(fā)展快，適用循環(huán)溫度范圍可達(dá)70 180°C ；在高溫環(huán)境水 泥漿漿體穩(wěn)定，稠化曲線呈“直角稠化”。本發(fā)明所述的適用于大溫差固井水泥漿體系，各組 分按重量如下水泥100份高溫穩(wěn)定劑0 40份降失水劑2 6份緩凝劑0· 3 3份水40 55 份本發(fā)明所述的一種適用于大溫差固井水泥漿體系所用的水泥為符合GB 10238-2005要求的G級高抗硫油井水泥。本發(fā)明所述的一種適用于大溫差固井水泥漿體系.所用的高溫穩(wěn)定劑為純度大 于95%的無定形二氧化硅，平均直徑為0. 1 0. 15微米。本發(fā)明所述的一種適用于大溫差固井水泥漿體系所用的降失水劑采用天津中 油渤星工程科技有限公司BXF-200L降失水劑，其組分為2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸 (AMPQ-丙烯酰胺高分子聚合物水溶液，固含量為30%，數(shù)均分子量為70萬 150萬。本發(fā)明所述的一種適用于大溫差固井水泥漿體系所用的分散劑為磺化丙酮-甲 醛縮聚物。
本發(fā)明所述的一種適用于大溫差固井水泥漿體系所用的緩凝劑為含有羧基、磷酸 基和磺酸基的二乙烯三胺衍生物，其中三種官能團(tuán)摩爾比例為羧基磷酸基磺酸基為 3:2: 1 ；緩凝劑制備方法為在2000ml反應(yīng)器中加入5mol 二乙烯三胺、2. 5mol碳酸鈉和 IOOOml去離子水，在冰水浴條件下緩慢滴加400ml含有15mol氯乙酸的水溶液，滴加完畢 后在10°c保溫反應(yīng)4h ；然后加入氫氧化鈉調(diào)節(jié)PH值至4后，加入羥甲基磺酸5mol，控制溫 度50°C，反應(yīng)5小時；再用鹽酸調(diào)節(jié)pH值至3后加入IOmol亞磷酸和IOmol甲醛，升溫至 80°C活化池，再升溫至110°C，保持回流反應(yīng)池后制得紅褐色液體緩凝劑。本發(fā)明所述的一種適用于大溫差固井水泥漿體系所用的水可以為淡水、海水或濃 度小于18%的鹽水等。本發(fā)明提供的水泥漿體系具有優(yōu)異的綜合性能，頂部水泥漿強(qiáng)度發(fā)展快、高溫下 水泥漿漿體穩(wěn)定性好、濾失水量低及無游離液等，可以滿足深井固井施工需求和提高固井質(zhì)量。
具體實(shí)施例方式實(shí)驗方法按GB/T 19139-2003標(biāo)準(zhǔn)制備水泥漿，評定初始稠度、稠化時間、游離 液、濾失水量和抗壓強(qiáng)度等。水泥漿漿體穩(wěn)定性測試方法將配置水泥漿裝入高溫高壓稠化儀中，按照稠化時 間測試實(shí)驗條件升溫至指定溫度后保持60分鐘，停止攪拌，降溫至50°C后，取出漿杯，分別 測試漿杯內(nèi)上部和下部水泥漿密度，計算水泥漿上部和下部密度差。實(shí)施例1嘉華G級水泥100份、降失水劑2. 5份、緩凝劑0. 3份、淡水38. 7份。實(shí)驗結(jié)果見表1。實(shí)施例2嘉華G級水泥100份、高溫穩(wěn)定劑30份、降失水劑5份、緩凝劑1. 2份、淡水51份。 實(shí)驗結(jié)果見表1。實(shí)施例3嘉華G級水泥100份、高溫穩(wěn)定劑30份、降失水劑5份、緩凝劑1. 4份、淡水50. 8 份。實(shí)驗結(jié)果見表1。實(shí)施例4嘉華G級水泥100份、高溫穩(wěn)定劑30份、降失水劑5份、緩凝劑2份、淡水50. 2份。 實(shí)驗結(jié)果見表1。實(shí)施例5勝濰G級水泥100份、高溫穩(wěn)定劑30份、降失水劑5份、緩凝劑2. 1份、淡水50. 1 份。實(shí)驗結(jié)果見表1。實(shí)施例6勝濰G級水泥100份、高溫穩(wěn)定劑30份、降失水劑5份、緩凝劑2. 1份、鹽水50. 1 份，其中鹽水重量百分比濃度為15%。實(shí)驗結(jié)果見表1。實(shí)施例7勝濰G級水泥100份、高溫穩(wěn)定劑35份、降失水劑5份、緩凝劑3份、淡水51. 4份。
4實(shí)驗結(jié)果見表1。對比例1嘉華G級水泥100份、高溫穩(wěn)定劑30份、降失水劑5份、檸檬酸1. 5份、淡水50. 7 份。實(shí)驗結(jié)果見表1。對比例2嘉華G級水泥100份、高溫穩(wěn)定劑30份、降失水劑5份、AMPS-丙烯酸共聚物緩凝 劑5份、淡水47. 2份。實(shí)驗結(jié)果見表1。表1水泥漿性能數(shù)據(jù)
權(quán)利要求
1. 一種適用于大溫差固井水泥漿體系，適用最大溫差低于循環(huán)溫度70°c，其特征在 于其組分按重量份為水泥100份、高溫穩(wěn)定劑0 40份、降失水劑2 6份、緩凝劑 0. 3 3份、水40 55份；水泥為符合GB 10238-2005要求的G級高抗硫油井水泥；降失水劑為AMPS-丙烯酰胺聚合物，其中AMPS和丙烯酰胺聚合物單體摩爾比為7 3， 數(shù)均分子量為70萬 150萬；緩凝劑為含有羧基、磷酸基和磺酸基的二乙烯三胺衍生物，其中三種官能團(tuán)羧基磷 酸基磺酸基摩爾比為3:2:1;高溫穩(wěn)定劑為純度大于95%的無定形二氧化硅，平均直徑為0. 1 0. 15微米； 水為淡水、海水或濃度小于18%的鹽水。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種適用于大溫差固井水泥漿體系，組分按重量份為水泥100份、高溫穩(wěn)定劑0～40份、降失水劑2～6份、緩凝劑0.3～3份、水40～55份；水泥為G級高抗硫油井水泥；降失水劑為AMPS-丙烯酰胺聚合物，其中AMPS和丙烯酰胺聚合物單體摩爾比為7∶3，數(shù)均分子量為70萬～150萬；緩凝劑為含有羧基、磷酸基和磺酸基的二乙烯三胺衍生物，其中三種官能團(tuán)羧基∶磷酸基∶磺酸基摩爾比為3∶2∶1；高溫穩(wěn)定劑為純度大于95％的無定形二氧化硅，平均直徑為0.1～0.15微米；本水泥漿適用循環(huán)溫度范圍可達(dá)70～180℃；高溫下水泥漿漿體穩(wěn)定性好、濾失水量低及無游離液，可以滿足深井固井施工需求和提高固井質(zhì)量。
文檔編號C09K8/467GK102127404SQ20101062081
公開日2011年7月20日 申請日期2010年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月23日
發(fā)明者劉愛萍, 呂光明, 徐鵬, 趙寶輝, 鄒建龍, 高永會 申請人:天津中油渤星工程科技有限公司