一種水平井固井膨脹水泥漿及其制備方法
【專利摘要】一種水平井固井膨脹水泥漿及其制備方法，屬于油氣井固井注水泥【技術(shù)領(lǐng)域】。水泥100份，高溫穩(wěn)定劑30-45份，高溫膨脹劑1-10份，懸浮劑0-3份，降濾失劑4-10份，分散劑0-2份，緩凝劑0-5份，水40-50份，消泡劑0.2份；水泥是滿足API規(guī)范的油井G級(jí)水泥；高溫穩(wěn)定劑為微硅、純度大于98%的二氧化硅粉末中的一種或兩種混合；本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是經(jīng)過室內(nèi)研制和測(cè)試，該水泥漿體系綜合性能優(yōu)良，水泥石在高溫下具有良好的沉降穩(wěn)定性和微膨脹特性。滿足高溫超高溫水平井或大斜度固井要求，具有現(xiàn)場(chǎng)操作可行性。
【專利說明】一種水平井固井膨脹水泥漿及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種水平井固井膨脹水泥漿及其制備方法，屬于油氣井固井注水泥技 術(shù)領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 作業(yè)主要目的是對(duì)套管外環(huán)形空間進(jìn)行有效封隔，防止油氣井鉆井、增產(chǎn)作業(yè)和 生產(chǎn)過程中的地層流體竄流，為套管提供有效支撐和保護(hù)，減小和緩和地層圍巖對(duì)套管的 作用，改善套管的受力狀況、延長(zhǎng)油氣井壽命、保證油氣生產(chǎn)的正常進(jìn)行。
[0003] 在高溫深井水平井固井中，水泥漿或因部分外加劑在高溫下失效而使水泥漿顆粒 沉降，產(chǎn)生自由水，形成高邊水帶；或因高溫下水泥石體積收縮，環(huán)空產(chǎn)生微間隙，給高壓氣 體上竄提供了通道，造成環(huán)空氣竄。目前，水泥漿在高溫凝結(jié)過程中的沉降問題及凝結(jié)水泥 石體積收縮引發(fā)的固井質(zhì)量問題，在國(guó)內(nèi)外固井界均尚未得到很好解決。主要體現(xiàn)在常溫 下能產(chǎn)生懸浮作用的外加劑在高溫下降解失去懸浮作用，水泥漿沉降在水平段中形成高邊 水帶，在中低溫下對(duì)水泥石產(chǎn)生微膨脹的膨脹劑在在溫度超過ll〇°C時(shí)膨脹效果不明顯或 者失去作用，在高溫深井固井中使用受到限制。另外，水泥中加入這些成分的膨脹劑后，使 水泥環(huán)與套管界面處晶體體積分?jǐn)?shù)增加，使原本薄弱的界面膠結(jié)質(zhì)量更差，不能提高界面 膠結(jié)質(zhì)量。并且這些物質(zhì)的加入，增加水泥石抗壓強(qiáng)度的同時(shí)，也使水泥石彈性模量增加， 水泥石變脆，對(duì)后期生產(chǎn)作業(yè)產(chǎn)生不良影響。
[0004] 解決水泥漿體在高溫下的沉降問題以及水泥石凝固后的收縮問題，是提高固井質(zhì) 量、避免油氣竄的根本所在。在水泥漿中加入高溫懸浮劑，使其在被泵送或替到位置之后保 持良好的沉降穩(wěn)定性，在高溫條件下水泥漿自由水含量為0。在水泥漿體中加入高溫膨脹 齊IJ，使水泥石在凝固前產(chǎn)生一定量的膨脹量，此膨脹量均勻的分布在水泥漿體中。其體積膨 脹作用，也可以抑制水泥石的收縮，從而消除水泥內(nèi)及水泥石與地層間形成的微裂縫，防止 地層流體竄流通道的出現(xiàn)以及由于水泥收縮引起了固井質(zhì)量諸多問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種水平井固井膨脹水泥漿及其制備方 法。滿足高溫深井水平井固井、修井、擠水泥及水泥封堵作業(yè)要求。
[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種水平井固井膨脹水泥漿，這種固井水泥漿 高溫下無沉降，綜合性能好，使凝固后的水泥石產(chǎn)生微膨脹。在深、超深水平井固井中，膨脹 效果不會(huì)因?yàn)闇囟壬叨プ饔檬顾喹h(huán)產(chǎn)生微間隙，提高水泥石膠結(jié)強(qiáng)度。這種高溫 膨脹水泥漿能有效提高油氣井固井質(zhì)量，延長(zhǎng)油氣井的開采壽命。
[0007] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題還在于提供一種水平井固井膨脹水泥漿的制備方法， 該制備方法所述水泥、高溫穩(wěn)定劑、高溫膨脹劑、懸浮劑干混至均勻，所述降失水劑、分散 齊?、緩凝劑、消泡劑和水濕混至均勻，所述干混與濕混物按照API操作規(guī)范進(jìn)行混拌成水泥 漿，水泥漿配漿容易。
[0008] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：
[0009] -種水平井固井膨脹水泥漿，包括以下各組分及重量份數(shù)：
[0010] 水泥 100 份，
[0011] 高溫穩(wěn)定劑30-45份，
[0012] 高溫膨脹劑1-10份，
[0013] 懸浮劑0-3份，
[0014] 降濾失劑4-10份，
[0015] 分散劑0-2份，
[0016] 緩凝劑0-5份，
[0017] 水 40-50 份，
[0018] 消泡劑0.2份，
[0019] 所述水泥是滿足API規(guī)范的油井G級(jí)水泥；
[0020] 所述高溫穩(wěn)定劑為微硅、純度大于98%的二氧化硅粉末中的一種或兩種混合；
[0021] 所述高溫膨脹劑為礬石類、MgO類、氧化鈣類、氧化鐵類和鋁粉類中的一種或幾種 復(fù)合；
[0022] 所述懸浮劑為膨潤(rùn)土、纖維素、高分子聚合物中的一種或幾種；
[0023] 所述降濾失劑為高分子聚合物、纖維素類和PVA體系中的任意一種；
[0024] 所述分散劑為醛酮縮合物或萘系分散劑；
[0025] 所述緩凝劑為高分子聚合物類、木質(zhì)素磺酸鹽類、有機(jī)磷酸鹽類中的一種或幾 種；
[0026] 所述消泡劑為聚醚類、有機(jī)硅類、聚醚改性類中任意一種；所述水優(yōu)選淡水或含鹽 量小于〇. 5g/L的水。
[0027] 進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述高溫、超高溫水平井固井膨脹水泥漿的組成成分中，所述 高溫膨脹劑的重量份數(shù)為1-10份。
[0028] 當(dāng)加入高溫膨脹劑并且高溫膨脹劑的重量份數(shù)為1份-10份時(shí)，對(duì)水泥漿常規(guī)性 能影響很小，能使凝固后的水泥石產(chǎn)生微膨脹，提高水泥石界面膠結(jié)強(qiáng)度，提高水泥石線性 膨脹率和體積膨脹率。
[0029] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案還包括：一種水平井固井膨脹水泥漿 的制備方法，含有以下步驟：
[0030] 稱取水泥100份，高溫穩(wěn)定劑30-45份，高溫膨脹劑1-10份，懸浮劑0-3份，降濾 失劑4-10份，分散劑0-2份，緩凝劑0-5份，水40-50份，消泡劑0. 2份；
[0031] 將所述水泥、高溫穩(wěn)定劑、高溫膨脹劑、懸浮劑干混至均勻，
[0032] 所述降失水劑、分散劑、緩凝劑、消泡劑和水濕混至均勻，
[0033] 干混與濕混物通過按照API操作規(guī)范進(jìn)行混拌成水泥漿。
[0034] 綜上所述，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0035] 1、本發(fā)明制備得到的固井水泥漿抗高溫性能好。在高溫深水平井固井施工作業(yè) 中，具備良好的工程性能。高溫下無沉降，稠化時(shí)間可調(diào)，抗壓強(qiáng)度高，綜合性能好，同時(shí)凝 固后的水泥石還具有適量的膨脹率，可有效提高較高水泥漿與套管和地層界面膠結(jié)質(zhì)量。
[0036] 2、本發(fā)明通過添加高溫膨脹劑產(chǎn)生足夠大的塑性膨脹及后期體積膨脹。膨脹量隨 養(yǎng)護(hù)溫度的升高和養(yǎng)護(hù)齡期的延長(zhǎng)而增大，在三圍壓力受限狀態(tài)下能顯著改善水泥石的抗 壓強(qiáng)度和膠結(jié)強(qiáng)度。水泥漿在一定的溫度壓力下，有適量的線性膨脹率和體積膨脹率，因此 具有較好的層間密封性能。
[0037] 3、本發(fā)明高溫膨脹劑加入水泥中，配漿容易；成本較低且能夠均勻的分散在水泥 漿中，與其他外加劑配伍性好，水泥漿性能穩(wěn)定。在高溫下不會(huì)因?yàn)闇囟冗^高而失效，相對(duì) 于現(xiàn)有技術(shù)改善了膨脹劑受溫度限制的問題，同時(shí)相對(duì)其他膨脹水泥體系層間密封作用更 強(qiáng)，且價(jià)格低廉，成本較低。
[0038] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是經(jīng)過室內(nèi)研制和測(cè)試，該水泥漿體系綜合性能優(yōu)良，水泥石在高 溫下具有良好的沉降穩(wěn)定性和微膨脹特性。滿足高溫超高溫水平井或大斜度固井要求，具 有現(xiàn)場(chǎng)操作可行性。

【具體實(shí)施方式】
[0039] 顯然，本領(lǐng)域技術(shù)人員基于本發(fā)明的宗旨所做的許多修改和變化屬于本發(fā)明的保 護(hù)范圍。
[0040] 實(shí)施例1 :
[0041] 一種水平井固井膨脹水泥漿及其制備方法，
[0042] 針對(duì)目如水平井鉆井固井趨向深井、超深井，固井面臨商溫和超商溫，對(duì)固井水泥 漿性能要求高，而目前很多水泥漿體系在面臨高溫和超高溫條件下，存在沉降穩(wěn)定性差，水 泥石體系收縮，影響固井質(zhì)量并有油氣竄危險(xiǎn)，針對(duì)目前高溫超高溫水平井固井面臨的難 點(diǎn)問題，發(fā)明一種水平井固井膨脹水泥漿及其制備方法。
[0043] 有添加高溫膨脹劑和無添加高溫膨脹劑的固井水泥漿的分別制備及性能測(cè)定
[0044] 如表1所示，實(shí)施例的高溫膨脹固體水泥楽，由下列重量組成的原料混合制成：
[0045] 表1水泥漿基本配方
[0046]

【權(quán)利要求】
1. 一種水平井固井膨脹水泥漿，其特征在于包括以下各組分及重量份數(shù)：水泥100份， 高溫穩(wěn)定劑30-45份，高溫膨脹劑1-10份，懸浮劑0-3份，降濾失劑4-10份，分散劑0-2份， 緩凝劑0-5份，水40-50份，消泡劑0. 2份； 水泥是滿足API規(guī)范的油井G級(jí)水泥； 高溫穩(wěn)定劑為微硅、純度大于98%的二氧化硅粉末中的一種或兩種混合； 高溫膨脹劑為礬石類、MgO類、氧化鈣類、氧化鐵類和鋁粉類中的一種或幾種復(fù)合； 懸浮劑為膨潤(rùn)土、纖維素、高分子聚合物中的一種或幾種； 降濾失劑為高分子聚合物、纖維素類和PVA體系中的任意一種； 分散劑為醛酮縮合物或萘系分散劑； 緩凝劑為高分子聚合物類、木質(zhì)素磺酸鹽類、有機(jī)磷酸鹽類中的一種或幾種； 消泡劑為聚醚類、有機(jī)硅類、聚醚改性類中任意一種。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種水平井固井膨脹水泥漿的制備方法，其特征在于，稱取水 泥100份，高溫穩(wěn)定劑30-45份，高溫膨脹劑1-10份，懸浮劑0-3份，降濾失劑4-10份，分 散劑0-2份，緩凝劑0-5份，水40-50份，消泡劑0. 2份，將上述成份分別干混和濕混，攪拌， 即制備得到所述一種高溫深井水平井固井膨脹水泥漿。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的一種水平井固井膨脹水泥漿的制備方法，其特征在于，所述 水泥、高溫穩(wěn)定劑、高溫膨脹劑、懸浮劑需干混至均勻，所述降失水劑、分散劑、緩凝劑、消 泡劑和需濕混均勻，所述干混與濕混物按照API操作規(guī)范混拌成水泥漿。
【文檔編號(hào)】C09K8/467GK104099071SQ201310114265
【公開日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2013年4月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月3日
【發(fā)明者】滕學(xué)清, 余才焌, 李寧, 石慶, 艾正青, 楊向宇, 文志明, 鄧?yán)? 盛勇, 周曉紅, 秦宏德, 劉德英, 賓國(guó)成 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣股份有限公司