本發(fā)明屬于油氣井固井
技術領域：
，具體涉及一種空心玻璃微珠及其應用。
背景技術：
：長慶油田處于鄂爾多斯盆地，其鉆井區(qū)域分布在陜甘寧蒙四省份，中生界白堊系的洛河組普遍存在漏失，部分區(qū)塊三迭的延長組也存在漏失，在天然氣井固井施工中，劉家溝層的漏失也相當嚴重。采用一次上返工藝固井時，由于低密度水泥漿密度不相適應，易發(fā)生失返性漏失，導致水泥返高不夠，固井質量不能滿足。為了達到油田開采工程的返高要求，目前油田上應用的低密度水泥漿體系主要有粉煤灰體系、輕珠體系、微硅體系、膨脹珍珠巖等體系，這些水泥漿體系的密度在1.35～1.65g/cm3之間，一系列低密度水泥漿體系進行平衡壓力固井，難以滿足地層承壓能力特低區(qū)塊的固井要求和固井質量要求，受此制約，承壓能力低的區(qū)塊為了確保水泥返高，采用正注反擠工藝，又易造成部分井段空段，低密度段固井質量較差。以上固井方式均存在水泥漿漏失低返問題，針對該問題，國內外研發(fā)了不同種類的低密度水泥漿體系，常用的低密度水泥漿體系是采用粉煤灰空心漂珠作為減輕劑，但由于這些原料的貨源日趨緊缺，并且抗壓強度不高，造成目前固井低密度水泥漿的性能不穩(wěn)定，固井質量不好，易造成固井漏失，水泥漿體收縮嚴重等問題，已不能滿足低壓易漏地層的固井要求。因此，對一些低壓易漏深井、地層壓力系數(shù)接近1的特殊地層，需使用綜合性能優(yōu)良的超低密度水泥漿，實現(xiàn)液壓密封。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有的用于低密度水泥漿體系的減輕劑抗壓強度低，以及利用該減輕劑制備的水泥漿體系密度高，無法滿足低壓易漏地層的固井要求的問題。為此，本發(fā)明提供了一種空心玻璃微珠，由以下質量份數(shù)的組分組成：微珠75～85份，粉煤灰5～15份，微硅粉5～15份。一種含有空心玻璃微珠的水泥漿體系，由以下質量份數(shù)的組分組成：水泥，100份空心玻璃微珠，9～29份降失水劑，1.5～2.5份早強穩(wěn)定劑，2.1～2.9份水，65份。含有空心玻璃微珠的水泥漿體系，由以下質量份數(shù)的組分組成：水泥100份，空心玻璃微珠19份，降失水劑2份，早強穩(wěn)定劑2.5份，水65份。所述的降失水劑是2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、苯乙烯磺酸鹽、乙烯磺酸鹽和丙烯磺酸鹽中的一種。所述的早強穩(wěn)定劑是硝酸鈉、亞硝酸鈣、硫酸鈉、碳酸鈉中的一種。所述的水泥是G級油井水泥。一種含有空心玻璃微珠的水泥漿體系的制備方法，按照配比，于10～20s內將水泥、降失水劑和早強穩(wěn)定劑放入加水的漿杯內，將漿杯放置在攪拌器上，在3800～4200r/min轉速下攪拌10～15s，最后采取分步加入法加入空心玻璃微珠，在4300～4800r/min轉速下繼續(xù)攪拌34～36s，即得含有空心玻璃微珠的水泥漿體系，制得的水泥漿體系的密度為0.90～1.45g/cm3。所述分步加入法具體的步驟是：在加入空心玻璃微珠時，首先量取配比量的1/2的空心玻璃微珠加入漿杯，然后再取剩余量的1/2加入漿杯，以此方式逐步將空心玻璃微珠加入漿杯，直至空心玻璃微珠被全部加入漿杯。一種含有空心玻璃微珠的水泥漿體系的應用，所述含有空心玻璃微珠的水泥漿體系應用于低壓易漏地層的油氣井固井。本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提供的這種空心玻璃微珠和含有空心玻璃微珠的水泥漿體系，選用空心玻璃微珠作為水泥漿體系的減輕劑，空心玻璃微珠是剛性球體，受熱不變形，由該減輕劑配制的固井超低密度水泥漿具有良好的流動度和粘稠性，且配制的水泥漿體的密度達到了0.90～1.45g/cm3，該水泥漿適用于低壓漏失地層的油氣井固井，固井質量良好。具體實施方式本發(fā)明提供了一種空心玻璃微珠，由以下質量份數(shù)的組分組成：微珠75～85份，粉煤灰5～15份，微硅粉5～15份。一種含有空心玻璃微珠的水泥漿體系，由以下質量份數(shù)的組分組成：水泥，100份空心玻璃微珠，9～29份降失水劑，1.5～2.5份早強穩(wěn)定劑，2.1～2.9份水，65份。一種含有空心玻璃微珠的水泥漿體系的制備方法，按照配比，于10～20s內將水泥、降失水劑和早強穩(wěn)定劑放入加水的漿杯內，將漿杯放置在攪拌器上，在3800～4200r/min轉速下攪拌10～15s，最后采取分步加入法加入空心玻璃微珠，在4300～4800r/min轉速下繼續(xù)攪拌34～36s，即得含有空心玻璃微珠的水泥漿體系，制得的水泥漿體系的密度為0.90～1.45g/cm3?？招牟Ａ⒅榈闹苽浞椒ǎ嚎招牟Ａ⒅榈闹苽浞椒ㄍǔＳ梅勰┓ㄖ苽?，是在玻璃的形成過程中有部分的分解氣體溶解在玻璃中，當再次加熱升溫時，溶解的氣體由于溶解度的降低而溢出，利用這一重沸現(xiàn)象制得了空心玻璃微珠。具體步驟是先將發(fā)泡劑（NaSO4）加到基體原料中，將基體原料制備成粉末狀，然后將加有發(fā)泡劑的玻璃粉末通過高溫區(qū)（一般在1100-1500℃），玻璃粉末軟化或融化，隨著其中的發(fā)泡劑不斷發(fā)泡，氣體受熱膨脹，玻璃熔體由于表面張力的作用而形成球狀顆粒，得到的球體在冷卻之后球壁硬化內部壓強減小，從而得到玻璃微珠。其中需要說明的是，空心玻璃微珠的成分中，微珠的粒徑在0.5～10μm之間，粉煤灰的粒徑范圍為0.5~300μm，微硅粉的粒徑在0.1~0.3μm。把空心玻璃微珠放到最后添加，采用低速度、低剪切力的攪拌設備分散，因為微珠球形流動性好，之間摩擦力也不大，所以分散很容易，短時間內就可以潮濕完全，稍延長攪拌時間達到均勻分散即可。需要說明的是，所述分步加入法具體的步驟是：在加入空心玻璃微珠時，首先量取配比量的1/2的空心玻璃微珠加入漿杯，然后再取剩余量的1/2加入漿杯，以此方式逐步將空心玻璃微珠加入漿杯，直至空心玻璃微珠被全部加入漿杯?？招牟Ａ⒅榛瘜W惰性，無毒，但因其極輕，所以添加時需要特別注意。建議采取分步加入法，也就是每次加入量為剩余微珠的1/2，逐步加入，這樣能很好的避免微珠漂浮到空氣中和使分散更完全。根據(jù)本發(fā)明提供的玻璃微珠的組份，通過試驗檢測得到以下數(shù)據(jù)：空心玻璃微珠是一種中空的圓球粉末狀超輕質無機非金屬材料，由上表可知，其真密度在0.15～0.70g/cm3，粒徑在2～130μm，壁厚為1～2μm，抗壓強度在3～125MPa之間，具有重量輕、體積大、導熱系數(shù)低、抗壓強度高、流動性好等特點?？招牟Ａ⒅槭怯推嵬苛?、橡膠、改性塑料、玻璃鋼、人造石、原子灰等行業(yè)的產品填充劑和減輕劑；油氣田開采行業(yè)利用其高抗壓低密度的性能可生產高強度低密度水泥漿和低密度鉆井液。本發(fā)明提供的玻璃微珠與配套的降失水劑、早強穩(wěn)定劑等添加劑，形成低密高強水泥漿體系，該體系能夠用于30℃~120℃的溫度，具有45℃、24h抗壓強度達到8.2MPa以上、上下密度差小于0.03g/cm3、外加劑配伍性好、稠化時間可調等特點。實施例1：本實施例提供了一種含有空心玻璃微珠的水泥漿體系，由以下質量份數(shù)的組分組成：水泥100份，空心玻璃微珠9份，降失水劑1.5份，早強穩(wěn)定劑2.1份，水65份。其中，空心玻璃微珠，由以下質量份數(shù)的組分組成：微珠75份，粉煤灰5份，微硅粉5份。降失水劑選用2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，早強穩(wěn)定劑選用硝酸鈉，水泥是G級油井水泥。含有空心玻璃微珠的水泥漿體系的制備方法，按照配比，于10s內將水泥、降失水劑和早強穩(wěn)定劑放入加水的漿杯內，將漿杯放置在攪拌器上，在3800r/min轉速下攪拌10s，最后采取分步加入法加入空心玻璃微珠，在4300r/min轉速下繼續(xù)攪拌34s，即得含有空心玻璃微珠的水泥漿體系，制得的水泥漿體系的密度為0.90g/cm3。實施例2：本實施例提供了一種含有空心玻璃微珠的水泥漿體系，由以下質量份數(shù)的組分組成：水泥100份，空心玻璃微珠12份，降失水劑1.6份，早強穩(wěn)定劑2.3份，水65份。其中，空心玻璃微珠，由以下質量份數(shù)的組分組成：微珠77份，粉煤灰6份，微硅粉7份。降失水劑選用苯乙烯磺酸鹽，早強穩(wěn)定劑選用亞硝酸鈣，水泥是G級油井水泥。含有空心玻璃微珠的水泥漿體系的制備方法，按照配比，于11s內將水泥、降失水劑和早強穩(wěn)定劑放入加水的漿杯內，將漿杯放置在攪拌器上，在3900r/min轉速下攪拌11s，最后采取分步加入法加入空心玻璃微珠，在4300r/min轉速下繼續(xù)攪拌35s，即得含有空心玻璃微珠的水泥漿體系，制得的水泥漿體系的密度為0.93g/cm3。實施例3：本實施例提供了一種含有空心玻璃微珠的水泥漿體系，由以下質量份數(shù)的組分組成：水泥100份，空心玻璃微珠15份，降失水劑1.7份，早強穩(wěn)定劑2.4份，水65份。其中，空心玻璃微珠，由以下質量份數(shù)的組分組成：微珠78份，粉煤灰8份，微硅粉9份。降失水劑選用乙烯磺酸鹽，早強穩(wěn)定劑選用硫酸鈉，水泥是G級油井水泥。含有空心玻璃微珠的水泥漿體系的制備方法，按照配比，于12s內將水泥、降失水劑和早強穩(wěn)定劑放入加水的漿杯內，將漿杯放置在攪拌器上，在4000r/min轉速下攪拌12s，最后采取分步加入法加入空心玻璃微珠，在4400r/min轉速下繼續(xù)攪拌34s，即得含有空心玻璃微珠的水泥漿體系，制得的水泥漿體系的密度為0.95g/cm3。實施例4：本實施例提供了一種含有空心玻璃微珠的水泥漿體系，由以下質量份數(shù)的組分組成：水泥100份，空心玻璃微珠18份，降失水劑1.9份，早強穩(wěn)定劑2.6份，水65份。其中，空心玻璃微珠，由以下質量份數(shù)的組分組成：微珠80份，粉煤灰10份，微硅粉10份。降失水劑選用丙烯磺酸鹽，早強穩(wěn)定劑選用碳酸鈉，水泥是G級油井水泥。含有空心玻璃微珠的水泥漿體系的制備方法，按照配比，于13s內將水泥、降失水劑和早強穩(wěn)定劑放入加水的漿杯內，將漿杯放置在攪拌器上，在4100r/min轉速下攪拌13s，最后采取分步加入法加入空心玻璃微珠，在4500r/min轉速下繼續(xù)攪拌36s，即得含有空心玻璃微珠的水泥漿體系，制得的水泥漿體系的密度為1.03g/cm3。實施例5：本實施例提供了一種含有空心玻璃微珠的水泥漿體系，由以下質量份數(shù)的組分組成：水泥100份，空心玻璃微珠23份，降失水劑2.2份，早強穩(wěn)定劑2.7份，水65份。其中，空心玻璃微珠，由以下質量份數(shù)的組分組成：微珠81份，粉煤灰12份，微硅粉12份。降失水劑選用苯乙烯磺酸鹽，早強穩(wěn)定劑選用碳酸鈉，水泥是G級油井水泥。含有空心玻璃微珠的水泥漿體系的制備方法，按照配比，于15s內將水泥、降失水劑和早強穩(wěn)定劑放入加水的漿杯內，將漿杯放置在攪拌器上，在4200r/min轉速下攪拌13s，最后采取分步加入法加入空心玻璃微珠，在4600r/min轉速下繼續(xù)攪拌35s，即得含有空心玻璃微珠的水泥漿體系，制得的水泥漿體系的密度為1.24g/cm3。實施例6：本實施例提供了一種含有空心玻璃微珠的水泥漿體系，由以下質量份數(shù)的組分組成：水泥100份，空心玻璃微珠25份，降失水劑2.4份，早強穩(wěn)定劑2.7份，水65份。其中，空心玻璃微珠，由以下質量份數(shù)的組分組成：微珠82份，粉煤灰13份，微硅粉13份。降失水劑選用2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，早強穩(wěn)定劑選用亞硝酸鈣，水泥是G級油井水泥。含有空心玻璃微珠的水泥漿體系的制備方法，按照配比，于16s內將水泥、降失水劑和早強穩(wěn)定劑放入加水的漿杯內，將漿杯放置在攪拌器上，在4200r/min轉速下攪拌15s，最后采取分步加入法加入空心玻璃微珠，在4600r/min轉速下繼續(xù)攪拌35s，即得含有空心玻璃微珠的水泥漿體系，制得的水泥漿體系的密度為1.32g/cm3。實施例7：本實施例提供了一種含有空心玻璃微珠的水泥漿體系，由以下質量份數(shù)的組分組成：水泥100份，空心玻璃微珠27份，降失水劑2.5份，早強穩(wěn)定劑2.9份，水65份。其中，空心玻璃微珠，由以下質量份數(shù)的組分組成：微珠84份，粉煤灰14份，微硅粉15份。降失水劑選用乙烯磺酸鹽，早強穩(wěn)定劑選用硝酸鈉，水泥是G級油井水泥。含有空心玻璃微珠的水泥漿體系的制備方法，按照配比，于14s內將水泥、降失水劑和早強穩(wěn)定劑放入加水的漿杯內，將漿杯放置在攪拌器上，在4100r/min轉速下攪拌13s，最后采取分步加入法加入空心玻璃微珠，在4700r/min轉速下繼續(xù)攪拌36s，即得含有空心玻璃微珠的水泥漿體系，制得的水泥漿體系的密度為1.37g/cm3。實施例8：本實施例提供了一種含有空心玻璃微珠的水泥漿體系，由以下質量份數(shù)的組分組成：水泥100份，空心玻璃微珠29份，降失水劑1.5份，早強穩(wěn)定劑2.1份，水65份。其中，空心玻璃微珠，由以下質量份數(shù)的組分組成：微珠85份，粉煤灰15份，微硅粉8份。降失水劑選用丙烯磺酸鹽，早強穩(wěn)定劑選用硫酸鈉，水泥是G級油井水泥。含有空心玻璃微珠的水泥漿體系的制備方法，按照配比，于14s內將水泥、降失水劑和早強穩(wěn)定劑放入加水的漿杯內，將漿杯放置在攪拌器上，在3900r/min轉速下攪拌15s，最后采取分步加入法加入空心玻璃微珠，在4800r/min轉速下繼續(xù)攪拌34s，即得含有空心玻璃微珠的水泥漿體系，制得的水泥漿體系的密度為1.45g/cm3。實施例9：本實施例針對上述實施例1～8進行了水泥漿的抗壓強度檢測（45℃，24h）和水泥漿密度檢測，檢測數(shù)據(jù)見下表：編號實施例1實施例2實施例3實施例4實施例5實施例6實施例7實施例8抗壓強度（Mpa）8.28.328.48.458.528.578.608.63水泥漿密度（g/cm3）0.90.930.951.031.241.321.371.45由上表可知，利用本發(fā)明提供的空心玻璃微珠制備的水泥漿的抗壓強度達到了8.2Mpa以上，水泥漿的密度最低可達到0.9g/cm3，根據(jù)上表數(shù)據(jù)得知，利用本發(fā)明提供的空心玻璃微珠可以制得超低密度的水泥漿，且制得的水泥漿的抗壓強度高，性能較為穩(wěn)定，進行固井試驗的固井質量良好，減少了固井漏失的問題；且由該玻璃微珠作為減輕劑配制的固井超低密度水泥漿體具有良好的流動度22cm、粘稠性，失水量為32ml，與水泥混合后制成的水泥漿密度為0.90~1.45g/cm3，固井質量優(yōu)于粉煤灰空心漂珠。以上例舉僅僅是對本發(fā)明的舉例說明，并不構成對本發(fā)明的保護范圍的限制，凡是與本發(fā)明相同或相似的設計均屬于本發(fā)明的保護范圍之內。本實施例沒有詳細敘述的部件和結構屬本行業(yè)的公知部件和常用結構或常用手段，這里不一一敘述。當前第1頁1 2 3