專利名稱：一種深水固井用硫鋁酸鹽水泥漿的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種硫鋁酸鹽水泥漿，具體涉及一種深水固井用硫鋁酸鹽水泥漿。
背景技術(shù)：
在一口井的井眼和套管之間注泥的過程稱為固井。固井的主要目的是封堵環(huán)形空 間，環(huán)形空間中的水泥環(huán)阻止了地層流體的流動，并達到地層之間相互隔離的目的。一種綜 合性能優(yōu)異的水泥漿體系對于固井質(zhì)量尤為重要。海洋領(lǐng)域蘊藏著大量未開采的石油，尤其海洋深水處的石油儲量更是驚人。而深 水鉆井作業(yè)為深水油氣資源勘探與開發(fā)的重要環(huán)節(jié)，在深水作業(yè)中固井又是必不可少的一 個環(huán)節(jié)，特別是面對深水較為復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造時尤為重要。深水固井技術(shù)難度大，不利因素 多，固井費用巨大，成本較為昂貴；深水往往伴隨著高壓低溫，海底泥線溫度接近0°c，這給 固井作業(yè)帶來了巨大的挑戰(zhàn)。而深水鉆井的結(jié)構(gòu)管一般是在泥線到泥線以下100m的位置， 其溫度較低，且周圍地層破裂壓力低，存在淺層流動?，F(xiàn)有的水泥在低溫下很難凝固，且稠 化轉(zhuǎn)化時間較長，防淺層流動能力較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種深水固井用硫鋁酸鹽水泥漿，該水泥漿能夠在較低的溫 度下使用，且具有較好的稠化時間和較高的抗壓強度。本發(fā)明提供的深水固井用硫鋁酸鹽水泥漿，由水泥、減輕劑、降失水劑、分散劑、促 凝劑、緩凝劑和水組成；所述水泥、減輕劑、降失水劑、分散劑、促凝劑、緩凝劑和水的質(zhì)量份 數(shù)比為 100 (13-35) (2-5) (0.5-2) (0.5-3) (0.1-1) (48-75)。本發(fā)明的硫鋁酸鹽水泥漿中，所述水泥、減輕劑、降失水劑、分散劑、促凝劑、緩凝 劑和水的質(zhì)量份數(shù)比具體可為 100 (18-32) (3.5-4) (1-1.5) (1-1.5) (0.2-0.5)(54-70)、100 32 5 0. 5 1. 5 0. 25 75、100 20 4 1 1. 5 0. 2 70、 100 18 4 1.5 1. 5 0. 5 63 或 100 13 3. 5 0. 5 1 0. 3 54。本發(fā)明的硫鋁酸鹽水泥漿中，所述水泥為硫鋁酸鹽水泥，如購買于鄭州市中泰水 泥有限公司的硫鋁酸鹽水泥。本發(fā)明的硫鋁酸鹽水泥漿中，所述減輕劑可為空心玻璃微珠；所述空心玻璃微珠 可為硅硼酸鈣鹽；所述空心玻璃微珠的密度為0. 44g/cm3 ；在70MPa壓力下所述玻璃微珠的 殘活率在90%以上，不溶于水和油，具有不可壓縮性，呈低堿性，與大多數(shù)的樹脂類物質(zhì)有 兼容性，有降低粘度和改善流動性的功能。本發(fā)明的硫鋁酸鹽水泥漿中，所述降失水劑可為水溶性高分子聚合物；所述水溶 性高分子聚合物可為丙烯酰胺-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物和丙烯酰胺-丙烯酸鈉 共聚物中至少一種；所述丙烯酰胺-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物的數(shù)均分子量可為 2X 105g/mol-lX 106g/mol，如9X 105g/mol，所述丙烯酰胺-丙烯酸鈉共聚物的數(shù)均分子量 可為 2X105g/mol-lX106g/mol，如 7X105g/mol。
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本發(fā)明的硫鋁酸鹽水泥漿中，所述分散劑可為甲醛丙酮縮合物，如中海油田服務(wù) 股份有限公司提供的商品代號為CF44L的甲醛丙酮縮合物。本發(fā)明的硫鋁酸鹽水泥漿中，所述促凝劑可為硫酸鈉、氯化鉀、硝酸鈉、偏鋁酸鈉、 硅酸鉀、甲酸鈉、甲酸鉀和氯化鈣中至少一種。本發(fā)明的硫鋁酸鹽水泥漿中，所述緩凝劑可為檸檬酸、硼酸和有機磷酸鹽中至少 一種；所述有機磷酸鹽可為乙二胺四甲叉膦酸鈉。本發(fā)明的硫鋁酸鹽水泥漿中，所述水可為淡水或海水，所述海水可為中國南海、東 海和渤海中任一深海海水。本發(fā)明的硫鋁酸鹽水泥漿具有以下優(yōu)點1、低溫強度發(fā)展快，且低溫下抗壓強度較高；2、稠化時間短，稠化曲線近直角稠化，能夠有效的防止淺層流災(zāi)害；3、該水泥漿具有游離液為零，濾失量較小，稠化時間可調(diào)等特點。
具體實施例方式下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法。下述實施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。本發(fā)明下述實施例中所用的空心硅硼酸鈣微珠購買于美國3M公司。本發(fā)明下述實施例中所用的丙烯酰胺-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物和丙烯 酰胺_丙烯酸鈉共聚物購買于中海油田服務(wù)股份有限公司。本發(fā)明下述實施例中所用的硫鋁酸鹽水泥購買于鄭州市中泰水泥有限公司。本發(fā)明下述實施例中所用的甲醛丙酮縮合物購買于中海油田服務(wù)股份有限公司， 商品代號為CF44L。實施例1、硫鋁酸鹽水泥漿的制備配方為硫鋁酸鹽水泥100kg、淡水75kg、空心硅硼酸鈣微珠(其密度為0. 44g/ cm3) 32kg、丙烯酰胺-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物(數(shù)均分子量為9 X 105g/mol) 5kg、 硫酸鈉1. 5kg、檸檬酸0. 25kg、甲醛丙酮縮合物0. 5kg。配制方法將所需固體材料預(yù)先混合均勻待用，再將液體材料混合均勻之后， 加入預(yù)先混合好的固體材料，并攪拌均勻得到硫鋁酸鹽水泥漿；按照固井試驗標準 API10B-2-2005和深水固井標準API10B-3-2004對該硫鋁酸鹽水泥漿進行性能測試，其結(jié) 果如表1所示。實施例2、硫鋁酸鹽水泥漿的制備配方為硫鋁酸鹽水泥100kg、中國渤海深海水70kg、空心硅硼酸鈣微珠(其密度 為0. 44g/cm3)20kg、丙烯酰胺-丙烯酸鈉共聚物(數(shù)均分子量為7 X 105g/mol) 4kg、氯化鉀 和硝酸鈉的混合物1.5kg(其中，氯化鉀和硝酸鈉的質(zhì)量份數(shù)比為1 1)、硼酸0.2kg、甲醛 丙酮縮合物1kg。配制方法將所需固體材料預(yù)先混合均勻待用，再將液體材料混合均勻之后， 加入預(yù)先混合好的固體材料，并攪拌均勻得到硫鋁酸鹽水泥漿；按照固井試驗標準 API10B-2-2005和深水固井標準API10B-3-2004對該硫鋁酸鹽水泥漿進行性能測試，其結(jié) 果如表1所示。
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實施例3、硫鋁酸鹽水泥漿的制備配方為硫鋁酸鹽水泥100kg、中國南海深海水63kg、空心硅硼酸鈣微珠(其密度 為0. 44g/cm3) 18kg、丙烯酰胺-丙烯酸鈉共聚物(數(shù)均分子量為7X 105g/mol)4kg、偏鋁酸 鈉1. 5kg、乙二胺四甲叉膦酸鈉0. 5kg、甲醛丙酮縮合物1. 5份。配制方法將所需固體材料預(yù)先混合均勻待用，再將液體材料混合均勻之后， 加入預(yù)先混合好的固體材料，并攪拌均勻得到硫鋁酸鹽水泥漿；按照固井試驗標準 API10B-2-2005和深水固井標準API10B-3-2004對該硫鋁酸鹽水泥漿進行性能測試，其結(jié) 果如表1所示。實施例4、硫鋁酸鹽水泥漿的制備配方為硫鋁酸鹽水泥100kg、淡水54kg、空心硅硼酸鈣微珠(其密度為0. 44g/ cm3) 13kg、丙烯酰胺-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物(數(shù)均分子量為9X105g/ mol) 3. 5kg、硅酸鉀1kg、檸檬酸0. 3kg、甲醛丙酮縮合物0. 5kg。配制方法將所需固體材料預(yù)先混合均勻待用，再將液體材料混合均勻之后， 加入預(yù)先混合好的固體材料，并攪拌均勻得到硫鋁酸鹽水泥漿；按照固井試驗標準 API10B-2-2005和深水固井標準API10B-3-2004對該硫鋁酸鹽水泥漿進行性能測試，其結(jié) 果如表1所示。表1實施例1-4的硫鋁酸鹽水泥漿性能測試結(jié)果
權(quán)利要求
一種固井用硫鋁酸鹽水泥漿，由水泥、減輕劑、降失水劑、分散劑、促凝劑、緩凝劑和水組成；所述水泥、減輕劑、降失水劑、分散劑、增強劑、緩凝劑和水的質(zhì)量份數(shù)比為100∶(13 35)∶(2 5)∶(0.5 2)∶(0.5 3)∶(0.1 1)∶(48 75)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水泥漿，其特征在于所述水泥為硫鋁酸鹽水泥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水泥漿，其特征在于所述減輕劑為空心玻璃微珠；所述 空心玻璃微珠為硅硼酸鈣鹽；所述空心玻璃微珠的密度為0. 44g/cm3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一所述的水泥漿，其特征在于所述降失水劑為水溶性高分 子聚合物；所述水溶性高分子聚合物為丙烯酰胺-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物和丙 烯酰胺_丙烯酸鈉共聚物中至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一所述的水泥漿，其特征在于所述分散劑為甲醛丙酮縮合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一所述的水泥漿，其特征在于所述促凝劑為硫酸鈉、氯化 鉀、硝酸鈉、偏鋁酸鈉、硅酸鉀、甲酸鈉、甲酸鉀和氯化鈣中至少一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一所述的水泥漿，其特征在于所述緩凝劑為檸檬酸、硼酸和 有機磷酸鹽中至少一種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種硫鋁酸鹽水泥漿，由水泥、減輕劑、降失水劑、分散劑、促凝劑、緩凝劑和水組成；所述水泥、減輕劑、降失水劑、分散劑、增強劑、緩凝劑和水的質(zhì)量份數(shù)比為100∶(13-35)∶(2-5)∶(0.5-2)∶(0.5-3)∶(0.1-1)∶(48-75)。該硫鋁酸鹽水泥漿能夠在較低的溫度下使用，且具有較好的稠化時間和較高的抗壓強度。
文檔編號C09K8/487GK101974317SQ20101029326
公開日2011年2月16日 申請日期2010年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月27日
發(fā)明者付英軍, 馮克滿, 劉科, 李嗣貴, 王同友, 王清順, 許明標 申請人:中國海洋石油總公司;中海石油研究中心;中海油田服務(wù)股份有限公司