專利名稱：一種固井水泥漿、其制備方法及用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種固井水泥漿、其制備方法及用途。
背景技術(shù)：
目前，我國(guó)未動(dòng)用儲(chǔ)量共35億噸，70%為低壓油藏，在鉆井中極易發(fā)生漏失，在欠平衡鉆井過程中，泥漿比重在1.0以下，水泥漿比重要求在0.95 1.lOg/cm3，一些低滲(0.025 15.6md)，低孔隙、低豐度、低產(chǎn)能的油氣藏，存在多壓力層系，為提高勘探的成功率，防止漏失和地層污染，降低成本，實(shí)現(xiàn)一次封固，要求使用超低密度水泥漿進(jìn)行有效的封隔。低壓易漏地層固井是鉆井技術(shù)面臨的難題，低壓地層，由于承壓能力小，固井水泥漿密度大，易壓漏地層，水泥返不到預(yù)定位置，影響固井質(zhì)量，嚴(yán)重的影響井的壽命。為了滿足固井要求，選擇合理的固井壓差，適宜的固井水泥漿密度以及合理的施工工藝成為關(guān)鍵。上世紀(jì)60年代初，在中東、蘇聯(lián)、美國(guó)墨西哥灣等地區(qū)已廣泛成功地使用了以膨潤(rùn)土、硅藻土、膨脹珍珠鹽、水玻璃、硅質(zhì)充填物等材料配置的低密度水泥漿，用這類材料配置具有合適強(qiáng)度的水泥漿最低密度極限是1.318g/cm3。上世紀(jì)九十年代后期美國(guó)斯倫貝謝公司等將緊密堆積理論應(yīng)用于固井水泥漿的設(shè)計(jì)中，開發(fā)了新一代低密高強(qiáng)水泥漿。美國(guó)哈里伯頓用該法配制的1.2g/cm3的水泥漿抗壓強(qiáng)度可達(dá)到14MPa，且滲透率低，已在低壓易漏等復(fù)雜地層固井中有著較多的應(yīng)用報(bào)道。1998年用低密高強(qiáng)技術(shù)在北非、北海等地區(qū)固井257 口。我國(guó)油氣盆地多有低壓層，地層漏失影響較大，給后期帶來(lái)無(wú)法補(bǔ)救的損失。因此，對(duì)低壓易漏地層固井技術(shù)的研究成為油氣資源高效、經(jīng)濟(jì)、安全開采的前提條件和重要保障。低密度水泥漿由于大量外摻料的摻入，致使水泥漿密度的降低、水泥漿體系穩(wěn)定性差，體系分層離析；水泥漿失水量難以控制；水泥漿流變性差，泵送困難；水泥石強(qiáng)度發(fā)展慢，強(qiáng)度低，水泥漿石滲透性高，易引起腐蝕性介質(zhì)的腐蝕。

目前國(guó)內(nèi)所能提供的超低密度減輕材料在其強(qiáng)度、活性、配漿性能等方面都達(dá)不到超低密度水泥漿的配漿要求；采用泡沫水泥漿來(lái)實(shí)現(xiàn)超低密度水泥漿是可以實(shí)現(xiàn)的，但常規(guī)的泡沫水泥漿由于受井下溫度和壓力的影響，使實(shí)際密度與地面密度相差較大，低溫下強(qiáng)度偏低，泡沫外加劑與其它外加劑的適應(yīng)性較差而不能滿足水泥漿綜合性能的要求等缺點(diǎn)，單一的超低密度的泡沫水泥漿很難滿足高強(qiáng)度、低滲透和井下水泥漿密度的要求，故在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上研究低密度高強(qiáng)度水泥漿體系。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種固井水泥漿，所述水泥漿初始稠度小，有利于現(xiàn)場(chǎng)混配、減小流動(dòng)阻力，且高溫性能穩(wěn)定，稠化時(shí)間可調(diào)。本發(fā)明的另一目的在于提供所述水泥漿在油層固井中的應(yīng)用。本發(fā)明的另一目的在于提供所述水泥漿的制備方法。為達(dá)上述目的，一方面，本發(fā)明提供了一種固井水泥漿，所述水泥漿包括以下重量份的組分:a.水泥 65 75 份，b.減輕劑20 30份，c.增強(qiáng)劑3 6份，d.降失水劑0.3 I份，e.早強(qiáng)劑2 4份，f.緩凝劑0.6 1.0份，g.水 60 80 份。如本發(fā)明具體實(shí)施方案所述的水泥漿，本發(fā)明優(yōu)選所述減輕劑為空心微珠。如本發(fā)明具體實(shí)施方案所述的水泥漿，本發(fā)明優(yōu)選所述空心微珠中含有以下重量百分比的成分:58%Si02 , 35%A1203，3.4%Fe203, 2.0%Ca0,1.6%Mg0。本發(fā)明的空心微珠成分為一種鐵氧體化合物，是將二氧化硅、三氧化二鋁、石灰、氧化鎂、三氧化二鐵的鐵氧體化合物原料配好后送入溫度180-200°C的噴霧干燥器的進(jìn)風(fēng)口，經(jīng)過出口溫度120-150°C后收集到收集器中，收集到粉料，然后進(jìn)入節(jié)能爐的上段溫度400-600°C，粉料經(jīng)過下降落入溫度115-150°C的回收器中，即得到。常規(guī)低密度水泥漿體系是以G級(jí)水泥和漂珠為基本材料，而本發(fā)明空心微珠其殼體主要由硅鋁玻璃體質(zhì)組成，能與水泥水化產(chǎn)物Ca (OH) 2和礦物中的CaSO4作用，生成具有膠凝特性的產(chǎn)物，從而 有利于水泥石強(qiáng)度的發(fā)展和滲透率的降低。如本發(fā)明具體實(shí)施方案所述的水泥漿，本發(fā)明優(yōu)選所述空心微珠，顆粒粒徑為56 360 μ m,密度為 0.80g/cm3。如本發(fā)明具體實(shí)施方案所述的水泥漿，本發(fā)明優(yōu)選所述增強(qiáng)劑為微細(xì)膠凝材料，其含有以下重量百分比的成分:92%Si02, 2.7%A1203,0.80%Fe203, 2.54%Ca0,0.36%Mg0,1.6%P205o緊密堆積理論采用不同粒徑的材料，實(shí)現(xiàn)低密度水泥石空隙充分填充，能提高水泥漿穩(wěn)定性。能增強(qiáng)水泥石的致密性及抗壓強(qiáng)度。影響水泥漿顆粒之間相互作用的因素是顆粒濃度、粒度分布和不同水泥相的反應(yīng)活性。顆粒濃度將決定顆粒之間的距離和內(nèi)部結(jié)合概率，以及膠凝結(jié)構(gòu)的形成；顆粒大小的分布，特別是高表面積的膠體部分，對(duì)流變性和穩(wěn)定性將起決定作用。如本發(fā)明具體實(shí)施方案所述的水泥漿，本發(fā)明優(yōu)選所述增強(qiáng)劑粉末比表面積為15-20m2/g，粒徑為 0.1-200 μ m。如本發(fā)明具體實(shí)施方案所述的水泥漿，本發(fā)明優(yōu)選所述增強(qiáng)劑，粒徑分布為 0.1 μ m:15%,0.1-0.5 μ m:45-50% ；0.5-1.0 μ m:10-20% ；1.0-3.0 μ m:5-10% ；3.0_10.0um:5% ; 10.0_200 u m:7_12%。本發(fā)明增強(qiáng)劑通過不同顆粒、比表面積大于G級(jí)水泥的增強(qiáng)外摻料，科學(xué)地利用顆粒級(jí)配原理，將小顆粒鑲嵌于大顆粒形成的空隙中，增強(qiáng)水泥石的致密性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。與早強(qiáng)劑配合在低溫下能促進(jìn)水泥漿快速水化，提高水泥石早期強(qiáng)度。能水泥漿產(chǎn)生觸變性，防止流體侵入水泥漿，使水泥漿在候凝期間具有良好的防止地層流體竄入環(huán)空的作用，提高水泥石界面膠結(jié)強(qiáng)度；可改善水泥石的致密性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。如本發(fā)明具體實(shí)施方案所述的水泥漿，本發(fā)明優(yōu)選所述降失水劑為磺化聚苯乙烯和磺化聚甲基苯乙烯的混合物。其中更優(yōu)選所述磺化聚苯乙烯和磺化聚甲基苯乙烯重量比為1:2。如本發(fā)明具體實(shí)施方案所述的水泥漿，本發(fā)明優(yōu)選所述緩凝劑為單寧酸鈉、鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽或羧甲基羥乙基纖維素中的一種或兩種以上的混合物。如本發(fā)明具體實(shí)施方案所述的水泥漿，本發(fā)明優(yōu)選所述早強(qiáng)劑主要成分為氯化鈣或陰離子聚合物。所述陰離子聚合物優(yōu)選為三乙醇胺類陰離子聚合物；譬如可以為西安長(zhǎng)慶科技有限公司生產(chǎn)的高效早強(qiáng)劑GLC。本發(fā)明的高效早強(qiáng)劑在低溫下能促進(jìn)水泥漿快速水化，提高水泥石早期強(qiáng)度；而且能使水泥漿產(chǎn)生觸變性，防止流體侵入水泥漿，使水泥漿在候凝期間具有良好的防止地層流體竄入環(huán)空的作用，提高水泥石界面膠結(jié)強(qiáng)度；此外高效早強(qiáng)劑與外摻料結(jié)合，可改善水泥石的致密性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。如本發(fā)明具體實(shí)施方案所述的水泥漿，本發(fā)明優(yōu)選所述水泥水灰比為0.5-0.6，水泥漿密度為1.25-1.45g/cm3，水泥漿稠化時(shí)間在130-220分鐘之間，水泥石滲透率小于
0.1 X 1(Γ3 μ m2，50°C /48h抗壓強(qiáng)度大于14MPa，最大抗壓強(qiáng)度19MPa。另一方面，本發(fā)明還提供了所述水泥漿在油層固井中的應(yīng)用。如本發(fā)明具體實(shí)施方案所述的應(yīng)用，本發(fā)明優(yōu)選所述油層為低壓易漏油層。其中優(yōu)選為壓力系數(shù)0.7、漏失壓力3.5MPa的油層。

再一方面，本發(fā)明還提供了所述水泥漿的制備方法，所述制備方法包括如下步驟:( I)計(jì)算水泥和水的重量,分別稱取水和水泥；(2)稱取減輕劑，攪拌下放入步驟(I)的水中；(3)稱取增強(qiáng)劑，攪拌下放入步驟(2)的溶液中；(4)稱取降失水劑，攪拌下放入步驟(3)的溶液中；(5)稱取早強(qiáng)劑，攪拌下放入步驟(4)的溶液中；(6)稱取緩凝劑，攪拌下放入步驟(5)的溶液中；(7)將步驟(I)稱取的水泥加入步驟(6)的溶液中，攪拌；(8)將步驟(7)攪拌后得到的水泥漿倒入漿杯內(nèi)，在室溫下攪拌20分鐘后得到所述水泥漿。如本發(fā)明具體實(shí)施方案所述的方法，所述水泥為本領(lǐng)域常規(guī)使用的市售水泥，通常為干水泥。如本發(fā)明具體實(shí)施方案所述的方法，本發(fā)明優(yōu)選步驟(2)- (6)所述的攪拌為轉(zhuǎn)速4000r/min。如本發(fā)明具體實(shí)施方案所述的方法，本發(fā)明優(yōu)選步驟(7)所述的加入為加入時(shí)間60秒。如本發(fā)明具體實(shí)施方案所述的方法，本發(fā)明優(yōu)選步驟(7)所述攪拌為轉(zhuǎn)速12000r/min，攪拌 35 秒。本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中低密度水泥漿強(qiáng)度發(fā)展慢，提出了一種增強(qiáng)強(qiáng)度及致密性的水泥漿體系及制備方法。通過超細(xì)增強(qiáng)外摻料，加入低密度水泥漿中，使水泥漿具有極好的懸浮穩(wěn)定性，并大大提高了低密度水泥石的抗壓強(qiáng)度及致密性?？招奈⒅榫哂匈|(zhì)輕、密閉、粒細(xì)和一定的活性等特點(diǎn)，使水泥漿密度的降低；早強(qiáng)劑能使水泥漿產(chǎn)生觸變性，防止流體侵入水泥漿，使水泥漿在候凝期間具有良好的防止地層流體竄入環(huán)空的作用，提高水泥石界面膠結(jié)強(qiáng)度；從而實(shí)現(xiàn)水泥返高到位，提高低壓易漏井段的固井質(zhì)量。綜上所述，本發(fā)明提供了一種固井水泥漿、其制備方法及用途。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):1、低壓易漏多油層段固井的低密度高強(qiáng)度水泥漿密度可降低到1.25g/cm3，實(shí)現(xiàn)水泥返高到位，提高低壓易漏井段的固井質(zhì)量。2、水泥石的致密性及抗壓強(qiáng)度高，水泥石滲透率小于0.1 X 10_3 μ m2，50°C /48h抗壓強(qiáng)度大于13MPa，最大抗壓強(qiáng)度18MPa。滿足壓裂改造要求。3、初始稠度小，有利于現(xiàn)場(chǎng)混配、減小流動(dòng)阻力，且高溫性能穩(wěn)定，稠化時(shí)間可調(diào)。4、體系低溫高強(qiáng)，強(qiáng)度發(fā)展快，低密度配漿穩(wěn)定性好，具有極好的懸浮穩(wěn)定性，上下密度差小于0.02g/cm3。5、水泥漿材料多來(lái)自市場(chǎng)，成本低，現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)操作方便。本發(fā)明的效益還體現(xiàn)在如下幾方面:(I)假如未封固好，需進(jìn)行二次固井作業(yè)，所需費(fèi)用如下:A.擠一次水泥需5 6天時(shí)間，以擠水泥需五天計(jì)算；依據(jù)鉆井隊(duì)日費(fèi)開資5萬(wàn)元/日計(jì)算，可節(jié)約鉆井隊(duì)日費(fèi)開支25 (萬(wàn)元)。B.井深平均按2400米計(jì)算，一口井使用31/2產(chǎn)鉆桿258根，每根日租賃費(fèi)20元/根，平均每口井小鉆桿 租賃費(fèi)25800元。C.反擠水泥I臺(tái)供水車，2臺(tái)水泥車，I臺(tái)灰罐車，水泥10噸，平均擠水泥兩次，所需費(fèi)用約8萬(wàn)元。D.電測(cè)費(fèi)用，按I萬(wàn)元計(jì)算。E.射孔費(fèi)用:按3萬(wàn)元計(jì)算。F.試壓費(fèi)用，按0.4萬(wàn)元計(jì)算。總計(jì)節(jié)約:25+2.58+8+1+3+0.4=39.98 萬(wàn)元(2)低密高強(qiáng)防漏水泥漿體系具有密度低，強(qiáng)度高，水泥返高達(dá)到設(shè)計(jì)要求，保護(hù)了套管，減少了腐蝕，延長(zhǎng)了油井壽命，其經(jīng)濟(jì)效益不可估量。
具體實(shí)施例方式以下通過具體實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施過程和產(chǎn)生的有益效果，旨在幫助閱讀者更好地理解本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和特點(diǎn)，不作為對(duì)本案可實(shí)施范圍的限定。本發(fā)明實(shí)施例產(chǎn)品按照如下方法制備(以實(shí)施例3配方舉例):低壓易漏多油層段固井的低密度高強(qiáng)度水泥漿配制方法:1.按(水灰比為0.5)要求的水灰比計(jì)算水泥和水的重量；2.在臺(tái)稱或天平上稱取70份水泥，用量筒量取相應(yīng)水量35份，啟動(dòng)攪拌機(jī)，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)數(shù)為 4000r/min ；3.用標(biāo)準(zhǔn)天平稱取減輕劑25份，放入步驟2的水中，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)數(shù)為4000r/min;4.用標(biāo)準(zhǔn)天平稱取增強(qiáng)劑4份，放入步驟3的水中，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)數(shù)為4000r/min ；
5.用標(biāo)準(zhǔn)天平稱取降失水劑0.5份，放入步驟4的水中，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)數(shù)為4000r/min ；6.用標(biāo)準(zhǔn)天平稱取早強(qiáng)劑3份，放入步驟5的水中，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)數(shù)為4000r/min;7.用標(biāo)準(zhǔn)天平稱取緩凝劑0.8份，放入步驟6的水中，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)數(shù)為4000r/min ；8.將水溶液倒入攪拌器的杯內(nèi)將稱出的干水泥在60秒內(nèi)加入水中。然后調(diào)節(jié)攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速為12000r/min,繼續(xù)攪拌35秒,注意同時(shí)記時(shí)。9.將攪拌后的水泥漿倒入漿杯內(nèi)，在室溫下攪拌20分鐘取出。實(shí)施例1:密度為1.44g/cm3的低壓易漏多油層段固井的低密度高強(qiáng)度水泥漿:該低壓易漏多油層段固井的低密度高強(qiáng)度水泥漿按重量份配比如下:水泥75份，水泥為嘉華G級(jí)水泥；減輕劑30份，西安長(zhǎng)慶科技有限公司生產(chǎn)減輕劑為空心微珠58%Si02，35%Al203，
3.4%Fe203, 2.0%Ca0,1.6%Mg0 ;顆粒粒徑為 56 360 μ m,密度為 0.80g/cm3 ；增強(qiáng)劑6份，增強(qiáng)劑為西安長(zhǎng)慶科技有限公司生產(chǎn)的微細(xì)膠凝材料，其100重量份中含有以下化學(xué)成分的重量份:92%Si02, 2.7%A1203,0.80%Fe203, 2.54%Ca0,0.36%Mg0,1.6%P205 ;粒徑分布為 0.I μ m:15%,0.1 0.5 μ m:48% ;0.5 1.0 μ m: 15% ; 1.0 3.0 μ m:10% ;3.0 10.0 μ m:5% ; 10.0 200 μ m:7%;降失水劑I份，降 失水劑采用磺化聚苯乙烯、磺化聚甲基苯乙烯按照重量比1:2比例的混合物；早強(qiáng)劑4份，早強(qiáng)劑采用西安長(zhǎng)慶科技有限公司生產(chǎn)的高效早強(qiáng)劑GLC ；緩凝劑1.0份，緩凝劑采用鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽；水80份，按照配置方法攪拌得到。實(shí)施例2:密度為1.25g/cm3的低壓易漏多油層段固井的低密度高強(qiáng)度水泥漿:水泥65份，水泥為嘉華G級(jí)水泥；減輕劑20 份，減輕劑為空心微珠 58%Si02，35%A1203，3.4%Fe203, 2.0%Ca0,1.6%Mg0 ；顆粒粒徑為56 360 μ m,密度為0.80g/cm3 ；增強(qiáng)劑3份，增強(qiáng)劑為西安長(zhǎng)慶科技有限公司生產(chǎn)的微細(xì)膠凝材料，其100重量份中含有以下化學(xué)成分的重量份:92%Si02, 2.7%A1203,0.80%Fe203, 2.54%Ca0,0.36%Mg0,1.6%P205 ;粒徑分布為 0.I μ m:15%,0.1 0.5 μ m:48% ;0.5 1.0 μ m:20% ；1.0 3.0 μ m:10% ;3.0 10.0 μ m:5% ; 10.0 200 μ m:7% ；降失水劑0.3份，降失水劑采用磺化聚苯乙烯、磺化聚甲基苯乙烯按照重量比1:2比例的混合物；早強(qiáng)劑2份，早強(qiáng)劑采用西安長(zhǎng)慶科技有限公司生產(chǎn)的高效早強(qiáng)劑GLC ；緩凝劑0.6份，緩凝劑采用鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽；水60份，按照配置方法攪拌得到。實(shí)施例3:密度為1.28g/cm3的低壓易漏多油層段固井的低密度高強(qiáng)度水泥漿。水泥70份，水泥為嘉華G級(jí)水泥；減輕劑25 份，減輕劑為空心微珠 58%Si02，35%A1203，3.4%Fe203, 2.0%Ca0,1.6%Mg0 ；顆粒粒徑為56 360 μ m,密度為0.80g/cm3 ；增強(qiáng)劑4份，增強(qiáng)劑為西安長(zhǎng)慶科技有限公司生產(chǎn)的微細(xì)膠凝材料，其100重量份中含有以下化學(xué)成分的重量份:92%Si02, 2.7%A1203,0.80%Fe203, 2.54%Ca0,0.36%Mg0,1.6%P205 ;粒徑分布為 0.I μ m:15%,0.1 0.5 μ m:45% ;0.5 1.0 μ m: 10% ; 1.0 3.0 μ m:5% ;3.0 10.0 μ m:5% ; 10.0 200 μ m: 10%。降失水劑0.5份，降失水劑采用磺化聚苯乙烯、磺化聚甲基苯乙烯按照1:2比例的混合物；早強(qiáng)劑3份，早強(qiáng)劑采用西安長(zhǎng)慶科技有限公司生產(chǎn)的高效早強(qiáng)劑GLC ；緩凝劑0.8份，緩凝劑采用鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽；水65份，按照配置方法攪拌得到。實(shí)施例4:密度為1.30g/cm3的低壓易漏多油層段固井的低密度高強(qiáng)度水泥漿:水泥68份，水泥為嘉華G級(jí)水泥；減輕劑24 份，減輕劑為空心微珠 58%Si02，35%A1203，3.4%Fe203, 2.0%Ca0,1.6%Mg0 ；顆粒粒徑為56 360 μ m,密度為0.80g/cm3 ；增強(qiáng)劑5份，增強(qiáng)劑為西安長(zhǎng)慶科技有限公司生產(chǎn)的微細(xì)膠凝材料，其100重量份中含有以下化學(xué)成分的重量份:92%Si 02, 2.7%A1203,0.80%Fe203, 2.54%Ca0,0.36%Mg0,1.6%P205 ;粒徑分布為 0.I μ m:15%,0.1 0.5 μ m:48% ;0.5 1.0 μ m: 16% ; 1.0 3.0 μ m:7% ;3.0 10.0 μ m:5% ; 10.0 200 μ m:9% ；降失水劑0.6份，降失水劑采用磺化聚苯乙烯、磺化聚甲基苯乙烯按照重量比1:2比例的混合物；早強(qiáng)劑2份，早強(qiáng)劑采用西安長(zhǎng)慶科技有限公司生產(chǎn)的高效早強(qiáng)劑GLC ；緩凝劑0.6份，緩凝劑采用鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽、羧甲基羥乙基纖維素；水70份，按照配置方法攪拌得到。實(shí)施例5:密度為1.34g/cm3的低壓易漏多油層段固井的低密度高強(qiáng)度水泥漿:水泥65份，水泥為嘉華G級(jí)水泥；減輕劑28 份，減輕劑為空心微珠 58%Si02，35%A1203，3.4%Fe203, 2.0%Ca0,1.6%Mg0 ；顆粒粒徑為56 360 μ m,密度為0.80g/cm3 ；增強(qiáng)劑3份，增強(qiáng)劑為西安長(zhǎng)慶科技有限公司生產(chǎn)的微細(xì)膠凝材料，其100重量份中含有以下化學(xué)成分的重量份:92%Si02, 2.7%A1203,0.80%Fe203, 2.54%Ca0,0.36%Mg0,1.6%P205 ;粒徑分布為 0.I μ m:15%,0.1 0.5 μ m:47% ;0.5 1.0 μ m: 18% ; 1.0 3.0 μ m:6% ;3.0 10.0 μ m:5% ; 10.0 200 μ m:9% ；降失水劑0.8份，降失水劑采用磺化聚苯乙烯、磺化聚甲基苯乙烯按照重量比1:2比例的混合物；早強(qiáng)劑4份，早強(qiáng)劑采用西安長(zhǎng)慶科技有限公司生產(chǎn)的高效早強(qiáng)劑GLC ；緩凝劑0.7份，緩凝劑采用0.3份鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽、0.4份羧甲基羥乙基纖維素；水75份，按照配置方法攪拌得到。
實(shí)施例6:密度為1.34g/cm3的低壓易漏多油層段固井的低密度高強(qiáng)度水泥漿:水泥65份，水泥為嘉華G級(jí)水泥；減輕劑28 份，減輕劑為空心微珠 58%Si02，35%A1203，3.4%Fe203, 2.0%Ca0,1.6%Mg0 ；顆粒粒徑為56 360 μ m,密度為0.80g/cm3 ；增強(qiáng)劑3份，增強(qiáng)劑為西安長(zhǎng)慶科技有限公司生產(chǎn)的微細(xì)膠凝材料，其100重量份中含有以下化學(xué)成分的重量份:92%Si02, 2.7%A1203,0.80%Fe203, 2.54%Ca0,0.36%Mg0,
1.6%P205 ;粒徑分布為 0.I μ m:15%,0.1 0.5 μ m:48% ;0.5 1.0 μ m: 16% ; 1.0 3.0 μ m:7% ;3.0 10.0 μ m:5% ; 10.0 200 μ m:9% ；降失水劑0.8份，降失水劑采用磺化聚苯乙烯、磺化聚甲基苯乙烯按照重量比1:2比例的混合物；早強(qiáng)劑4份，早強(qiáng)劑采用西安長(zhǎng)慶科技有限公司生產(chǎn)的高效早強(qiáng)劑GLC ；緩凝劑0.7份，緩凝劑采用0.3份丹寧酸鈉、0.2份鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽、0.2份羧甲
基羥乙基纖維素；水75份，按照配置方法攪拌得到。下面以列表形式給出本發(fā)明實(shí)施例產(chǎn)品的性能:上述實(shí)施例1-6達(dá) 到強(qiáng)度要求，水泥石強(qiáng)度大于lOMPa，各個(gè)實(shí)施例的水泥漿具體參數(shù)如下表1:表I
■ 密度初g稠時(shí)流變性&由抗壓，度MPa飾滲透率
例(―3) (B^C) (I) N k 水IOW
11.4416~ 136~~0.830.15~0.5~T8 7~19.60.081
21.2512~ 142~~0.880.12'0.3~ α ~14.50.057
31.2813— 147~~0.800.11'0.3~l4J~15.20.047
41.3012~ 169~~0.790.12'0.2~15~16.30.036
51.3415— 150~~0.840.13'0.4~ 1~17.90.051
61.32131780.870.140.2 17.818.20.038 —表2給出了低密度高強(qiáng)度水泥稠化時(shí)間性能數(shù)據(jù)表，從以下實(shí)施例數(shù)據(jù)可以看出:所確定的水泥漿配方，外摻料加量的變化具有較好的配伍性，水泥漿稠化時(shí)間均在110分鐘以上，水灰比控制在0.5 0.6之間，水泥漿密度1.25 1.45/cm3時(shí)，體系穩(wěn)定，不沉降，流動(dòng)性能好。游離液少，能滿足固井現(xiàn)場(chǎng)施工性能參數(shù)的要求。表2
水泥I實(shí)施|m.k|溫度壓力密度I初始稠度稠化時(shí)間~流變性自由
種類例V(MPa) (g/cm3) (BC)(min) 一n I k 水
fI 0.5~50—301.4412 — 136 0.83 1Γ " 0.5
水泥2 0.650251.2516__142 0.88 0.12 0.3表3給出低密度高強(qiáng)度水泥漿抗壓強(qiáng)度性能數(shù)據(jù)表。超細(xì)增強(qiáng)外摻料的比表面積小，鑲嵌于大顆粒形成的空隙中，加之空心微珠與水泥水化產(chǎn)物生成凝膠特性產(chǎn)物，從而使水泥使強(qiáng)度的發(fā)展，使得水泥漿在凝結(jié)過程中能夠很好致密地膠結(jié)，提高了抗壓強(qiáng)度。表權(quán)利要求
1.一種固井水泥漿，其特征在于，所述水泥漿包括以下重量份的組分: a.水泥65 75份， b.減輕劑20 30份， c.增強(qiáng)劑3 6份， d.降失水劑0.3 I份， e.早強(qiáng)劑2 4份， f.緩凝劑0.6 1.0份， g.水60 80份； 其中，所述減輕劑為空心微珠，主要成分為二氧化硅、三氧化二鋁、石灰、氧化鎂和三氧化二鐵，顆粒粒徑為56 360 μ m,密度為0.80g/cm3 ； 所述增強(qiáng)劑粉末比表面積為15-20m2/g，粒徑范圍0.1-200 μ m,且粒徑分布為0.1 μ m:15%,0.1-0.5μ m:45-50% ；0.5-1.0 μ m:10-20% ；1.0-3.0ym:5-10% ；3.0-10.0ym:5% ；10.0-200μπι:7-12%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水泥漿，其特征在于，所述空心微珠含有以下重量百分比的成分:58%Si02 , 35%A1203，3.4%Fe203, 2.0%Ca0,1.6%MgO。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水泥漿，其特征在于，所述增強(qiáng)劑含有以下重量百分比的成分:92%Si02,2.7%Α1203， 0.80%Fe203，2.54%Ca0,0.36%MgO, 1.6%P205。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水泥漿，其特征在于，所述降失水劑為磺化聚苯乙烯和磺化聚甲基苯乙烯的混合物；優(yōu)選所述磺化聚苯乙烯和磺化聚甲基苯乙烯重量比為1:2。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水泥漿，其特征在于，所述緩凝劑為丹寧酸鈉、鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽或羧甲基羥乙基纖維素中的一種或兩種以上的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水泥漿，其特征在于，所述早強(qiáng)劑主要成分為氯化鈣或陰離子聚合物；優(yōu)選所述陰離子聚合物為三乙醇胺類陰離子聚合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水泥漿，其特征在于，所述水泥水灰比為0.5-0.6，水泥漿密度為1.25-1.45g/cm3,水泥漿稠化時(shí)間在130-220分鐘之間，水泥石滲透率小于0.1 X 1(Γ3 μ m2，50°C /48h抗壓強(qiáng)度大于14MPa，最大抗壓強(qiáng)度19MPa。
8.權(quán)利要求1-7任意一項(xiàng)所述水泥漿在油層固井中的應(yīng)用。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)用，其特征在于，所述油層為低壓易漏油層。
10.權(quán)利要求1-7任意一項(xiàng)所述水泥漿的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟: (1)計(jì)算水泥和水的重量，分別稱取水和水泥； (2)稱取減輕劑，攪拌下加入步驟(I)的水中； (3)稱取增強(qiáng)劑，攪拌下加入步驟(2)的溶液中； (4)稱取降失水劑，攪拌下加入步驟(3)的溶液中； (5)稱取早強(qiáng)劑，攪拌下加入步驟(4)的溶液中； (6)稱取緩凝劑，攪拌下加入步驟(5)的溶液中； (7 )將步驟(I)稱取的水泥加入步驟(6 )的溶液中，攪拌，得水泥漿； (8)將步驟(7)攪拌后得到的水泥漿倒入漿杯內(nèi)，在室溫下攪拌后得到所述水泥漿。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種固井水泥漿、其制備方法及用途，所述水泥漿包括以下重量份組分水泥65～75份，減輕劑20～30份，增強(qiáng)劑3～6份，降失水劑0.3～1份，早強(qiáng)劑2～4份，緩凝劑0.6～1.0份，水60～80份，所述減輕劑為空心微珠，主要成分為二氧化硅、三氧化二鋁、石灰、氧化鎂和三氧化二鐵，顆粒粒徑56～360μm，密度0.80g/cm3；所述增強(qiáng)劑粉末比表面積15-20m2/g，粒徑范圍0.1-200μm，且粒徑分布0.1μm15%、0.1-0.5μm45-50%；0.5-1.0μm10-20%；1.0-3.0μm5-10%；3.0-10.0μm5%；10.0-200μm7-12%。所述水泥漿能夠?qū)崿F(xiàn)水泥返高到位，提高低壓易漏井段的固井質(zhì)量。所述水泥漿初始稠度小，有利于現(xiàn)場(chǎng)混配、減小流動(dòng)阻力，且高溫性能穩(wěn)定，稠化時(shí)間可調(diào)。
文檔編號(hào)C09K8/487GK103224772SQ201310119600
公開日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2013年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月8日
發(fā)明者趙巍, 李憲文, 巨滿成, 吳學(xué)升, 李波, 高云文, 王勇茗, 徐自強(qiáng) 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣股份有限公司