CN102531481A - 采用降失水剂的高强低密度水泥浆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种采用降失水剂的高强低密度水泥浆，涉及油田固井用水泥浆技术领域，以重量计包括以下组分：G级油井水泥:100份；减轻剂：23-50份；微硅:6.5-8份；降失水剂:2%；缓凝剂:0.05-0.15%；其中，所述降失水剂和缓凝剂用量分别为G级油井水泥、减轻剂和微硅三者质量总和的百分比含量；水泥浆中的水固比为:0.7-0.75；所述水固比为水与G级油井水泥、减轻剂和微硅三者质量总和比值。本水泥浆的密度在1.20-1.35g/cm3，强度高、流动性好、无自由水、体系稳定性好，满足了低压易漏地层的深井长封固或全封固的固井要求。

Description

采用降失水剂的高强低密度水泥浆
 
技术领域
    本发明涉及油田固井用水泥浆技术领域，确切地说涉及一种固井专业中用于封固低压易漏地层的采用降失水剂的高强低密度水泥浆。
背景技术
目前，随着我国油气田开发的深入，对低效油气藏（低压、低渗透、易漏失地层）的开发及对储层保护的要求越来越受到重视。解决含有低压易漏地层的深井长封固或全封固等复杂固井问题的主要方法是采用低密度水泥浆体系。但是，低密度水泥浆普遍存在有：强度低、自由水含量高、体系稳定性差和API失水难以控制等方面的问题。由于低效油气田单井产量低，低成本开发就成为低效油田开发的主要方式，其中减小井眼尺寸，采用小套管固井，甚至采用油管直接固井是降低开发成本的主要方法。这要就对固井用水泥浆，尤其是低密度水泥浆提出了更高的要求。因此，寻找出强度高、体系稳定且低失水的低密度水泥浆体系对于低压易漏地层固井来说就变得尤为重要。
目前，低密度水泥浆主要通过加入减轻剂、增大水灰比的方式降低水泥浆的密度。主要使用的减轻材料和其所能配置的低密度水泥浆范围如下：
①膨润土类低密度主要使用范围为：1.45-1.75g/cm3，
②粉煤灰类低密度主要使用范围为：1.50-1.80g/cm3，
③矿渣低类密度主要使用范围为：1.40-1.80g/cm3，
④漂珠低类密度主要使用范围为：1.20-1.50g/cm3。
对于地层压力较低需要使用密度1.20-1.30g/cm3的水泥浆进行封固，上述现有技术的水泥浆无法满足要求，而只有漂珠可以达到这一要求。又如公开号为CN102086110A，公开日为2011年6月8日的中国专利文献公开了一种采用LT-2降失水剂的早强低密度水泥浆配方，其包括以下组分：G级水泥和微细水泥的配比为7∶4～4∶4，水固比为4.5～6.0，其中还包含45％～60％的漂珠或7％～20％的玻璃微珠，15％的微硅，2％～3％的分散剂，2.5％的早强激活剂，1.2％的降失水剂，1％的纤维以及0.15％～0.5％的缓凝剂。采用该配方配置出来的水泥浆流动度较大，稠度较小，流变性更好，更有利于注水泥的施工过程中水泥浆的泵注。
而不管是直接采用漂珠，还是采用上述专利文献的水泥浆，都需要大量的漂珠，但由于漂珠为老式火力发电厂的副产品，今年来随着老式火电厂逐渐淘汰，使得漂珠资源十分短缺，因此开发出新的低密度水泥浆体系就变得极为迫切。
发明内容
为解决上述技术问题，发明提出了一种采用降失水剂的高强低密度水泥浆，本水泥浆的密度在1.20-1.35g/cm3，强度高、流动性好、无自由水、体系稳定性好，满足了低压易漏地层的深井长封固或全封固的固井要求。
本发明是通过采用下述技术方案实现的：
一种采用降失水剂的高强低密度水泥浆，其特征在于以重量计包括以下组分：
G级油井水泥:100份；
减轻剂：23-50份；
微硅:6.5-8份；
降失水剂:2%；
缓凝剂:0.05-0.15%；
其中，所述降失水剂和缓凝剂用量分别为G级油井水泥、减轻剂和微硅三者质量总和的百分比含量；水泥浆中的水固比为:0.7-0.75；所述水固比为水与G级油井水泥、减轻剂和微硅三者质量总和比值。
所述的G级油井水泥为符合API标准的高抗硫油井水泥。
所述的减轻剂具体是指西安石油科技有限责任公司生产出售的油井水泥减轻剂。该产品是一种无机材料，外观为灰白色固体微颗粒粉末。是收集电厂锅炉燃料的次生物质为主要原料，经过二次筛选、清洗、预热、短时高温焙烧后制成的一种内部为中空状结构的灰白色材料，其堆积密度：0.30-0.40g/cm3，平均粒径在0.50-30μm，比表面积为 7500-20000m2/kg。由于减轻剂有着极低的堆积密度，可以在较低的水灰比条件下有效降低水泥浆密度，使得所配置的低密度水泥浆悬浮稳定性好，自由水含量低，在低压易漏地层固井施工中，避免漏失的同时可形成性能稳定均一的水泥石，保证固井质量。
所述的微硅是在冶炼硅铁合金时，通过烟道排出的硅蒸汽氧化后，经收尘器收集得到的无定形粉末状的二氧化硅（SiO2）；主要化学成分是SiO2，含量可达 85—96%，其元素包括Fe2O3、Al2O3、CaO、K2O、Na2O、MgO、C等。平均粒径在0.15-20μm，比表面积为 15000-20000m2/kg，具有极强的表面活性。在水泥水化过程中可与水泥水化产物Ca（OH）2反应，生成低碱度的含水硅酸钙水化产物，降低水泥石结构的渗透性，并通过极大的比表面积，吸附大量的水分子，并通过氢键作用，使得颗粒之间形成均匀致密的网络结构，在高水灰比的条件下，低密度水泥浆形成稳定的悬浮体系。
所述的降失水剂为西安石油科技有限责任公司生产出售的油井水泥防侵降失水剂，其主要成分为聚乙烯醇。
所述的缓凝剂为西安石油科技有限责任公司生产出售的油井水泥中温缓凝剂，其主要成分为改性淀粉。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明中，采用重量计：G级油井水泥:100份；减轻剂：23-50份；微硅:6.5-8份；用量占三者质量总和2%的降失水剂%；用量占三者质量总和0.05-0.15%的缓凝剂，且水固比为0.7-0.75的技术方案，与现有技术相比，本方案中不需采用漂珠，所形成的水泥浆体系经实验，其密度在1.20-1.35g/cm3之间，强度高、流动性好、无自由水、体系稳定性好，能完全满足低压易漏地层的深井长封固或全封固的固井要求。
2、本发明中，采用的降失水剂优选为降失水剂，制备的高强低密度水泥浆，在流动性高（初始稠度小于8Bc）的前提下具有良好的悬浮稳定性，自由水为零、上下密度差小于0.02 g/cm3。
3、本发明中，采用的降失水剂优选为降失水剂，制备的高强低密度水泥浆，具有良好的综合性能在高流动性的前提下，水泥浆仍具有较高的强度和稳定性，满足低压易漏地层的深井长封固或全封固的固井要求。
4、本发明中，采用的减轻剂具体是指西安石油科技有限责任公司生产出售的油井水泥减轻剂。由于减轻剂有着极低的堆积密度，可以在较低的水灰比条件下有效降低水泥浆密度，使得所配置的低密度水泥浆悬浮稳定性好，自由水含量低，在低压易漏地层固井施工中，避免漏失的同时可形成性能稳定均一的水泥石，保证固井质量。
具体实施方式
实施例1：密度为1.35 g/cm3的采用西安石油科技有限责任公司生产出售降失水剂的高强低密度水泥浆。
G级油井水泥:100份
减轻剂：23份
微硅:6.5份
降失水剂:2%
油井水泥中温缓凝剂:0.05-0.15%
水固比:0.7
其中降失水剂和缓凝剂用量为G级油井水泥、减轻剂和微硅三者质量总和的百分含量，水固比为水与三者质量总和的比值。
实施例2：密度为1.30 g/cm3的采用西安石油科技有限责任公司生产出售降失水剂的高强低密度水泥浆。
G级油井水泥:100份
减轻剂：32份
微硅:7份
降失水剂:2%
油井水泥中温缓凝剂:0.05-0.15%
水固比:0.7
其中降失水剂和缓凝剂用量为G级油井水泥、减轻剂和微硅三者质量总和的百分含量，水固比为水与三者质量总和的比值。
实施例3：密度为1.25 g/cm3的采用西安石油科技有限责任公司生产出售降失水剂的高强低密度水泥浆。
G级油井水泥:100份
减轻剂：40份
微硅:7.5份
降失水剂:2%
油井水泥中温缓凝剂:0.05-0.15%
水固比:0.75
其中降失水剂和缓凝剂用量为G级油井水泥、减轻剂和微硅三者质量总和的百分含量，水固比为水与三者质量总和的比值。
实施例4：密度为1.35 g/cm3的采用西安石油科技有限责任公司生产出售降失水剂的高强低密度水泥浆。
G级油井水泥:100份
减轻剂：50份
微硅:8份
降失水剂:2%
油井水泥中温缓凝剂:0.05-0.15%
水固比:0.75
其中降失水剂和缓凝剂用量为G级油井水泥、减轻剂和微硅三者质量总和的百分含量，水固比为水与三者质量总和的比值。
实例1-4所述的采用降失水剂的高强低密度水泥浆性能如下表：
Figure 373120DEST_PATH_IMAGE001
 
沉降稳定性实验为将各个实例所述水泥浆常压稠化仪搅拌30min后于500min量筒中静止2h后测量上部与下部水泥浆密度差值。
实施例5
作为本发明的另一实施方式，本发明公开了一种采用降失水剂的高强低密度水泥浆，以重量计包括以下组分：G级油井水泥:100份；减轻剂：23-50份；微硅:6.5-8份；降失水剂:2%；缓凝剂:0.05-0.15%；其中，所述降失水剂和缓凝剂用量分别为G级油井水泥、减轻剂和微硅三者质量总和的百分比含量；水泥浆中的水固比为:0.7-0.75；所述水固比为水与G级油井水泥、减轻剂和微硅三者质量总和比值。
上述所采用的G级油井水泥、减轻剂、微硅、降失水剂和缓凝剂均为本领域中制备水泥浆的常规通用组分，可以选用市售产品，采用上述方案所制备的水泥浆体系，本方案中不需采用漂珠，所形成的水泥浆体系经实验，其密度在1.20-1.35g/cm3之间，强度高、流动性好、无自由水、体系稳定性好，能完全满足低压易漏地层的深井长封固或全封固的固井要求。

Claims (5)

1.一种采用降失水剂的高强低密度水泥浆，其特征在于以重量计包括以下组分：
G级油井水泥:100份；
减轻剂：23-50份；
微硅:6.5-8份；
降失水剂:2%；
缓凝剂:0.05-0.15%；
其中，所述降失水剂和缓凝剂用量分别为G级油井水泥、减轻剂和微硅三者质量总和的百分比含量；水泥浆中的水固比为:0.7-0.75；所述水固比为水与G级油井水泥、减轻剂和微硅三者质量总和比值。
2.根据权利要求1所述的采用降失水剂的高强低密度水泥浆，其特征在于：所述的G级油井水泥为符合API标准的高抗硫油井水泥。
3.根据权利要求1所述的采用降失水剂的高强低密度水泥浆，其特征在于：所述的减轻剂具体是指市售的油井水泥减轻剂。
4.根据权利要求1所述的采用降失水剂的高强低密度水泥浆，其特征在于：所述的降失水剂具体是指市售的油井水泥防侵降失水剂，其主要成分为聚乙烯醇。
5.根据权利要求1所述的采用降失水剂的高强低密度水泥浆，其特征在于：所述的缓凝剂具体是指市售的油井水泥中温缓凝剂，其主要成分为改性淀粉。
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