CN110590251A - 一种低密度高强度水泥浆 - Google Patents

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高飞
和建勇
宋元洪
陈斌
张伟
杨棋翔
朱泽鑫
李思彬
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Abstract

本发明涉及一种低密度高强度水泥浆，包括如下按重量份的各组分：G级水泥100份，超细水泥5‑25份，粉煤灰5‑80份，粗珍珠岩5‑50份，细珍珠岩1‑20份，纳米液硅乳液1‑30份，早强剂1‑20份，粉体降失水剂1‑3份，减阻剂0.2‑0.6份，缓凝剂0‑1.5份，水80‑320份；所述低密度水泥浆的密度范围为1.20‑1.60g/cm3。本发明低密度水泥浆，在高水灰比下，仍具有较高的强度和极好的稳定性，粉煤灰和珍珠岩复合作为减轻剂，在保证水泥浆抗压性能的同时，明显降低了水泥浆的成本，可以很好的满足现场需求。

Description

一种低密度高强度水泥浆
技术领域
本发明属于油田固井技术领域，尤其涉及一种低密度高强度水泥浆。
背景技术
随着石油勘探开发的进程，遇到越来越多的低压地层、薄弱地层等容易发生漏失的地层；而低密度水泥浆体系正是伴随着这些复杂情况的处理而逐渐发展和完善起来的。由于人们对固井质量的要求不断提高，低密度水泥浆的性能越来越受到重视。目前通过大量研究，已经形成多种较为成熟的低密度水泥浆体系，主要包括需水型低密度水泥浆、空心漂珠、微珠低密度水泥浆、泡沫低密度水泥浆等。其中，需水型低密度水泥浆配制密度受限、性能欠佳；空心漂珠微珠体系容易受压破碎使体系密度升高，很难满足高压深井窄密度窗口需求，一些高耐压微珠虽耐压较高但成本较高；泡沫水泥浆中施工工艺相对复杂，且容易受温度、压力等影响。
另外，面对国际油价持续低迷，勘探开发成本逐渐压缩，低成本成为各大油田公司未来一段时间乃至长期的重要发展战略。目前许多低密度水泥浆由于成本较高而受到限制，在降低成本情况下性能往往又较差，成本与性能之间存在很难调和的矛盾。因此，基于这些问题，开发一种成本较低综合性能良好的低密度高强度水泥浆具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种成本较低综合性能良好的低密度高强度水泥浆。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种低密度高强度水泥浆，包括如下按重量份的各组分：G级水泥 100份，超细水泥5-25份，粉煤灰5-80份，粗珍珠岩5-50份，细珍珠岩1-20份，纳米液硅乳液1-30份，早强剂1-20份，粉体降失水剂1-3 份，减阻剂0.2-0.6份，缓凝剂0-1.5份，水80-320份；
所述低密度水泥浆的密度范围为1.20-1.60g/cm3。
进一步的，所述超细水泥粒径为10-20μm。
进一步的，所述粉煤灰粒径为20-30μm。
进一步的，所述粗珍珠岩粒径为0.180-0.450mm，细珍珠岩粒径为 70-80μm。
进一步的，所述早强剂为无水硫酸钠。
进一步的，所述粉体降失水剂为AMPS类聚合物。
进一步的，所述减阻剂为醛酮缩聚物。
进一步的，所述缓凝剂为AMPS类聚合物。
本发明的优点和积极效果是：
1、本发明的低密度高强度水泥浆，将纳米液硅乳液引入到低密度水泥浆中，纳米液硅乳液分散在水中，可以明显提高水泥浆的综合性能；
2、本发明的低密度高强度水泥浆，将粉煤灰、两种不同粒径的珍珠岩和纳米液硅乳液有机结合在一起，使水泥浆体系在较大水灰比下，仍具有较高的强度和极好的稳定性；
3、本发明的低密度高强度水泥浆，通过将粉煤灰和珍珠岩复合作为减轻剂，在保证水泥浆抗压性能的同时，明显降低了水泥浆的成本。
具体实施方式
首先，需要说明的是，以下将以示例方式来具体说明本发明的具体结构、特点和优点等，然而所有的描述仅是用来进行说明的，而不应将其理解为对本发明形成任何限制。此外，在本文所提及各实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，仍然可在这些技术特征(或其等同物) 之间继续进行任意组合或删减，从而获得可能未在本文中直接提及的本发明的更多其他实施例。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1
称取100份的G级水泥，25份的超细水泥，80份的粉煤灰，50份的粗珍珠岩，16份的细珍珠岩，16份的纳米液硅乳液，16份的早强剂，3 份的粉体降失水剂，0.6份的减阻剂，1.4份的缓凝剂，312份的水；以上份数均为重量份数。
其中，所述超细水泥粒径为10-20μm，所述粉煤灰粒径为20-30μm，所述粗珍珠岩粒径为0.180-0.450mm，细珍珠岩粒径为70-80μm，所述纳米液硅乳液粒径为120-140nm，所述早强剂为无水硫酸钠。所述粉体降失水剂为AMPS类聚合物，在具体实施中可选用商品型号为G33S；所述减阻剂为醛酮缩聚物，在具体实施中可选用商品型号为USZ；所述缓凝剂为AMPS类聚合物，在具体实施中可选用商品型号为GH-9。
按照GB19139-2012《油井水泥试验方法》中规定的水泥浆制备方法配制1.20g/cm3的低密度水泥浆，并按GB19139-2012《油井水泥试验方法》中规定的试验方法对水泥浆性能进行评价，评价结果见下表1。
实施例2
称取100份的G级水泥，20份的超细水泥，30份的粉煤灰，15份的粗珍珠岩，5份的细珍珠岩，5份的纳米液硅乳液，5份的早强剂，1.7 份的粉体降失水剂，0.3份的减阻剂，0.8份的缓凝剂，135份的水；以上份数均为重量份数。
其中，所述超细水泥粒径为10-20μm，所述粉煤灰粒径为20-30μm，所述粗珍珠岩粒径为0.180-0.450mm，细珍珠岩粒径为70-80μm，所述纳米液硅乳液粒径为120-140nm，所述早强剂为无水硫酸钠。所述粉体降失水剂为AMPS类聚合物，在具体实施中可选用商品型号为G33S；所述减阻剂为醛酮缩聚物，在具体实施中可选用商品型号为USZ；所述缓凝剂为AMPS类聚合物，在具体实施中可选用商品型号为GH-9。
按照GB19139-2012《油井水泥试验方法》中规定的水泥浆制备方法配制1.40g/cm3的低密度水泥浆，并按GB19139-2012《油井水泥试验方法》中规定的试验方法对水泥浆性能进行评价，评价结果见下表1。
实施例3
称取100份的G级水泥，15份的超细水泥，10份的粉煤灰，6份的粗珍珠岩，3份的细珍珠岩，2份的纳米液硅乳液，2份的早强剂，1.2 份的粉体降失水剂，0.3份的减阻剂，0.7份的缓凝剂，85份的水；以上份数均为重量份数。
其中，所述超细水泥粒径为10-20μm，所述粉煤灰粒径为20-30μm，所述粗珍珠岩粒径为0.180-0.450mm，细珍珠岩粒径为70-80μm，所述纳米液硅乳液粒径为120-140nm，所述早强剂为无水硫酸钠。所述粉体降失水剂为AMPS类聚合物，在具体实施中可选用商品型号为G33S；所述减阻剂为醛酮缩聚物，在具体实施中可选用商品型号为USZ；所述缓凝剂为AMPS类聚合物，在具体实施中可选用商品型号为GH-9。
按照GB19139-2012《油井水泥试验方法》中规定的水泥浆制备方法配制1.60g/cm3的低密度水泥浆，并按GB19139-2012《油井水泥试验方法》中规定的试验方法对水泥浆性能进行评价，评价结果见下表1。
表1低密度水泥浆性能评价结果
备注：实验条件为50℃，实验压力25MPa。
以上实验证明，本发明实施例的低密度水泥浆，在高水灰比下，仍具有较高的强度和极好的稳定性，粉煤灰和珍珠岩复合作为减轻剂，在保证水泥浆抗压性能的同时，明显降低了水泥浆的成本，可以很好的满足现场需求。
以上实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (9)

1.一种低密度高强度水泥浆，其特征在于：包括如下按重量份的各组分：G级水泥100份，超细水泥5-25份，粉煤灰5-80份，粗珍珠岩5-50份，细珍珠岩1-20份，纳米液硅乳液1-30份，早强剂1-20份，粉体降失水剂1-3份，减阻剂0.2-0.6份，缓凝剂0-1.5份，水80-320份；
所述低密度水泥浆的密度范围为1.20-1.60g/cm3。
2.根据权利要求1所述的低密度高强度水泥浆，其特征在于：所述超细水泥粒径为10-20μm。
3.根据权利要求1所述的低密度高强度水泥浆，其特征在于：所述粉煤灰粒径为20-30μm。
4.根据权利要求1所述的低密度高强度水泥浆，其特征在于：所述粗珍珠岩粒径为0.180-0.450mm，细珍珠岩粒径为70-80μm。
5.根据权利要求1所述的低密度高强度水泥浆，其特征在于：所述纳米液硅乳液粒径为120-140nm。
6.根据权利要求1所述的低密度高强度水泥浆，其特征在于：所述早强剂为无水硫酸钠。
7.根据权利要求1所述的低密度高强度水泥浆，其特征在于：所述粉体降失水剂为AMPS类聚合物。
8.根据权利要求1所述的低密度高强度水泥浆，其特征在于：所述减阻剂为醛酮缩聚物。
9.根据权利要求1所述的低密度高强度水泥浆，其特征在于：所述缓凝剂为AMPS类聚合物。
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