CN110982499A - 一种用于油田固井的超低密度水泥浆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于油田固井的超低密度水泥浆，按重量份包括以下成分及配比：硅酸盐G级油井水泥100份，减轻剂珍珠岩玻化微珠40～60份，增强剂高炉粒化矿渣粉75～95份，稳定剂微硅35～45份，降失水剂1份，水260～280份。本发明的水泥浆密度在1.15‑1.25g/cm3，能在井下液柱压力不超过70MPa的前提下，基本保持水泥浆密度恒定不变。且成本与常规低密度水泥相当，具有大规模应用的前景。

Description

一种用于油田固井的超低密度水泥浆
技术领域
本发明涉及油田钻井工程领域油气井固井所用的水泥浆，特别是低压易漏井固井用的的超低密度水泥浆。
背景技术
随着石油勘探开发力度的加大，地层承压能力下降，低压易漏井逐渐增多，采用低密度水泥浆平衡固井是防漏、提高固井质量，保护油气层有效措施之一。但是，第一，使用玻璃微珠做减轻剂的低密高强水泥浆由于玻璃微珠加量大，与水泥等材料密度差大，在运输过程中容易分层，且长时间储存易发生板结，造成现场施工水泥浆密度不稳，对固井施工带来不安全因素；第二，由于玻璃微珠价格高昂，混配的低密高强水泥浆价格也随着上涨，受生产成本限制，玻璃微珠低密高强水泥浆不能得到大规模的推广应用。因此，开发流变性、沉降稳定性好，强度高、密度更低的水泥浆，满足平衡固井需要，提高封固质量，为后续作业和油气开采提供良好井筒条件至关重要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种低成本的用于油田固井的超低密度水泥浆。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种用于油田固井的超低密度水泥浆，按重量份包括以下成分及配比：硅酸盐G级油井水泥100份，减轻剂珍珠岩玻化微珠40～60份，增强剂高炉粒化矿渣粉75～95份，稳定剂微硅35～45份，降失水剂1份，水260～280份，密度1.15～1.25g/cm3。
所述减轻剂珍珠岩玻化微珠平均直径70-120目，抗压强度50MPa，体积吸水率18％，体积漂浮率93％，堆积密度平均值0.27g/cm3。
所述增强剂高炉粒化矿渣粉为GB/T18046-2008规定的S95级高炉粒化矿渣粉。
所述稳定剂微硅的SiO2含量＞96％，0.2μm＜颗粒粒径＜0.5μm，密度2.0g/cm。
所述降失水剂为河南卫辉化工有限公司生产的油井水泥降失水剂G33S。
本发明的有益效果是：
1、由于采用珍珠岩玻化微珠作为主要减轻材料，通过颗粒级配计算，低密度水泥浆密度可降至1.15～1.25g/cm3，拓宽了低密度水泥浆的使用范围，且价格便宜仅为玻璃微珠价格的几十分之一，大大降低了低密度水泥浆的成本。
2、由于采用增强材料高炉粒化矿渣粉作为次级粒径填充，降低浆体密度，增强水泥石强度，作为主要材料属于环保材料，价格低廉，降低水泥浆的大大成本。
3、通过水泥、高炉粒化矿渣粉、珍珠岩微珠、微硅四种颗粒紧密堆积，固相颗粒百分比增大，水泥石致密，强度高(75℃×21MPa×48h＞14MPa)，表观无收缩，抗渗透性好，沉降稳定性好(密度差≤±0.02g/cm3)，有利于防窜。
4、不含早强剂，完全靠颗粒紧密堆积提高强度，可与任何降失水剂配伍而不损坏其降失水效果，对地层污染小。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明的保护范围。
本发明的用于油田固井的超低密度水泥浆，按重量份包括以下成分及配比：硅酸盐G级油井水泥100份，减轻剂珍珠岩玻化微珠40～60份，增强剂高炉粒化矿渣粉75～95份，稳定剂微硅35～45份，降失水剂1份，水260～280份，密度1.15～1.25g/cm3。
所述减轻剂珍珠岩玻化微珠平均直径70-120目，抗压强度50MPa，体积吸水率18％，体积漂浮率93％，堆积密度平均值0.27g/cm3。
所述增强剂高炉粒化矿渣粉为GB/T18046-2008规定的S95级高炉粒化矿渣粉。
所述稳定剂微硅的SiO2含量＞96％，0.2μm＜颗粒粒径＜0.5μm，密度2.0g/cm。
所述降失水剂为河南卫辉化工有限公司生产的油井水泥降失水剂G33S。
本发明的密度1.15～1.25g/cm3低密高强水泥浆，它具有良好的物理性能，在95℃条件下具有强度高，流变性、沉降稳定性好，稠化时间可调性能特点，解决使用玻璃微珠价格高昂，水泥浆稳定性差的难题，该水泥密度接近或低于泥浆密度，水泥石强度高，成本仅为玻璃微珠低密度水泥浆价格的六分之一，大规模推广有利于提高固井质量，降低作业风险。
本发明采用高炉粒化矿渣粉来降低浆体密度，增强水泥石强度。采用超细活性材料微硅作为稳定剂(最细填充材料)来提高体系稳定性和反应活性，减少充填水，增强体系致密性。外加剂为降失水剂(G33S)。
所述水泥浆物理参数：19cm＜流动度＜23cm，强度(75℃×21MPa×48h)＞14MPa，初始稠度＜12Bc，API失水＜50ml，游离水＜0.2ml,沉降稳定性参数≤±0.02g/cm3。
将要求比例的油井水泥、减轻剂珍珠岩玻化微珠、增强材料高炉粒化矿渣粉、稳定剂微硅、降失水剂(G33S)干混均匀形成混灰，可根据地层温度的高低加入缓凝剂来调节水泥浆的稠化时间，并将混灰和加入外加剂的配浆水在水泥浆批混罐(或配浆车)的两个配浆池内分别混配至需要密度，施工时将两个批混罐内水泥浆依次连续注入井内，完成低密度水泥浆的混配、施工。
下面结合实例对本发明作进一步说明：
实施例1
320重量份硅酸盐G级油井水泥，280重量份高炉粒化矿渣粉，190重量份珍珠岩玻化微珠，100重量份微硅，10重量份G33S，900重量份水，按比例混合后在旋转粘度计上用4000转/分速度搅拌60秒，按照API规范测试各项性能。(测试结果见表1)
实施例2
340重量份硅酸盐G级油井水泥，300重量份高炉粒化矿渣粉，170重量份珍珠岩玻化微珠，90重量份微硅，5重量份G33S，880重量份水，按比例混合后在旋转粘度计上用4000转/分速度搅拌60秒，按照API规范测试各项性能。(测试结果见表1)
实施例3
360重量份硅酸盐G级油井水泥，300重量份高炉粒化矿渣粉，180重量份珍珠岩玻化微珠，110重量份微硅，8重量份G33S，860重量份水，按比例混合后在旋转粘度计上用4000转/分速度搅拌60秒，按照API规范测试各项性能。(测试结果见表1)
表1一种低密高强水泥浆的性能测试结果
Figure BDA0002319257380000041
综上所述，本发明的内容并不局限在上述的实施例中，相同领域内的有识之士可以在本发明的技术指导思想之内可以轻易提出其他的实施例，但这种实施例都包括在本发明的范围之内。

Claims (5)

1.一种用于油田固井的超低密度水泥浆，其特征在于，按重量份包括以下成分及配比：硅酸盐G级油井水泥100份，减轻剂珍珠岩玻化微珠40～60份，增强剂高炉粒化矿渣粉75～95份，稳定剂微硅35～45份，降失水剂1份，水260～280份，密度1.15～1.25g/cm3。
2.根据权利要求1所述用于油田固井的超低密度水泥浆，其特征在于，所述减轻剂珍珠岩玻化微珠平均直径70-120目，抗压强度50MPa，体积吸水率18％，体积漂浮率93％，堆积密度平均值0.27g/cm3。
3.根据权利要求1所述用于油田固井的超低密度水泥浆，其特征在于，所述增强剂高炉粒化矿渣粉为GB/T18046-2008规定的S95级高炉粒化矿渣粉。
4.根据权利要求1所述用于油田固井的超低密度水泥浆，其特征在于，所述稳定剂微硅的SiO2含量＞96％，0.2μm＜颗粒粒径＜0.5μm，密度2.0g/cm。
5.根据权利要求1所述用于油田固井的超低密度水泥浆，其特征在于，所述降失水剂为河南卫辉化工有限公司生产的油井水泥降失水剂G33S。
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