CN111303846A - 一种油气井固井盐水高密度水泥浆 - Google Patents

一种油气井固井盐水高密度水泥浆 Download PDF

Info

Publication number
CN111303846A
CN111303846A CN202010124039.XA CN202010124039A CN111303846A CN 111303846 A CN111303846 A CN 111303846A CN 202010124039 A CN202010124039 A CN 202010124039A CN 111303846 A CN111303846 A CN 111303846A
Authority
CN
China
Prior art keywords
percent
oil
agent
cement slurry
weight
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010124039.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN111303846B (zh
Inventor
高金
唐昌强
李勇
罗庆
余敏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
OMAX OILFIELD TECHNOLOGY CO LTD
Original Assignee
OMAX OILFIELD TECHNOLOGY CO LTD
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by OMAX OILFIELD TECHNOLOGY CO LTD filed Critical OMAX OILFIELD TECHNOLOGY CO LTD
Priority to CN202010124039.XA priority Critical patent/CN111303846B/zh
Publication of CN111303846A publication Critical patent/CN111303846A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111303846B publication Critical patent/CN111303846B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/42Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells
    • C09K8/46Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells containing inorganic binders, e.g. Portland cement
    • C09K8/467Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells containing inorganic binders, e.g. Portland cement containing additives for specific purposes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/02Well-drilling compositions
    • C09K8/04Aqueous well-drilling compositions
    • C09K8/06Clay-free compositions
    • C09K8/12Clay-free compositions containing synthetic organic macromolecular compounds or their precursors
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/02Well-drilling compositions
    • C09K8/04Aqueous well-drilling compositions
    • C09K8/14Clay-containing compositions
    • C09K8/18Clay-containing compositions characterised by the organic compounds
    • C09K8/22Synthetic organic compounds
    • C09K8/24Polymers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/42Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells
    • C09K8/46Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells containing inorganic binders, e.g. Portland cement
    • C09K8/467Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells containing inorganic binders, e.g. Portland cement containing additives for specific purposes
    • C09K8/48Density increasing or weighting additives
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/42Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells
    • C09K8/46Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells containing inorganic binders, e.g. Portland cement
    • C09K8/467Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells containing inorganic binders, e.g. Portland cement containing additives for specific purposes
    • C09K8/487Fluid loss control additives; Additives for reducing or preventing circulation loss
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/42Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells
    • C09K8/46Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells containing inorganic binders, e.g. Portland cement
    • C09K8/467Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells containing inorganic binders, e.g. Portland cement containing additives for specific purposes
    • C09K8/493Additives for reducing or preventing gas migration
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00724Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 in mining operations, e.g. for backfilling; in making tunnels or galleries
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2201/00Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
    • C04B2201/20Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the density
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2201/00Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
    • C04B2201/50Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the mechanical strength

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

本发明属于油气井固井技术领域,具体涉及一种油气井固井盐水高密度水泥浆。本发明水泥浆,是由基础配方和外加剂组成,所述基础配方是由以下重量百分比成分组成:G级油井水泥为100%,高温强度稳定剂50%~60%,加重剂10%~190%,防气窜剂0.5%~2.0%;以基础配方总重量为基准,外加剂重量百分比组分为:降失水剂2.0%~4.5%,缓凝剂1.0%~3.5%,减阻剂1.0%~3.0%,工业盐2%~5%,悬浮剂0.1%~1.0%,消泡剂0.1%~0.3%。本发明制备的盐水高密度水泥浆,可以显著改善水泥浆高温沉降稳定性,提高水泥石的致密性,增加水泥石抗压强度,改善水泥浆的流变性能,降低摩阻,提高顶替效率。

Description

一种油气井固井盐水高密度水泥浆
技术领域
本发明属于油气井固井技术领域,具体涉及一种油气井固井盐水高密度水泥浆。
背景技术
随着石油天然气勘探开发技术的提高,油气田开采逐渐向复杂井、超深井发展,油气开发的难度不断加大。由于地质构造的特殊性,在钻进过程中经常要遭遇到异常高压气层和高压盐水层,钻井液密度可达2.5g/cm3以上。在油气井固井中,高孔隙压力、井壁不稳定和塑性流动地层以及高压盐水层、盐膏层以及盐岩层等复杂地层,都要借助高静水压力予以控制,因而要提高水泥浆密度。采用加重水泥浆的目的在于,一是控制固井过程中环空液柱压力与地层压力平衡或略大于地层压力;二是使水泥浆与钻井液之间有一定的密度差值,以此提高顶替效率。目前在中国西部地区,当钻遇高压油气层或在老油区调整井进行固井作业时,为防止井喷、压稳地层,采用高密度水泥浆体系已是十分迫切的需要。尤其在新疆部分区块井深已超7000m,井底静止温度达到170℃以上,并伴有高压盐膏层,该区块部分井达到2.60g/cm3以上的超高水泥浆密度,这给水泥浆性能提出了更高的要求。
目前常规的加重材料重晶石、铁矿粉难以满足要求,不仅加量大,水泥石抗压强度不能得到保障,而且普通铁矿粉具有一定磁性,会因为磁性而相互吸引抱团,不容易分散开,从而降低水泥浆的稳定性;在外加剂选择上,聚乙烯醇类降失水剂抗温抗盐性能差,AMPS类高分子聚合物降失水剂下灰困难,水泥浆粘度大,泵送摩阻高,顶替效率差,固井质量很难保证。
发明内容
针对以上技术问题,本发明提供一种油气井固井盐水高密度水泥浆,井底循环温度在120℃~170℃范围内,密度2.00g/cm3~2.70g/cm3可调,水泥浆上下密度差≤0.03g/cm3,能够有效的改善下灰时间及水泥浆流变性能,降低摩阻,提高顶替效率。
本发明提供一种油气井固井盐水高密度水泥浆,是由基础配方和外加剂组成,所述基础配方是由以下重量百分比成分组成:G级油井水泥为100%,高温强度稳定剂35%~60%,加重剂10%~190%,防气窜剂0.5%~2.0%;
以基础配方总重量为基准,外加剂重量百分比组分为:降失水剂2.0%~4.5%,缓凝剂1.0%~3.5%,减阻剂1.0%~3.0%,工业盐2%~5%,悬浮剂0.1%~1.0%,消泡剂0.1%~0.3%;
进一步的,所述的一种油气井固井盐水高密度水泥浆,所述高温强度稳定剂为活性硅粉,SiO2含量≥96%,粒径为325目~500目。
进一步的,所述的一种油气井固井盐水高密度水泥浆,所述加重剂为无磁性的铁锰合金粉,密度为7.0g/cm3~7.6g/cm3,粒径组成为:140目~200目为15%~25%,200目~325目为40%~50%,325目~500目为25%~35%;无磁铁锰合金粉作为加重剂,具有密度高、加量小的优点;与普通铁矿粉相比,具有无磁性的特点,不会相互吸引抱团,更利于在水泥浆中的分散,提高水泥浆的稳定性。无磁铁锰合金粉润湿需水量小,有利于降低水泥液固比,提高水泥石抗压强度。
所述的加重剂无磁铁锰合金粉生产工艺为:将铁矿石或铁精矿原料进行粉碎烘干,加入铁矿石或铁精矿原料重量的1%~5%的锰矿石混合均匀,再将混合原料与碳还原剂装入模具中,在窑炉1100℃~1500℃条件下煅烧还原,得到还原初级半成品,然后再进行粉碎分级;将分级后的部分还原半成品再进行氢气二次还原,最后再进行粉碎、研磨和分级筛选后得到无磁铁锰合金成品。
所述防气窜剂为改性乳胶纤维混合物。该防气窜剂制备的水泥浆,在高温下具有微膨胀和增加水泥石韧性的作用,有利于提高水泥石二界面的胶结强度,防止产生微缝隙,提高防气窜性能。
进一步的,所述的一种油气井固井盐水高密度水泥浆,所述降失水剂为磺化树脂。
进一步的,所述的一种油气井固井盐水高密度水泥浆,所述降失水剂由以下原料重量百分比制成:甲醛15%~25%、丙酮20%~30%、苯酚5%~10%、无水亚硫酸钠10%~15%和水30%~50%等。
进一步的,所述的一种油气井固井盐水高密度水泥浆,所述缓凝剂为富马酸、对苯乙烯磺酸钠、丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、烯丙基聚氧乙烯醚的五元共聚物,分子量为3万~5万;本发明缓凝剂为多元高分子聚合物,分子量低,有利于降低水泥浆粘度,具有优异的抗盐抗高温性能,与羟基羧酸类和糖类缓凝剂相比,该缓凝剂对温度和加量不敏感,稠化时间随加量呈线性变化,有利于稠化时间的调节,现场施工符合率高。
进一步的,所述的一种油气井固井盐水高密度水泥浆,所述减阻剂为聚羧酸减阻剂与醛酮缩合物的复配产物,是由以下重量份的原料组成:1~20份3-烯丙氧基-1-羟基-1-丙烷磺酸钠盐、5~20份丙烯酸、1~10份对苯乙烯磺酸钠、1~10份醛酮缩合物;
该减阻剂具有优越的减阻性能,但是不会由于过度分散造成浆体稳定性较差,尤其针对高密度盐水体系。
更进一步的,所述的一种油气井固井盐水高密度水泥浆,所述减阻剂的制备方法包括以下步骤:
a、按3-烯丙氧基-1-羟基-1-丙烷磺酸钠盐、丙烯酸、对苯乙烯磺酸钠和醛酮缩合物的重量份称量,备用;
b、将3-烯丙氧基-1-羟基-1-丙烷磺酸钠盐、丙烯酸、对苯乙烯磺酸钠溶于水,混合搅拌,得混合溶液;
c、采用质量浓度为20~30%的氢氧化钠调节混合溶液的pH值至5~7,加热至45~70℃,通入氮气20min后,用引发剂进行引发,反应2~3h后,得到减阻剂前驱体;
d、向c步骤得到的减阻剂前驱体中加入醛酮缩合物进行复配,继续搅拌2h,即得减阻剂。
进一步的,所述的一种油气井固井盐水高密度水泥浆,所述引发剂为偶氮类引发剂;所述引发剂的加入量为所述新型油井水泥用减阻剂重量的0.01~1%;所述偶氮类化合物为偶氮二异丁脒盐酸盐或偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐中的至少一种。
所述醛酮缩合物是由甲醛与丙酮按照摩尔比1~2:1混合后,加入磺化剂,然后在90~95℃反应2h,即得。
进一步的,所述的一种油气井固井盐水高密度水泥浆,所述悬浮剂由以下重量百分比组成:改性聚乙烯基聚合物40%~50%,珍珠岩20%~30%,海泡石25%~35%,经复配混合后的复合物。该悬浮剂通过有机聚合物与无机矿物复配方式,抗盐性能较好,水化后表面积大,吸附性强,在水泥浆中可形成稳定的凝胶结构,防止水泥浆沉降,提高水泥浆高温稳定性。与普通高分子聚合物悬浮剂相比,该悬浮剂不影响水泥浆下灰时间,对水泥浆的粘度影响较小,普通高分子聚合物悬浮剂受盐影响较大,盐会压缩聚合物高分子的分子结构,使得水泥浆在高温下粘度急剧下降,导致稳定性变差。
所述消泡剂为有机硅类消泡剂、酯类消泡剂和聚醚类消泡剂中的至少一种。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
1.本发明制备的盐水高密度水泥浆,通过颗粒级配原理,改善水泥浆高温沉降稳定性,提高水泥石的致密性,增加水泥石抗压强度;高温强度稳定剂控制在35%~60%,粒径为325目~500目的活性硅,进一步保证水泥石在超高温条件不会出现强度衰退的问题。
2.本发明提供的盐水高密度水泥浆制备方法中,制备的加重剂,属于一种新型的加重材料,克服了普通铁矿粉存在的磁性,使其更易分散,不会因磁性相互吸引抱团,从而提高水泥浆的稳定性。
3.本发明提供的盐水高密度水泥浆制备方法中,制备的降失水剂,属于一种磺化树脂类,不同于一般的梳型结构AMPS类高分子聚合物。该降失水剂不仅可以很好的控制失水,降低水泥浆粘度,而且在高速搅拌后呈具有弹性的微小球状体,可有效降低水泥浆摩阻,从而改善水泥浆的流变性能,提高顶替效率。
4.本发明提供的盐水高密度水泥浆制备方法中,制备的悬浮剂,不同于常用的聚合物类高分子悬浮剂,该悬浮剂不受盐水体系的影响,对水泥浆的粘度影响小,有利于配制超高密度水泥浆。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明,但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更,均应包含在本发明的范围内。
实施例1
实验条件:120℃*100MPa*80min,水泥浆密度:2.35g/cm3
水泥浆配方:460.0g油井G级水泥+80%加重剂(384.0g)+35%高温强度稳定剂(168.0g)+1%油井水泥防气窜剂(10.3g)+0.2%悬浮剂(2.06g)+241g水+3%降失水剂(31.33g)+2%减阻剂(20.89g)+1.5%缓凝剂(15.67g)+3%盐(26.11g)+0.2%消泡剂(0.96g)。
其中,所述高温强度稳定剂为活性硅粉,SiO2含量≥96%,粒径为325目~500目;
所述加重剂为无磁铁锰合金粉,密度为7.2g/cm3,粒径组成为:140目~200目为20%,200目~325目为45%,325目~500目为35%;
所述防气窜剂为改性乳胶纤维混合物;
所述降失水剂由以下重量百分原料比制成:甲醛20%、丙酮25%、苯酚5%、无水亚硫酸钠10%和水40%等;
所述缓凝剂为富马酸、对苯乙烯磺酸钠、丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、烯丙基聚氧乙烯醚的五元共聚物,分子量为3万~5万;
所述减阻剂为聚羧酸减阻剂与醛酮缩合物的复配产物,具体制备方法为:将10g3-烯丙氧基-1-羟基-1-丙烷磺酸钠盐(AHPS)、10g丙烯酸(AA)、5g对苯乙烯磺酸钠(SP)溶于水,混合搅拌均匀后用质量浓度为26%的氢氧化钠水溶液调节pH值在5~7,倒入三口烧瓶中,加热至45~70℃,通入氮气20min后,用引发剂进行引发,反应2h后再加入5g醛酮缩合物进行复配,继续搅拌2h,即得减阻剂。
所述引发剂为偶氮类引发剂;所述引发剂的加入量为所述减阻剂重量的0.5%;所述偶氮类化合物为偶氮二异丁脒盐酸盐。
所述悬浮剂由以下重量百分比成分组成:改性聚乙烯基聚合物45%、珍珠岩20%、海泡石35%;
所述消泡剂为有机硅类消泡剂。
实施例2
实验条件:120℃*150MPa*80min,水泥浆密度:2.60g/cm3
水泥浆配方:420g油井G级水泥+145%加重剂(630g)+35%高温强度稳定剂(147g)+1%油井水泥防气窜剂(5.88)+0.4%悬浮剂(4.7g)+226g水+3%降失水剂(35.6g)+2.5%减阻剂(29.66g)+1.5%缓凝剂(17.8g)+2.5%盐(29.66g)+0.2%消泡剂(0.84g)。
其中,所述高温强度稳定剂为活性硅粉,SiO2含量≥96%,粒径为325目~500目;
所述加重剂为无磁铁锰合金粉,密度为7.55g/cm3,粒径组成为:140目~200目为25%,200目~325目为50%,325目~500目为25%;
所述防气窜剂为改性乳胶纤维混合物;
所述降失水剂由以下重量百分原料比制成:甲醛21%、丙酮22%、苯酚5%、无水亚硫酸钠15%和水37%等;
所述缓凝剂为富马酸、对苯乙烯磺酸钠、丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、烯丙基聚氧乙烯醚的五元共聚物,分子量为3万~5万;
所述减阻剂为聚羧酸减阻剂与醛酮缩合物的复配产物,具体制备方法为:将10g3-烯丙氧基-1-羟基-1-丙烷磺酸钠盐(AHPS)、10g丙烯酸(AA)、5g对苯乙烯磺酸钠(SP)溶于水,混合搅拌均匀后用质量浓度为26%的氢氧化钠水溶液调节pH值在5~7,倒入三口烧瓶中,加热至45~70℃,通入氮气20min后,用引发剂进行引发,反应2h后再加入5g醛酮缩合物进行复配,继续搅拌2h,即得减阻剂。
所述引发剂为偶氮类引发剂;所述引发剂的加入量为所述减阻剂重量的0.5%;所述偶氮类化合物为偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐。
所述悬浮剂由以下重量百分比成分组成:改性聚乙烯基聚合物40%、珍珠岩30%、海泡石30%;
所述消泡剂为酯类消泡剂。
实施例3
实验条件:150℃*110MPa*90min,水泥浆密度:2.00g/cm3
水泥浆配方:480g油井G级水泥+15%加重剂(72g)+60%高温强度稳定剂(288g)+1.5%油井水泥防气窜剂(12.6g)+0.5%悬浮剂(4.2g)+252g水+4%降失水剂(34.27g)+2%减阻剂(17.14g)+2.0%缓凝剂(17.14g)+3.5%盐(30.0g)+0.2%消泡剂(0.96g)。
其中,所述高温强度稳定剂为活性硅粉,SiO2含量≥96%,粒径为325目~500目;
所述加重剂为无磁铁锰合金粉,密度为7.2g/cm3,粒径组成为:140目~200目为25%,200目~325目为50%,325目~500目为25%;
所述防气窜剂为改性乳胶纤维混合物;
所述降失水剂以下重量百分原料比制成:甲醛20%、丙酮25%、苯酚5%、无水亚硫酸钠10%和水40%制成;
所述缓凝剂为富马酸、对苯乙烯磺酸钠、丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、烯丙基聚氧乙烯醚的五元共聚物,分子量为3万~5万;
所述减阻剂为聚羧酸减阻剂与醛酮缩合物的复配产物,具体制备方法为:将15g3-烯丙氧基-1-羟基-1-丙烷磺酸钠盐(AHPS)、20g丙烯酸(AA)、5g对苯乙烯磺酸钠(SP)溶于水,混合搅拌均匀后用质量浓度为30%的氢氧化钠水溶液调节pH值在5~7,倒入三口烧瓶中,加热至45~70℃,通入氮气20min后,用引发剂进行引发,反应2h后再加入10g醛酮缩合物进行复配,继续搅拌2h,即得减阻剂。
所述引发剂为偶氮类引发剂;所述引发剂的加入量为所述减阻剂重量的0.05%;所述偶氮类化合物为偶氮二异丁脒盐酸盐。
所述悬浮剂由以下重量百分比成分组成:改性聚乙烯基聚合物45%、珍珠岩20%、海泡石35%;
所述消泡剂为有机硅类消泡剂。
实施例4
实验条件:150℃*180MPa*100min,水泥浆密度:2.70g/cm3
水泥浆配方:380g油井G级水泥+190%加重剂(722g)+50%高温强度稳定剂(190g)+0.5%油井水泥防气窜剂(6.46g)+0.4%悬浮剂(5.17g)+219g水+3.0%降失水剂(39.11g)+2.50%减阻剂(32.59g)+2%缓凝剂(26.07g)+2.2%盐(28.68g)+0.2%消泡剂(0.76g)。
其中,所述高温强度稳定剂为活性硅粉,SiO2含量≥96%,粒径为325目~500目;
所述加重剂为无磁铁锰合金粉,密度为7.55g/cm3,粒径组成为:140目~200目为25%,200目~325目为50%,325目~500目为25%;
所述防气窜剂为改性乳胶纤维混合物;
所述降失水剂以下重量百分原料比制成:甲醛21%、丙酮22%、苯酚5%、无水亚硫酸钠15%和水37%等;
所述缓凝剂为富马酸、对苯乙烯磺酸钠、丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、烯丙基聚氧乙烯醚的五元共聚物,分子量为3万~5万;
所述减阻剂为聚羧酸减阻剂与醛酮缩合物的复配产物,具体制备方法为:将10g3-烯丙氧基-1-羟基-1-丙烷磺酸钠盐(AHPS)、10g丙烯酸(AA)、5g对苯乙烯磺酸钠(SP)溶于水,混合搅拌均匀后用质量浓度为26%的氢氧化钠水溶液调节pH值在5~7,倒入三口烧瓶中,加热至45~70℃,通入氮气20min后,用引发剂进行引发,反应2h后再加入5g醛酮缩合物进行复配,继续搅拌2h,即得减阻剂。
所述引发剂为偶氮类引发剂;所述引发剂的加入量为所述减阻剂重量的0.5%;所述偶氮类化合物为偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐。
所述悬浮剂由以下重量百分比成分组成:改性聚乙烯基聚合物50%、珍珠岩20%、海泡石30%;
所述消泡剂为酯类消泡剂。
实施例5
实验条件:170℃*170MPa*120min,水泥浆密度:2.50g/cm3
水泥浆配方:400g油井G级水泥+140%加重剂(560g)+60%高温强度稳定剂(240g)+0.6%油井水泥防气窜剂(7.2g)+0.3%悬浮剂(3.6g)+228g水+3.5%降失水剂(42.38g)+2.5%减阻剂(30.27g)+2%缓凝剂(24.22g)+2.5%盐(30.27g)+0.2%消泡剂(0.8g)。
其中,所述高温强度稳定剂为活性硅粉,SiO2含量≥96%,粒径为325目~500目;
所述加重剂为无磁铁锰合金粉,密度为7.2g/cm3,粒径组成为:140目~200目为20%,200目~325目为50%,325目~500目为30%;
所述防气窜剂为改性乳胶纤维混合物;
所述降失水剂以下重量百分原料比制成:甲醛20%、丙酮25%、苯酚6%、无水亚硫酸钠12%和水37%等;
所述缓凝剂为富马酸、对苯乙烯磺酸钠、丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、烯丙基聚氧乙烯醚的五元共聚物,分子量为3万~5万;
所述减阻剂为聚羧酸减阻剂与醛酮缩合物的复配产物,具体制备方法为:将10g3-烯丙氧基-1-羟基-1-丙烷磺酸钠盐(AHPS)、10g丙烯酸(AA)、5g对苯乙烯磺酸钠(SP)溶于水,混合搅拌均匀后用质量浓度为26%的氢氧化钠水溶液调节pH值在5~7,倒入三口烧瓶中,加热至45~70℃,通入氮气20min后,用引发剂进行引发,反应2h后再加入5g醛酮缩合物进行复配,继续搅拌2h,即得减阻剂。
所述引发剂为偶氮类引发剂;所述引发剂的加入量为所述减阻剂重量的0.5%;所述偶氮类化合物为偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐。
所述悬浮剂由以下重量百分比成分组成:改性聚乙烯基聚合物45%、珍珠岩25%、海泡石30%;
所述消泡剂为酯类消泡剂。
水泥浆性能测试:
水泥浆性能测试按照GB/T 19139-2012《油井水泥试验方法》进行。(水泥浆制备按照GB/T 19139-2012第五章进行,稳定性测定按GB/T 19139-2012中6.4进行,失水量测定按GB/T 19139-2012第10章进行,抗压强度按GB/T 19139-2012第7章进行。
表1性能测试结果
Figure BDA0002393869630000081
从上述数据表可以看出,本发明提供的一种油气井固井用盐水高密度水泥浆在120℃~170℃超高温范围内,水泥浆密度在2.00g/cm3~2.70g/cm3可调,水泥浆稳定性可控制在0.03g/cm3以内,API失水均小于50mL,从养护强度来看,水泥石强度发展正常,7d抗压强度没有出现衰退的情况,完全满足现场超高温超高密度水泥浆固井施工要求。相比其他专利报道的盐水水泥浆配方,具有抗温性能更高、下灰时间短现场易制浆、稳定性好的优点。

Claims (10)

1.一种油气井固井盐水高密度水泥浆,其特征在于,是由基础配方和外加剂组成,所述基础配方是由以下重量百分比成分组成:G级油井水泥为100%,高温强度稳定剂35%~60%,加重剂10%~190%,防气窜剂0.5%~2.0%;
以基础配方总重量为基准,外加剂重量百分比组为:降失水剂2.0%~4.5%,缓凝剂1.0%~3.5%,减阻剂1.0%~3.0%,工业盐2%~5%,悬浮剂0.1%~1.0%,消泡剂0.1%~0.3%。
2.根据权利要求1所述的一种油气井固井盐水高密度水泥浆,其特征在于,所述高温强度稳定剂为活性硅粉,SiO2含量≥96%,粒径为325目~500目。
3.根据权利要求1所述的一种油气井固井盐水高密度水泥浆,其特征在于,所述加重剂为无磁铁锰合金粉,密度为7.0g/cm3~7.6g/cm3,粒径组成为:140目~200目为15%~25%,200目~325目为40%~50%,325目~500目为25%~35%。
4.根据权利要求1所述的一种油气井固井盐水高密度水泥浆,其特征在于,所述防气窜剂为改性乳胶纤维混合物。
5.根据权利要求1所述的一种油气井固井盐水高密度水泥浆,其特征在于,所述降失水剂为磺化树脂。
6.根据权利要求1或5所述的一种油气井固井盐水高密度水泥浆,其特征在于,所述降失水剂由以下原料重量百分比制成:甲醛15%~25%、丙酮20%~30%、苯酚5%~10%、无水亚硫酸钠10%~15%和水30%~50%。
7.根据权利要求1所述的一种油气井固井盐水高密度水泥浆,其特征在于,所述缓凝剂为富马酸、对苯乙烯磺酸钠、丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、烯丙基聚氧乙烯醚的五元共聚物,分子量为3万~5万。
8.根据权利要求1所述的一种油气井固井盐水高密度水泥浆,其特征在于,所述减阻剂为聚羧酸减阻剂与醛酮缩合物的复配产物,是由以下重量份的原料组成:1~20份3-烯丙氧基-1-羟基-1-丙烷磺酸钠盐、5~20份丙烯酸、1~10份对苯乙烯磺酸钠、1~10份醛酮缩合物;所述悬浮剂由以下重量百分比组成:改性聚乙烯基聚合物40%~50%,珍珠岩20%~30%,海泡石25%~35%,经复配混合后的复合物;所述消泡剂为有机硅类消泡剂、酯类消泡剂和聚醚类消泡剂中的至少一种。
9.根据权利要求8所述的一种油气井固井盐水高密度水泥浆,其特征在于,所述减阻剂的制备方法包括以下步骤:
a、按3-烯丙氧基-1-羟基-1-丙烷磺酸钠盐、丙烯酸、对苯乙烯磺酸钠和醛酮缩合物的重量份称量,备用;
b、将3-烯丙氧基-1-羟基-1-丙烷磺酸钠盐、丙烯酸、对苯乙烯磺酸钠溶于水,混合搅拌,得混合溶液;
c、采用质量浓度为20~30%的氢氧化钠调节混合溶液的pH值至5~7,加热至45~70℃,通入氮气20min后,用引发剂进行引发,反应2~3h后,得到减阻剂前驱体;
d、向c步骤得到的减阻剂前驱体中加入醛酮缩合物进行复配,继续搅拌2h,即得减阻剂。
10.根据权利要求9所述的一种油气井固井盐水高密度水泥浆,其特征在于,所述引发剂为偶氮类引发剂;所述引发剂的加入量为所述新型油井水泥用减阻剂重量的0.01~1%;所述偶氮类化合物为偶氮二异丁脒盐酸盐或偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐中的至少一种。
CN202010124039.XA 2020-02-27 2020-02-27 一种油气井固井盐水高密度水泥浆 Active CN111303846B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010124039.XA CN111303846B (zh) 2020-02-27 2020-02-27 一种油气井固井盐水高密度水泥浆

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010124039.XA CN111303846B (zh) 2020-02-27 2020-02-27 一种油气井固井盐水高密度水泥浆

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111303846A true CN111303846A (zh) 2020-06-19
CN111303846B CN111303846B (zh) 2022-10-25

Family

ID=71153133

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010124039.XA Active CN111303846B (zh) 2020-02-27 2020-02-27 一种油气井固井盐水高密度水泥浆

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111303846B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113060993A (zh) * 2021-04-06 2021-07-02 中海石油(中国)有限公司 一种精细控压固井用减阻材料及减阻水泥浆
CN113800832A (zh) * 2021-09-17 2021-12-17 中国石油集团工程技术研究院有限公司 一种低摩阻高密度水泥浆及其制备方法
CN114381249A (zh) * 2022-01-20 2022-04-22 嘉华特种水泥股份有限公司 一种耐高温高密度固井水泥浆及其制备方法
CN116444219A (zh) * 2022-01-05 2023-07-18 中国石油天然气集团有限公司 一种抗高温抗盐高密度防窜油井水泥浆及制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1674434A1 (en) * 2004-12-21 2006-06-28 Services Petroliers Schlumberger Fluid loss control agents and compositions for cementing oil and gas wells comprising said fluid loss control agent
CN104293331A (zh) * 2014-09-02 2015-01-21 中国石油集团渤海钻探工程有限公司 用于油田高温高压井固井的高温高密度水泥浆及其制备方法
CN105601853A (zh) * 2015-10-30 2016-05-25 卫辉市化工有限公司 一种油井水泥用减阻剂及其制备方法
CN108794697A (zh) * 2017-04-27 2018-11-13 中国石油天然气集团公司 一种减阻剂、制备方法及其应用

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1674434A1 (en) * 2004-12-21 2006-06-28 Services Petroliers Schlumberger Fluid loss control agents and compositions for cementing oil and gas wells comprising said fluid loss control agent
CN104293331A (zh) * 2014-09-02 2015-01-21 中国石油集团渤海钻探工程有限公司 用于油田高温高压井固井的高温高密度水泥浆及其制备方法
CN105601853A (zh) * 2015-10-30 2016-05-25 卫辉市化工有限公司 一种油井水泥用减阻剂及其制备方法
CN108794697A (zh) * 2017-04-27 2018-11-13 中国石油天然气集团公司 一种减阻剂、制备方法及其应用

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113060993A (zh) * 2021-04-06 2021-07-02 中海石油(中国)有限公司 一种精细控压固井用减阻材料及减阻水泥浆
CN113060993B (zh) * 2021-04-06 2022-04-19 中海石油(中国)有限公司 一种精细控压固井用减阻材料及减阻水泥浆
CN113800832A (zh) * 2021-09-17 2021-12-17 中国石油集团工程技术研究院有限公司 一种低摩阻高密度水泥浆及其制备方法
CN113800832B (zh) * 2021-09-17 2022-07-15 中国石油天然气集团有限公司 一种低摩阻高密度水泥浆及其制备方法
CN116444219A (zh) * 2022-01-05 2023-07-18 中国石油天然气集团有限公司 一种抗高温抗盐高密度防窜油井水泥浆及制备方法
CN114381249A (zh) * 2022-01-20 2022-04-22 嘉华特种水泥股份有限公司 一种耐高温高密度固井水泥浆及其制备方法
CN114381249B (zh) * 2022-01-20 2023-11-14 嘉华特种水泥股份有限公司 一种耐高温高密度固井水泥浆及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111303846B (zh) 2022-10-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111303846B (zh) 一种油气井固井盐水高密度水泥浆
CN109250972B (zh) 一种稠油热采井耐高温弹性固井水泥浆体系及其制备方法
US6220354B1 (en) High strength foamed well cement compositions and methods
CA2322937C (en) Cementing wells with crack and shatter resistant cement
US6268406B1 (en) Well cementing methods using compositions containing liquid polymeric additives
EP0538989B1 (en) Well cement compositions and their use
US6309455B1 (en) Stable suspension of hydrocolloids and superplasticizer
US6843846B2 (en) Methods and compositions for cementing subterranean zones
US4036660A (en) Methods of using cementing compositions having improved flow properties, containing sulfonated copolymers of styrene-maleic anhydride
US4011909A (en) Method of using cementing composition having improved flow properties
EP0712816A1 (en) Set retarded downhole cement composition
CN112939527A (zh) 一种固井用超高强度韧性水泥浆体系及其制备与应用
CN112500042A (zh) 一种适用于煤层气的弹韧性固井水泥浆及其制备方法
US11447589B2 (en) Temperature-resistant and anti-collapse multi-branched polymer fluid loss reducer and preparation method thereof
CN109761547A (zh) 一种适合页岩气水平井大型分段压裂用的固井水泥浆体系
US5421879A (en) Cement set retarding additives, compositions and methods
CN104743957B (zh) 一种减缩增强型高减水率聚羧酸盐及其制备方法
CN110862246A (zh) 一种固井用弹韧性树脂水泥浆及其制备方法
CN113716902A (zh) 适用于低温固井用致密韧性防气窜水泥浆体系及其组成
US4053323A (en) Method of using cementing composition having improved flow properties
CN109880604B (zh) 一种油井水泥用弱促凝型早强剂
CN115716730A (zh) 一种弹韧性微膨胀水泥浆及其制备方法
CN111574122A (zh) 弹性增韧水泥浆体系及其制备方法
CN113060993B (zh) 一种精细控压固井用减阻材料及减阻水泥浆
CN111218263B (zh) 一种油井水泥用减阻剂

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant