CN111825399A - 一种低触变性低密度高强度水泥浆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低触变性低密度高强度水泥浆，属于油气井固井胶凝材料技术领域。所述水泥浆体系按重量百分比计包括以下原材料：油井水泥40～60％，硫铝酸盐水泥15～20％，漂珠30～40％，外加剂3～9％，助磨剂0.02～0.04％。本发明的低触变性低密度高强度水泥浆体系，具有密度低、强度高，流变性及稳定性好，耐高温、耐腐蚀及耐久性等特性。
Description
技术领域
本发明涉及油气井固井胶凝材料技术领域，尤其涉及一种低触变性低密度高强度水泥浆。
背景技术
油气井固井的触变性水泥浆是在普通油井水泥中加入触变剂后，使其在混合与注替过程中具有良好的流动性能，而当其静止后，又能迅速形成胶凝强度较高的特种水泥浆。触变性水泥浆主要用于防窜与堵漏作业中。注水泥作业中产生的窜流主要是由于水泥浆静液柱压力和地层压力不平衡所致，且常发生在水泥浆由液态转变为固态的过渡时期内，如果使用触变性水泥浆，当其进入过渡状态后，由于胶凝强度迅速增大，使流体窜流的阻力增大；如果胶凝强度的增长速度与胶凝强度数值达到一定程度，就可以达到防止流体窜流的目的，因此触变性水泥浆可以防止气窜。触变性水泥浆在油田固井领域已应用多年，由于其良好的触变性，而越来越受到人们的关注。
但是通常的低触变性油井水泥有沉降稳定性差、24h抗压强度低和防漏失性能差等缺陷，本领域的技术人员致力于开发出一种具有强度高和良好的沉降稳定性的低触变性油井水泥，使得24h抗压强度角度较高，具有良好的防漏失性能和良好的防气串性能，水泥石致密，渗透率低，适用于低压易漏失井、长封固段井、调整井、气井、水平井、大斜度井固井等不同的工况。
能适用于低压易漏失井、长封固段井、调整井、气井、水平井、大斜度井固井。分散剂能有效改善水泥浆流变性，消除触变现象。与PEM泥浆冲洗液、隔离液相容性良好，
低触变性低密度高强度水泥浆体系，具有强度高，24小时抗压强度可大于20MPa，.良好的沉降稳定性。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种低触变性低密度高强度水泥浆，具有强度高和良好的沉降稳定性的低触变性油井水泥，使得24h抗压强度角度较高，具有良好的防漏失性能和良好的防气串性能，水泥石致密，渗透率低，适用于低压易漏失井、长封固段井、调整井、气井、水平井、大斜度井固井等不同的工况。
为实现上述目的，本发明提供了一种低触变性低密度高强度水泥浆，按重量百分比计，所述水泥浆包括：油井水泥40～60％，硫铝酸盐水泥15～20％，漂珠30～40％，外加剂3～9％，助磨剂0.02～0.04％。
本发明与现有技术相比，其优势在于：
(1)本发明的低触变性低密度高强度水泥浆具有良好的防漏失性能和良好的防气串性能，水泥石致密，渗透率低，适用于低压易漏失井、长封固段井、调整井、气井、水平井、大斜度井固井等不同的工况；
(2)本发明的低触变性低密度高强度水泥浆能有效改善水泥浆流变性，消除触变现象，且与PEM泥浆冲洗液、隔离液相容性良好；
(3)本发明的低触变性低密度高强度水泥浆稠化平稳，通过调节温度可以实现调节水泥浆的稠化时间，水泥浆流动性能良好。
具体实施方式
本发明公开了一种低触变性低密度高强度水泥浆，按重量百分比计，所述水泥浆包括：油井水泥40～60％，硫铝酸盐水泥15～20％，漂珠30～40％，外加剂3～9％，助磨剂0.02～0.04％。
一方面，本发明的低触变性低密度高强度水泥浆具有良好的防漏失性能和良好的防气串性能，水泥石致密，渗透率低，适用于低压易漏失井、长封固段井、调整井、气井、水平井、大斜度井固井等不同的工况；
另一方面，本发明的低触变性低密度高强度水泥浆能有效改善水泥浆流变性，消除触变现象，且与PEM泥浆冲洗液、隔离液相容性良好；
其次，本发明的低触变性低密度高强度水泥浆稠化平稳，通过调节温度可以实现调节水泥浆的稠化时间，水泥浆流动性能良好。
在一个较佳的实施例中，所述的油井水泥为G级油井水泥。
在一个较佳的实施例中，水泥外加剂包括以下任一或其任意组合：硅酸钠、羟基羧酸、木质素磺酸盐、纤维素衍生物、有机磷酸盐类、聚萘磺酸盐、聚苯乙烯磺酸盐。
在一个较佳的实施例中，木质素磺酸盐为木质素磺酸钠和木质素磺酸钙中的一种或2种。
在一个较佳的实施例中，所述纤维素衍生物为甲基纤维素、羧甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、氰乙基纤维素、羟丙基纤维素和羟丙基甲基纤维素的一种或2种以上。
在一个较佳的实施例中，所述有机磷酸盐类为磷酸钙、磷酸二氢钙、聚偏磷酸钾的一种或2种以上。
在一个较佳的实施例中，聚萘磺酸盐为聚萘磺酸钠和聚萘磺酸钙中的一种或2种。
在一个较佳的实施例中，聚苯乙烯磺酸盐为聚苯乙烯磺酸钠和聚苯乙烯磺酸钙中的一种或2种。
在一个较佳的实施例中，所述助磨剂包括以下任一或其任意组合：三乙醇胺、乙二醇、木质素磺酸盐。
在一个较佳的实施例中，所述的油井水泥比表面积为340～390m2/kg。
在一个较佳的实施例中，所述的硫铝酸盐水泥比表面积为380～420m2/kg。
在一个较佳的实施例中，按重量百分比计，所述的外加剂还可以包括：早强剂，缓凝剂，降失水剂，分散剂。而油气固井作业中需要使用油井水泥外加剂来控制、改善水泥浆的流变性能和水泥的水化、凝结性能，提高水泥石的综合性能，保证固井质量。加有外加剂的低触变性低密度高强度水泥浆的性能稳定，其稠化时间略有加长，初始稠度较低，抗压强度降低，能够满足固井的各项指标的要求。
以下介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
实施例1：
一种低触变性低密度高强度水泥浆体系，按重量百分比计包括以下原材料：油井水泥45％，硫铝酸盐水泥15％，漂珠30％。外加剂4％，助磨剂0.02％。
其中，外加剂包括硅酸钠、羟基羧酸、木质素磺酸盐。
助磨剂包括三乙醇胺、乙二醇。
本实施例中，油井水泥为G级油井水泥，比表面积为353m2/kg，密度为3.19g/cm3。
本实施例中，硫铝酸盐水泥表面积为380m2/kg。
实施例2：
一种低触变性低密度高强度水泥浆体系，按重量百分比计，包括以下原材料：油井水泥55％，硫铝酸盐水泥18％，漂珠35％。外加剂6％，助磨剂0.02％。
其中，外加剂包括聚萘磺酸盐。
助磨剂包括木质素磺酸盐。
本实施例中，油井水泥为G级油井水泥，比表面积为372m2/kg，密度为3.19g/cm3。
本实施例中，硫铝酸盐水泥表面积为395m2/kg。
实施例3：
一种低触变性低密度高强度水泥浆体系，按重量百分比计，包括以下原材料：油井水泥58％，硫铝酸盐水泥19％，漂珠36％。外加剂7％，助磨剂0.03％。
其中，外加剂为聚苯乙烯磺酸盐。
助磨剂包括三乙醇胺、乙二醇、木质素磺酸盐。
本实施例中，油井水泥为G级油井水泥，比表面积为385m2/kg，密度为3.19g/cm3。
本实施例中，硫铝酸盐水泥表面积为395m2/kg。
实施例4：
一种低触变性低密度高强度水泥浆体系，按重量百分比计，包括以下原材料：油井水泥57％，硫铝酸盐水泥19％，漂珠39％。外加剂8％，助磨剂0.03％。
其中，外加剂包括硅酸钠、羟基羧酸、木质素磺酸盐。
助磨剂包括三乙醇胺、乙二醇。
本实施例中，油井水泥为G级油井水泥，比表面积为385m2/kg，密度为3.19g/cm3。
本实施例中，硫铝酸盐水泥表面积为400m2/kg。
实施例5：
一种低触变性低密度高强度水泥浆体系，按重量百分比计，包括以下原材料：油井水泥60％，硫铝酸盐水泥20％，漂珠40％。外加剂9％，助磨剂0.04％。
其中，外加剂包括羟基羧酸、有机磷酸盐类和纤维素衍生物。
助磨剂包括乙二醇、木质素磺酸盐。
本实施例中，油井水泥为G级油井水泥，比表面积为378m2/kg，密度为3.19g/cm3。
本实施例中，硫铝酸盐水泥表面积为420m2/kg。
以上实施例1～5均按照配比进行水泥净浆的各项性能检测，水灰比为1∶2.27。具体检测标准与方法为：抗压强度检测采用标准《GB/T17671-1999水泥胶砂强度试验》方法。实施例1～5与现有技术中的水泥浆的性能检测指标如下表1所示：
表1实施例1～5与现有技术中的水泥浆的性能检测指标
从上表中实施例1～5与现有技术中的水泥浆的性能检测指标来看，5个实施例的稠化时间范围在102mins～112mins之间，说明实施例1～5的稠化时间较为稳定；5个实施例的细度值在13.2％～14.5％之间，密度均为3.19g/cm3，充分说明实施例1～5的水泥浆致密，渗透率低，具有的良好的防漏失性能和防气串性能；游离液为2.89～3.65％，说明防漏失性能良好；5个实施例的水泥浆的8h，38℃抗压强度在5.8～6.4MPa之间，在8h，60℃的强度为15.6MPa，实施例2的水泥浆强度提高接近180％。
Claims (10)
1.一种低触变性低密度高强度水泥浆，按重量百分比计，所述水泥浆包括：油井水泥40～60％，硫铝酸盐水泥15～20％，漂珠30～40％，外加剂3～9％，助磨剂0.02～0.04％。
2.如权利要求1所述的水泥浆，其中，优选的，所述的油井水泥为G级油井水泥，其中水泥外加剂包括以下任一或其任意组合：硅酸钠、羟基羧酸、木质素磺酸盐、纤维素衍生物、有机磷酸盐类、聚萘磺酸盐、聚苯乙烯磺酸盐。
3.如权利要求2所述的水泥浆，其中，木质素磺酸盐包括木质素磺酸钠和木质素磺酸钙中的一种或2种。
4.如权利要求2所述的水泥浆，其中，所述纤维素衍生物包括甲基纤维素、羧甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、氰乙基纤维素、羟丙基纤维素和羟丙基甲基纤维素的一种或2种以上。
5.如权利要求2所述的水泥浆，其中，所述有机磷酸盐类包括磷酸钙、磷酸二氢钙、聚偏磷酸钾的一种或2种以上。
6.如权利要求2所述的水泥浆，其中，聚萘磺酸盐包括聚萘磺酸钠和聚萘磺酸钙中的一种或2种。
7.如权利要求2所述的水泥浆，其中，聚苯乙烯磺酸盐包括聚苯乙烯磺酸钠和聚苯乙烯磺酸钙中的一种或2种。
8.如权利要求1所述的水泥浆，其中，所述助磨剂包括以下任一或其任意组合：三乙醇胺、乙二醇、木质素磺酸盐。
9.如权利要求1所述的水泥浆，其中，所述的油井水泥比表面积为340～390m2/kg。
10.如权利要求1所述的水泥浆，其中，所述的硫铝酸盐水泥比表面积为380～420m2/kg。
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