CN114380540A - 一种大温差固井水泥浆及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大温差固井水泥浆及制备方法。该大温差固井水泥浆包括以下重量份的组分：油井水泥100份，强度稳定剂0.5～40份，密度调节剂0～50份，增强材料5～20份，早强剂2～4份，缓凝剂0.5～3.5份，降失水剂2～7份，分散剂1～2份，消泡剂0.1～0.5份，水40～85份。本发明的水泥浆密度可调、稠化时间可调、流动性能好、沉降稳定性好、失水量低、无游离液，满足固井施工要求；同时顶部水泥石48h抗压强度大于10MPa，适用循环温度100℃～200℃，温差50℃～110℃，可防止大温差固井作业中顶部水泥浆超缓凝。

Description

一种大温差固井水泥浆及制备方法
技术领域
本发明涉及油气田开发过程中钻完井及固井领域，具体涉及一种大温差固井水泥浆及制备方法。
背景技术
随着全球经济的快速发展和能源消费的不断升级，石油、天然气消耗量日益增加，油气资源的勘探开发和储备保障压力也越来越大，随着勘探开发的不断深入，深层油气勘探开发日益增多，是增储上产的重要领域，也是石油天然气行业可持续发展的重要方向。
我国几大油气区(塔里木、川渝)目前普遍存在储层埋深较深(4500～7000m)，井底温度、压力高等复杂因素，为简化井身结构，降低钻井成本，目前对于长裸眼段、长封固段固井作业，一般采用双级固井技术或者低密度固井技术。双级固井技术存在着一些问题，例如：①部分分级箍可靠性不高，二级固井时可能无法顺利打开，给固井施工作业带来风险；②双级固井施工时间长，延长了建井周期，增大了钻井成本。而采用低密度水泥浆也存在一些问题，由于近年来深井超深井的井深越来越深，导致封固段越来越长(部分井封固段长超6000m)，顶部水泥浆长期不凝，严重影响后续作业的进行。因此，分级固井技术和普通低密度固井水泥浆已经难以满足长裸眼段、长封固段的固井施工作业。
为此，很有必要开发具有防止顶部水泥浆超缓凝、浆体性能稳定、顶部强度发展快的大温差固井水泥浆，提高固井质量，保障深层油气资源的高效开发。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大温差固井水泥浆及制备方法。该大温差固井水泥浆适用于高温深井、长裸眼段、长封固段固井用，密度范围1.30g/cm3～1.90g/cm3，适用循环温度范围100℃～200℃，温差50℃～110℃，具有水泥浆失水量低、沉降稳定性良好、流变性能良好、水泥石早期强度高的特点，可防止大温差固井作业中顶部水泥浆超缓凝，能够保证高温深井、长裸眼段、长封固段在大温差条件下固井密封效果，提升固井质量。
为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种大温差固井水泥浆，包括以下重量份的组分：
油井水泥100份，强度稳定剂0.5～40份，密度调节剂0～50份，增强材料5～20份，早强剂2～4份，缓凝剂0.5～3.5份，降失水剂2～7份，分散剂1～2份，消泡剂0.1～0.5份，水40～85份。
基于本发明的大温差固井水泥浆，优选的，所述强度稳定剂包括酸洗石英砂和硅酸盐矿物；
其中，所述酸洗石英砂的目数为400～600目，SiO2含量大于99％；
所述硅酸盐矿物包括埃洛石、沸石、云母、钾长石和滑石中的一种或两种以上的组合。
基于本发明的大温差固井水泥浆，优选的，所述酸洗石英砂与硅酸盐矿物的重量比为(3～6):1。
本发明的强度稳定剂为酸洗石英砂和硅酸盐矿物复配而成，酸洗石英砂可降低水泥石中的Ca(OH)2含量和钙硅比(C/S)，引入酸洗石英砂和硅酸盐矿物后可生成更抗高温的晶相，防止水泥石在高温下发生强度衰退。
基于本发明的大温差固井水泥浆，优选的，所述密度调节剂包括空心玻璃微珠或漂珠。
本发明以空心玻璃微珠或者漂珠为密度调节剂，利用其密度低于水泥密度这一特点，调节水泥浆体系的密度，满足不同工况下对水泥浆体系密度的需求。
基于本发明的大温差固井水泥浆，优选的，所述增强材料包括超细材料和活性材料；
其中，所述超细材料包括超细水泥和超细石英砂中的一种或两种；
所述超细材料的粒径为2000～2400目；超细材料比表面积大，同时早期反应活性高，可有效充填在水泥颗粒之间的缝隙中，达到紧密堆积的效果；
所述活性材料包括偏高岭土、矿渣和粉煤灰中的一种或两种以上的组合；活性材料可以与水泥当中的氢氧化钙反应，生成强度更高的水化硅酸钙等产物；超细材料和活性材料二者协同作用，从紧密堆积和改善水泥水化产物的角度出发，起到增强效果。
基于本发明的大温差固井水泥浆，优选的，所述超细材料和活性材料的重量比为(1～3):1。将超细材料和活性材料按照比例称重并混合均匀备用。
本发明增强材料中的超细材料可优化水泥浆体系中颗粒粒径分布，实现紧密堆积。同时，由于比表面积较大，早期反应能力高，可提高水泥石强度。偏高岭土、矿渣、粉煤灰等活性材料，一定条件下可被激活，增加体系中胶凝相含量，改善水泥石力学性能。二者协同作用，从紧密堆积和改善水泥水化产物的角度出发，起到增强效果。
基于本发明的大温差固井水泥浆，优选的，所述早强剂包括硫酸盐、甲酸盐和水滑石；
其中，所述硫酸盐包括硫酸钠、硫酸钾和硫酸钙中的一种或两种以上的组合；
所述甲酸盐包括甲酸钠、甲酸钙和甲酸镁中的一种或两种以上的组合。
基于本发明的大温差固井水泥浆，优选的，所述硫酸盐、甲酸盐和水滑石重量比为3:3:1，将硫酸盐、甲酸盐和水滑石按照比例称重并混合均匀备用。
本发明早强剂中的硫酸盐可与水泥浆体系中的氢氧化钙发生反应，生成具有高度分散性且分布均匀的硫酸钙，这种硫酸钙极易与体系中的铝酸三钙反应，加快铝酸三钙的水化速度，甲酸盐和水滑石可加速体系中硅酸三钙的水化，提高水泥浆体系的胶凝强度和早期强度。
基于本发明的大温差固井水泥浆，优选的，所述缓凝剂为高温共聚物类油井缓凝剂，优选中国专利201410643111.4中公开的高温共聚物类油井缓凝剂，本发明实施例直接使用中国石油集团钻井工程技术研究院(现已更名为：中国石油集团工程技术研究院有限公司)生产的该缓凝剂产品。
基于本发明的大温差固井水泥浆，优选的，所述降失水剂选自阴离子聚合物类降失水剂。
基于本发明的大温差固井水泥浆，优选的，所述阴离子聚合物类降失水剂为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸聚合物。
基于本发明的大温差固井水泥浆，优选的，所述分散剂为甲醛和丙酮的缩聚物或者聚苯乙烯磺酸盐类分散剂中的一种。
基于本发明的大温差固井水泥浆，优选的，所述分散剂为磺化丙酮甲醛聚合物分散剂。
基于本发明的大温差固井水泥浆，优选的，所述消泡剂包括磷酸三丁酯、聚氧丙烯甘油、聚二甲基硅氧烷中的一种或两种以上的组合。
基于本发明的大温差固井水泥浆，优选的，所述大温差固井水泥浆密度为1.30g/cm3～1.90g/cm3。
第二方面，本发明提供一种以上大温差固井水泥浆的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
按比例称取油井水泥、强度稳定剂、密度调节剂、增强材料、早强剂、降失水剂和分散剂混合，得到干混料；
将缓凝剂、消泡剂和水混合，得到湿混药水；
在搅拌条件下，将所述干混料加入湿混药水中，之后继续搅拌得到所述大温差固井水泥浆。
基于本发明的制备方法，优选的，所述搅拌条件的转速为4000±200r/min；所述继续搅拌的转速为12000±500r/min，搅拌35s。
本发明提供的大温差固井水泥浆密度可调(1.30g/cm3～1.90g/cm3)、稠化时间可调、流动性能好、沉降稳定性好、失水量低、无游离液，满足固井施工要求。同时顶部水泥石48h抗压强度大于10MPa，适用循环温度范围100℃～200℃，温差50℃～110℃，可防止大温差固井作业中顶部水泥浆超缓凝，为高温深井、长裸眼段、长封固段大温差条件下固井质量的提升和保障深层勘探开发效果提供了技术支撑。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
以下实施例或对比例中的水泥浆通过以下步骤制备得到：
按比例称取油井水泥、强度稳定剂、密度调节剂、增强材料、早强剂、降失水剂、分散剂均匀掺混，得到干混料；
将缓凝剂、消泡剂和水混拌均匀，得到湿混药水；
在4000±200r/min的转速下，将干混料均匀倒入湿混药水中，待干混料完全加入到湿混药水中之后，盖上搅拌杯杯盖，将搅拌器转速调整至12000±500r/min，继续搅拌35s，得到水泥浆。
如果实施例或者对比例中原料不包括某一组分，则制备过程中相应省略即可。以下实施例或对比例中的缓凝剂使用中国专利201410643111.4中公开的高温共聚物类油井缓凝剂，直接使用中国石油集团钻井工程技术研究院(现已更名为：中国石油集团工程技术研究院有限公司)生产的该缓凝剂产品。
实施例1
水泥浆配方按重量份如下：
100份G级油井水泥；
20份强度稳定剂，由600目酸洗石英砂、埃洛石和钾长石按照质量比8∶1∶1混合而成；
9份增强材料，由超细石英砂和偏高岭土按照质量比2∶1混合而成；
2.5份早强剂，由硫酸钾、甲酸钠和水滑石按照质量比3∶3∶1混合而成；
2份缓凝剂；
4份2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸聚合物降失水剂；
1份磺化丙酮甲醛聚合物分散剂；
0.2份聚氧丙烯甘油；
49份水。
所得到的水泥浆密度为1.90g/cm3，实验结果见表1。
实施例2
水泥浆配方按重量份如下：
100份G级油井水泥；
30份强度稳定剂，由600目酸洗石英砂、埃洛石和云母按照质量比9∶2∶1混合而成；
13份增强材料，由超细石英砂、超细水泥、偏高岭土和矿渣按照质量比4∶2∶1∶1混合而成；
3份早强剂，由硫酸钠、甲酸钙和水滑石按照质量比3∶3∶1混合而成；
2.4份缓凝剂；
4份2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸聚合物降失水剂；
1份磺化丙酮甲醛聚合物分散剂；
0.2份聚氧丙烯甘油；
53份水。
所得到的水泥浆密度为1.90g/cm3，实验结果见表1。
实施例3
水泥浆配方按重量份如下：
100份G级油井水泥；
35份强度稳定剂，由600目酸洗石英砂、埃洛石按照质量比4∶1混合而成；
18份增强材料，由超细石英砂、超细水泥、偏高岭土按照质量比2∶1∶1混合而成；
3.5份早强剂，由硫酸钠、甲酸钙、水滑石按照质量比3∶3∶1混合而成；
3份缓凝剂；
4份2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸聚合物降失水剂；
1份磺化丙酮甲醛聚合物分散剂；
0.2份聚二甲基硅氧烷；
55份水。
所得到的水泥浆密度为1.90g/cm3，实验结果见表1。
实施例4
水泥浆配方按重量份如下：
100份G级油井水泥；
35份强度稳定剂，由600目酸洗石英砂、沸石按照质量比5∶1混合而成；
20份密度调节剂，空心玻璃微珠；
14份增强材料，由超细石英砂、偏高岭土、矿渣按照质量比6∶1∶1混合而成；
3份早强剂，由硫酸钙、甲酸钠、水滑石按照质量比3∶3∶1混合而成；
2份缓凝剂；
3.5份2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸聚合物降失水剂；
1份磺化丙酮甲醛聚合物分散剂；
0.2份磷酸三丁酯；
79份水。
所得到的水泥浆密度为1.50g/cm3，实验结果见表1。
实施例5
水泥浆配方按重量份如下：
100份G级油井水泥；
35份强度稳定剂，由600目酸洗石英砂、埃洛石按照质量比5∶1混合而成；
10份密度调节剂，漂珠；
14份增强材料，由超细石英砂、偏高岭土按照质量比2∶1混合而成；
2.7份早强剂，由硫酸钠、甲酸钙、水滑石按照质量比3∶3∶1混合而成；
2.2份缓凝剂；
3.7份2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸聚合物降失水剂；
1份磺化丙酮甲醛聚合物分散剂；
0.2份聚氧丙烯甘油；
63份水。
所得到的水泥浆密度为1.70g/cm3，实验结果见表1。
对比例1
水泥浆配方按重量份如下：
100份G级油井水泥；
35份强度稳定剂，由600目酸洗石英砂、埃洛石按照质量比4∶1混合而成；
3份缓凝剂；
4.5份2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸聚合物降失水剂；
1份磺化丙酮甲醛聚合物分散剂；
0.2份聚二甲基硅氧烷；
50份水。
所得到的水泥浆密度为1.90g/cm3，实验结果见表1。
对比例2
水泥浆配方按重量份如下：
100份G级油井水泥；
35份强度稳定剂，由600目酸洗石英砂、沸石按照质量比5∶1混合而成；
20份密度调节剂，空心玻璃微珠；
2份缓凝剂；
4份2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸聚合物降失水剂；
1份磺化丙酮甲醛聚合物分散剂；
0.2份磷酸三丁酯；
74份水。
所得到的水泥浆密度为1.50g/cm3，实验结果见表1。
对比例3
水泥浆配方按重量份如下：
100份G级油井水泥；
10份密度调节剂，漂珠；
14份增强材料，由超细石英砂、偏高岭土按照质量比2∶1混合而成；
2.7份早强剂，由硫酸钠、甲酸钙、水滑石按照质量比3∶3∶1混合而成；
2.2份缓凝剂；
3.7份2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸聚合物降失水剂；
1份磺化丙酮甲醛聚合物分散剂；
0.2份聚氧丙烯甘油；
42份水。
所得到的水泥浆密度为1.70g/cm3，实验结果见表1。
表1水泥浆体系各项性能
Figure BDA0002737584680000091
由表1数据可知，大温差固井水泥浆体系密度可通过体密度调节剂和水的加量进行调节，全部实施例流动度均大于22cm，API失水量均小于50mL，自由水含量为0，满足固井施工的要求。稠化性能测试表明，全部实施例稠化时间可通过缓凝剂的加量调节，且稠化曲线正常，无“鼓包”等异常现象。水泥石抗压强度测试表明：全部实施例48h顶部抗压强度均大于10MPa，早期强度较高，不会出现顶部水泥浆超缓凝的问题。
将实施例3中的增强材料和早强剂去掉，得到对比例1，将实施例4中的增强材料和早强剂去掉，得到对比例2，将实施例5种的强度稳定剂去掉，得到对比例3。相同实验条件下，对比例1API失水量56mL，自由水含量0.13％，静止2h后水泥浆上下密度差0.03g/cm3，对比例2API失水量68mL，自由水含量0.21％，静止2h后水泥浆上下密度差0.04g/cm3，对比例3API失水量50mL，自由水含量0.05％，静止2h后水泥浆上下密度差0.03g/cm3，与实施例3、实施例4和实施例5相比，水泥浆常规性能变化不大，API失水量及自由水含量稍微增大，稳定性变差，但不影响固井施工。
与实施例3相比，对比例1的48h顶部抗压强度和48h底部抗压强度分别降低了56.1％和37.5％，与实施4相比，对比例2的48h顶部抗压强度和48h底部抗压强度分别降低了64.3％和26.9％，强度降低较为明显，尤其是顶部强度降低超过50％，顶部强度发展缓慢，与实施例5相比，对比例3的48h顶部抗压强度和48h底部抗压强度分别降低了10.21％和7.33％，强度降底不明显，但是实施例5的168h底部抗压强度较48h底部抗压强度提升了15.09％，但是对比例3的168h底部抗压强度较48h底部抗压强度降低了22.80％。实验结果表明，在相同条件下，增强材料和早强剂的加入可有效提高水泥石强度，避免顶部水泥浆超缓凝现象的发生，同时对失水量、沉降稳定性以及自由水的控制也具有积极作用，强度稳定剂可有效防止高温条件下水泥石的强度衰退。
因此，本发明一种大温差固井水泥浆体系密度可调(1.30～1.90g/cm3)，稠化时间可调、流动性能好、沉降稳定性好、失水量低、无游离液，满足固井施工要求。同时顶部水泥石48h抗压强度大于10MPa，适用循环温度范围100～200℃，温差50～110℃，可防止大温差固井作业中顶部水泥浆超缓凝，为高温深井、长裸眼段、长封固段大温差条件下固井质量的提升和保障深层勘探开发效果提供了技术支撑。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种大温差固井水泥浆，其特征在于，该大温差固井水泥浆包括以下重量份的组分：
油井水泥100份，强度稳定剂0.5～40份，密度调节剂0～50份，增强材料5～20份，早强剂2～4份，缓凝剂0.5～3.5份，降失水剂2～7份，分散剂1～2份，消泡剂0.1～0.5份，水40～85份。
2.根据权利要求1所述的大温差固井水泥浆，其特征在于，所述强度稳定剂包括酸洗石英砂和硅酸盐矿物；
其中，所述酸洗石英砂的目数为400～600目，SiO2含量大于99％；
所述硅酸盐矿物包括埃洛石、沸石、云母、钾长石和滑石中的一种或两种以上的组合；
所述酸洗石英砂与硅酸盐矿物的重量比为(3～6):1。
3.根据权利要求1所述的大温差固井水泥浆，其特征在于，所述密度调节剂包括空心玻璃微珠或漂珠。
4.根据权利要求1所述的大温差固井水泥浆，其特征在于，所述增强材料包括超细材料和活性材料；
其中，所述超细材料包括超细水泥和超细石英砂中的一种或两种；
所述超细材料的粒径为2000～2400目；
所述活性材料包括偏高岭土、矿渣和粉煤灰中的一种或两种以上的组合；
所述超细材料和活性材料的重量比为(1～3):1。
5.根据权利要求1所述的大温差固井水泥浆，其特征在于，所述早强剂包括硫酸盐、甲酸盐和水滑石；
其中，所述硫酸盐包括硫酸钠、硫酸钾和硫酸钙中的一种或两种以上的组合；
所述甲酸盐包括甲酸钠、甲酸钙和甲酸镁中的一种或两种以上的组合；
所述硫酸盐、甲酸盐和水滑石重量比为3:3:1。
6.根据权利要求1所述的大温差固井水泥浆，其特征在于，所述缓凝剂为高温共聚物类油井缓凝剂。
7.根据权利要求1所述的大温差固井水泥浆，其特征在于，所述降失水剂选自阴离子聚合物类降失水剂。
8.根据权利要求1所述的大温差固井水泥浆，其特征在于，所述分散剂为甲醛和丙酮的缩聚物或者聚苯乙烯磺酸盐类分散剂中的一种。
9.根据权利要求1所述的大温差固井水泥浆，其特征在于，所述消泡剂包括磷酸三丁酯、聚氧丙烯甘油、聚二甲基硅氧烷中的一种或两种以上的组合。
10.一种权利要求1-9任一项所述大温差固井水泥浆的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：
按比例称取油井水泥、强度稳定剂、密度调节剂、增强材料、早强剂、降失水剂和分散剂混合，得到干混料；
将缓凝剂、消泡剂和水混合，得到湿混药水；
在搅拌条件下，将所述干混料加入湿混药水中，之后继续搅拌得到所述大温差固井水泥浆。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115231862A (zh) * 2022-07-20 2022-10-25 中国石油大学(华东) 非常规油气井下原位加热开采固井材料体系与组成及应用
CN115432980A (zh) * 2022-10-18 2022-12-06 中煤科工集团重庆研究院有限公司 一种煤矿井下复杂地层注浆用高强度速凝材料及其制备方法和应用
WO2023245994A1 (zh) * 2022-06-22 2023-12-28 中国石油天然气集团有限公司 一种抗超高温固井用水泥浆体系及其制备方法与应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104371678A (zh) * 2014-11-06 2015-02-25 中国石油天然气集团公司 一种膨胀韧性固井水泥浆及其制备方法
CN108298902A (zh) * 2018-02-02 2018-07-20 中国石油天然气集团有限公司 一种耐高温硅酸盐水泥浆及其制备方法
CN108947351A (zh) * 2018-08-08 2018-12-07 安徽理工大学 早强型矿用密封材料

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104371678A (zh) * 2014-11-06 2015-02-25 中国石油天然气集团公司 一种膨胀韧性固井水泥浆及其制备方法
CN108298902A (zh) * 2018-02-02 2018-07-20 中国石油天然气集团有限公司 一种耐高温硅酸盐水泥浆及其制备方法
CN108947351A (zh) * 2018-08-08 2018-12-07 安徽理工大学 早强型矿用密封材料

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张巨松主编: "《混凝土学》", 28 February 2011, 哈尔滨工业大学出版社 *
张弛等: "抗高温硅酸盐水泥浆体系研究", 《钻井液与完井液》 *
张顺平等: "油井水泥无氯促凝早强剂的研制与现场试验", 《石油钻采工艺》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023245994A1 (zh) * 2022-06-22 2023-12-28 中国石油天然气集团有限公司 一种抗超高温固井用水泥浆体系及其制备方法与应用
CN115231862A (zh) * 2022-07-20 2022-10-25 中国石油大学(华东) 非常规油气井下原位加热开采固井材料体系与组成及应用
CN115432980A (zh) * 2022-10-18 2022-12-06 中煤科工集团重庆研究院有限公司 一种煤矿井下复杂地层注浆用高强度速凝材料及其制备方法和应用

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