CN115960590A - 一种适用于固井的低稠度水泥浆及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于固井的低稠度水泥浆及其制备方法和应用,按质量份,该水泥浆的原料包括以下组分:水泥100份;减阻剂0.5~1.5份;水35~44份;其中,所述减阻剂包括聚萘甲醛磺酸钠盐、聚羧酸减水剂和磺化丙酮甲醛缩聚物;其中聚萘甲醛磺酸钠盐、聚羧酸减水剂和磺化丙酮甲醛缩聚物的质量比为1:(2~4):(5~8)。本发明通过减阻剂的改进,使得水泥浆初始稠度在10Bc以内,具有良好的流动度,特别适用于环空间隙小、套管居中度低等小井眼的固井施工。

Description

一种适用于固井的低稠度水泥浆及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种适用于固井的低稠度水泥浆及其制备方法和应用,属于固井技术领域。
背景技术
随着各大油田不断勘探开发深入,由地质、工程、地层水腐蚀等因素造成的油水井套损问题越来越严重,套损井数量不断增加。小套管二次固井工艺技术作为恢复套损井治理和老井挖潜增效的主要手段之一,其能够有效提高老井原油产量,恢复单井产能,挖掘剩余油藏,降低作业成本。即在原来的生产套管中下更小一层的套管或在原有套管层次内进行开窗作业,下入小尺寸尾管固井,利用深穿透的射孔弹重新射开目的层,形成新的油流通道,从而恢复套损井的正常生产。套损井的固井作业施工难度较高,主要体现在:①施工压力高、施工摩阻大。小套管固井水泥环空间隙最小处仅为6~8mm,目前使用常规水泥浆体系流动摩阻大,很难将间隙内残存的钻井液驱替干净;②环空间隙窄、尺寸小,水泥环薄,常规水泥浆在低温条件下强度发展缓慢,填充段水泥环密封完整性难以保证;③小套管固井为套管内固井,由于水泥返高不够或留塞等造成的固井故障,后期补救措施手段少,必须保证一次上返固井成功率。
现有常规水泥浆体系初始稠度范围在15Bc~30Bc之间,水泥浆初始稠度高、施工摩阻大、不易驱替干净、固井易漏失,无法满足老区块小间隙固井需要,因此有必要研究一种特别适用于小间隙固井用低稠度水泥浆体系,以解决上述问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是,现有技术中的水泥浆初始稠度高、施工摩阻大、不易驱替干净、固井易漏失,无法满足老区块小间隙固井需要。
为解决上述任意一个或多个技术问题,本发明的技术方案是,提供一种适用于固井的低稠度水泥浆,按质量份,该水泥浆的原料包括以下组分:水泥100份;减阻剂0.5~1.5份;水35~44份;
其中,所述减阻剂包括聚萘甲醛磺酸钠盐、聚羧酸减水剂和磺化丙酮甲醛缩聚物;其中聚萘甲醛磺酸钠盐、聚羧酸减水剂和磺化丙酮甲醛缩聚物的质量比为1:(2~4):(5~8)。
减阻剂是指具有减少阻力作用的物质,在某些情形也称为减水剂、水泥扩散剂。水泥的减阻剂通常为高分子化合物。本发明人意外地发现将上述三种减阻剂配合使用后,具有协同效果,可以大幅改善水泥浆的性能,特别是水泥浆的稠度,使其可以很好地应用在固井领域。
本发明对聚羧酸减水剂没有特别的要求,可选择符合JG/T223-2007标准和GB8076-2008标准的减水剂,包括缓凝型聚羧酸减水剂和非缓凝型的聚羧酸减水剂;如选择北京慕湖外加剂有限公司PCA型号的聚羧酸系高性能减水剂、胜利油田渤海固井有限公司SGJZ-2型号的高效减水剂;优选为缓凝型聚羧酸减水剂。
优选地,所述减阻剂由聚萘甲醛磺酸钠盐、聚羧酸减水剂和磺化丙酮甲醛缩聚物组成。
优选地,聚萘甲醛磺酸钠盐、聚羧酸减水剂和磺化丙酮甲醛缩聚物的质量比为1:3:(6~7)。
优选地,所述水泥浆的原料中还包括缓凝剂,优选地,缓凝剂为0.1~1.5份。
优选地,所述水泥浆的原料中还包括消泡剂,优选地,消泡剂为0.02~0.03份。
优选地,所述水泥浆的原料中还包括降失水剂,优选地,降失水剂为1.5~2.5份。
优选地,所述水泥为油井水泥,优选为G级油井水泥。
优选地,所述水泥浆的初始稠度为15Bc以下,优选为10Bc以下。
作为同一个发明构思,本发明还提供一种适用于固井的低稠度水泥浆的制备方法,由所述水泥浆的原料混合后得到。
作为同一个发明构思,本发明还提供所述的水泥浆在固井领域中的应用。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明通过减阻剂的改进,使得水泥浆在1.90g/cm3密度时,其初始稠度在10Bc以内,具有良好的流动度,特别适用于环空间隙小、套管居中度低等小井眼的固井施工。本发明得到的低稠度水泥浆还可以显著提高浆体致密度,从而明显提高水泥石的早期强度,使其形成的水泥环结构力强,不易被破坏,从而能够明显提高其固井质量。
附图说明
图1为对比例2的常规水泥浆体系稠化曲线图。
图2为实施例2的低稠度水泥浆体系稠化曲线图。
具体实施方式
下面是结合实施例和对比例对本发明进一步说明。如无特别说明,本实施例和对比例中的比例、百分数、份数均为质量比、质量百分数、质量份。
实施例1
本实施例提供一种适用于固井的低稠度水泥浆,其原料的组成如下:
G级油井水泥1000g;
降失水剂20g;
减阻剂10g;
消泡剂2g;
缓凝剂5g
水380g。
其中,减阻剂由聚萘甲醛磺酸钠盐(CAS No.9084-06-4,购自胜利油田渤海固井有限公司)、聚羧酸减水剂(购自胜利油田渤海固井有限公司,型号SGJZ-2)和磺化丙酮甲醛缩聚物(购自胜利油田渤海固井有限公司,型号SGJZ-1)组成,比例为1:2:7(该比例指质量比);
其中,G级油井水泥购自淄博中昌特种水泥有限公司;降失水剂、消泡剂、缓凝剂均购自胜利油田渤海固井有限公司。
该低稠度水泥浆的制备方法参照GB/T10238-2015,包括以下操作步骤:
S1,按照质量配比,称取G级油井水泥、降失水剂、减阻剂,混合,搅拌,得到混合干粉;
S2,称取水,缓凝剂,消泡剂倒入搅拌器;
S3,开启搅拌器,以4000r/min的速度搅拌,同时在15s内将S1所制备的混合干粉倒入搅拌器,盖上搅拌器盖以12000r/min的速度搅拌35s,即得所述低稠度水泥浆。
该实施例制备得到的水泥浆的各项性能指标见表1。
实施例2
本实施例与实施例1相同,其区别仅在于:在减阻剂中,聚萘甲醛磺酸钠盐、聚羧酸减水剂和磺化丙酮甲醛缩聚物的质量比为1:3:6,质量分别为1g、3g、6g。
该实施例制备得到的水泥浆的各项性能指标见表1。其中实施例2的水泥浆温度、压力和稠化曲线如图1所示。
实施例3
本实施例与实施例1相同,其区别仅在于:在减阻剂中,聚萘甲醛磺酸钠盐、聚羧酸减水剂和磺化丙酮甲醛缩聚物的质量比为1:4:5,质量分别为1g、4g、5g。
该实施例制备得到的水泥浆的各项性能指标见表1。
实施例4
本实施例与实施例1相同,其区别仅在于:在减阻剂中,聚萘甲醛磺酸钠盐、聚羧酸减水剂和磺化丙酮甲醛缩聚物的质量比为1:3:8,质量分别为0.83g、2.5g、6.67g。
该实施例制备得到的水泥浆的各项性能指标见表1。
实施例5
本实施例与实施例1相同,其区别仅在于:在减阻剂中,聚萘甲醛磺酸钠盐、聚羧酸减水剂和磺化丙酮甲醛缩聚物的质量比为1:4:7,质量分别为0.83g、3.33g、5.83g。
该实施例制备得到的水泥浆的各项性能指标见表1。
对比例1
本对比例与实施例1相同,其区别仅在于:减阻剂由聚萘甲醛磺酸钠盐和磺化丙酮甲醛缩聚物组成,质量比为1:6,质量分别为1.43g、8.57g。
该对比例制备得到的水泥浆的各项性能指标见表1。
对比例2
本对比例与实施例1相同,其区别仅在于:减阻剂为磺化丙酮甲醛缩聚物,质量10g。
该对比例制备得到的水泥浆的各项性能指标见表1。其中对比例2的水泥浆温度、压力和稠化曲线如图2所示。
对比例3
本对比例与实施例1相同,其区别仅在于:减阻剂由聚羧酸减水剂和磺化丙酮甲醛缩聚物组成,质量比为1:2,质量分别为3.33g、6.67g。
该对比例制备得到的水泥浆的各项性能指标见表1。
对比例4
本对比例与实施例1相同,其区别仅在于:减阻剂由聚萘甲醛磺酸钠盐、聚羧酸减水剂和磺化丙酮甲醛缩聚物组成,质量比为1:1:1,质量分别为3.33g、3.33g、3.33g。
该对比例制备得到的水泥浆的各项性能指标见表1。
对比例5
本对比例与实施例1相同,其区别仅在于:减阻剂由聚萘甲醛磺酸钠盐和聚羧酸减水剂组成,质量比为1:3,质量分别为2.5g、7.5g。
该对比例制备得到的水泥浆的各项性能指标见表1。
浆体稠度测试方法为:
按照“GB/T 19139-2012油井水泥试验方法”配置好水泥浆以后,按照实验初始温度为25℃,目标温度为52℃;实验初始压力为0.1MPa,目标压力为35.6MPa;升温升压时间均为28min设定,采用六速粘度计和标准稠化仪进行流变性和稠化实验,分别读取不同转速(Φ600、Φ300、Φ200、Φ100、Φ6、Φ3,其中,Φ600表示转速为600r/s)下的度数并读取15min~30min内的稠度平均值作为浆体的初始稠度;读取180min~195min内的稠度平均值作为浆体的养护稠度。
实施例和对比例的测试数据见表1
表1
Figure BDA0003297471770000061
由表1的数据可知,实施例1~实施例4所述的水泥浆体系均有比较低的初始稠度跟养护稠度,其六速粘度值明显比常规水泥浆要低。实施例5因其减阻剂的配比区别,其初始稠度与养护稠度均相对实施例1~实施例4较高。对比例1、对比例2、对比例4的初始稠度均比较高,不具备低稠度的性质。对比例3跟对比例5在水泥浆混拌过程中发生了严重离析,在现场实施中不具备使用价值,综合而言,实施例1~实施例4所述的水泥浆体在浆体稠度明显降低的同时还具有比较好的浆体稳定性,较对比例1~对比例5而言有着比较大的优势。在实际固井施工作业中能够表现出较好的流动性,能够有效降低环空浆体流动阻力,提高顶替效率,从而提高固井质量。
比较图1和图2可知,在相同温度和压力下,该实施例2的低稠度水泥浆在不影响原水泥浆体系的失水、稠化时间等原性能的前提下,能明显降低该体系的稠度,极大提高了水泥浆的流动度和替浆效率,能够有效提高固井质量。
本发明并不限于上述的实施方式,在本领域技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化,变化后的内容仍属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种适用于固井的低稠度水泥浆,其特征在于,按质量份,该水泥浆的原料包括以下组分:
水泥100份;减阻剂0.5~1.5份;水35~44份;
其中,所述减阻剂包括聚萘甲醛磺酸钠盐、聚羧酸减水剂和磺化丙酮甲醛缩聚物;其中聚萘甲醛磺酸钠盐、聚羧酸减水剂和磺化丙酮甲醛缩聚物的质量比为1:(2~4):(5~8)。
2.根据权利要求1所述的水泥浆,其特征在于,所述减阻剂由聚萘甲醛磺酸钠盐、聚羧酸减水剂和磺化丙酮甲醛缩聚物组成。
3.根据权利要求1或2所述的水泥浆,其特征在于,聚萘甲醛磺酸钠盐、聚羧酸减水剂和磺化丙酮甲醛缩聚物的质量比为1:3:(6~7)。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的水泥浆,其特征在于,所述水泥浆的原料中还包括缓凝剂,优选地,缓凝剂为0.1~1.5份。
5.根据权利要求1~3中任一项所述的水泥浆,其特征在于,所述水泥浆的原料中还包括消泡剂,优选地,消泡剂为0.02~0.03份。
6.根据权利要求1~3中任一项所述的水泥浆,其特征在于,所述水泥浆的原料中还包括降失水剂,优选地,降失水剂为1.5~2.5份。
7.根据权利要求1~3中任一项所述的水泥浆,其特征在于,所述水泥为油井水泥。
8.根据权利要求1~3中任一项所述的水泥浆,其特征在于,所述水泥浆的初始稠度为15Bc以下,优选为10Bc以下。
9.一种适用于固井的低稠度水泥浆的制备方法,其特征在于,将权利要求1~8中任一项所述水泥浆的原料混合后得到。
10.权利要求1~8中任一项所述的水泥浆在固井领域中的应用。
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