CN1425627A

CN1425627A - 高温防窜胶乳水泥外加剂

Info

Publication number: CN1425627A
Application number: CN 03101262
Authority: CN
Inventors: 姜宏图; 肖志兴
Original assignee: Daqing Petroleum Administration Bureau
Current assignee: Daqing Petroleum Administration Bureau
Priority date: 2003-01-14
Filing date: 2003-01-14
Publication date: 2003-06-25

Abstract

本发明涉及油田钻井固井技术深井固井领域所用的高温防窜胶乳水泥外加剂。解决了水泥浆防窜性能差、油气层损害严重、固井质量差的问题。其特征在于：各成分及配比按重量份如下：丁二烯－苯乙烯5～25份、磷酸盐0.3～2份、磷酸酯0.05～0.2份、磺酸盐0.5～1份及水71.8～94.15份。具有抗高温、低失水、直角胶凝、低渗透率、流变性好的特点，能够满足深井高温条件下固井施工的要求，深井高温条件下防窜性能好、固井质量好、有利于油气层保护，提高勘探开发的效果，延长油井使用寿命，值得推广使用。

Description

高温防窜胶乳水泥外加剂

技术领域：

本发明涉及油田钻井固井技术深井固井领域所用的水泥外加剂，属于高温防窜胶乳水泥外加剂。

背景技术：

在固井过程中离不开水泥浆对套管与地层进行的封堵，随着油田勘探开发的不断深入，探井逐渐加深，具有油气层埋藏深、井底温度高、目的层多的特点，如大庆油田葡深1井，井深5500m，井底温度接近220℃。而深井井底静止温度可高达几百度，所钻遇地层的岩性、压力不同，流体介质更是千差万别，因此，固井对水泥浆性能要求有很大的差异，单纯靠选择现有级别的水泥是根本满足不了固井要求的，所以要加各种各样的外加剂。

为了缓解上述问题，国内解决深井固井高温油、水、气窜的途径有以下几种：一、循环温度在103℃以下的井采用循环温度90℃作API失水实验，这样可以保证固井施工，但是，难以保证井底高温情况下的气窜，固井施工风险性大，易造成固井失败。二、循环温度在高于103℃时采用加高温缓凝剂不严格控制水泥浆API失水，但也容易发生气窜而难以保证固井质量。三、是采用国外高温防窜水泥外加剂，固井成功率高，但成本更高。虽然油井水泥外加剂形成了速凝、缓凝、降失水、分散、防窜等系列外加剂，但是在高温条件下也就是说循环温度在大于103℃时，具有降失水(API失水小于50ml)、防窜性能好的水泥外加剂还处于空白阶段。

特别是现有的水泥外加剂所形成的水泥浆防窜性能差，对油气层污染严重，固井质量达不到施工要求。

发明内容：

为了克服现有的水泥浆防窜性能差、油气层损害严重、固井质量差的不足，本发明提供一种高温防窜胶乳水泥外加剂，该外加剂能使水泥浆在深井高温条件下具有防窜性能好、可保证固井质量的优点，有利于油气层的保护。

可采用的技术方案是：该高温防窜胶乳水泥外加剂，各成分及配比按重量份如下：丁二烯-苯乙烯5～25份、磷酸盐0.3～2份、磷酸脂0.05～0.2份、磺酸盐0.5～1份及水71.8～94.15份。

上述的丁二烯-苯乙烯为

磷酸盐为有机磷酸盐其分子结构式中含有-CH₃、-OH、-COOH-POOH，磷酸脂为C₁₂H₂₇O₄P，磺酸盐为甲醛与丙酮的磺化物其分子结构式中含有-OH、-CH₃、-C＝O和-SO₃H基团。

因此该外加剂的有益效果是：由于高温防窜胶乳水泥外加剂具有上述成分，使得用该外加剂配制的水泥浆可改善水泥浆性能，提高水泥石的韧性，在高温高压条件下能够满足深井固井施工的质量要求，提高勘探开发的效果，具有在深井固井中高温稳定性好、抗窜能力强等特点，提高了固井质量，有利于保护油气层，延长油井的使用寿命。

具体实施方式：

下面将对本发明作进一步的说明：

该高温防窜胶乳水泥外加剂，各成分及配比按重量份如下：丁二烯-苯乙烯5～25份、磷酸盐0.3～2份、磷酸脂0.05～0.2份、磺酸盐0.5～1份及水71.8～94.15份。

上述的丁二烯-苯乙烯为

磷酸盐为有机磷酸盐其分子结构式中含有-CH₃、-OH、-COOH-POOH，磷酸脂为C₁₂H₂₇O₄P，磺酸盐为甲醛与丙酮的磺化物其分子结构式中含有-OH、-CH₃、

和-SO₃H基团。

上述的丁二烯-苯乙烯，具有降低水泥浆失水，保护油气层，防止油、水、气窜的作用，还可填充水泥石结构，从而降低水泥的渗透率以达到提高水泥石韧性、延长油井使用寿命的目的；而磷酸盐是一种有机磷酸盐，起到缓凝剂的作用，缓凝剂是在深井长封井和高温井的固井时，由于水泥净浆的稠化时间往往满足不了施工的要求，因此，要延长水泥浆的稠化时间，使水泥浆能够安全送到预定位置，加入的外加剂，其分子结构式中含有-CH₃、-OH、-COOH-POOH，这些基团与水泥浆反应生成一个不溶解、不渗透的膜包裹在水泥颗粒表面上，从而屏蔽了水泥颗粒与水的进一步接触，而降低了水泥的水化速度，这种结构能够延缓水泥浆的稠化时间，它可以保证深井固井的胶结质量；磷酸脂就是一种无色无味的透明消泡剂，起到消泡作用；磺酸盐是甲醛与丙酮的磺化物，其分子结构式中含有-OH、-CH₃、

和-SO₃H基团，可保证水泥浆具有良好的流动性能和高温热稳定性。

可采取如下三种方案进行说明：

由上表各成分的配比及产生的效果可见，该外加剂配制的水泥浆抗循环温度可达130℃，静止温度达170℃，流动性好，不起泡，抗压强度高，稠化时间可调，能够满足固井施工要求；失水小于50ml，胶凝强度曲线成直角，过渡时间短，自由水为零，水泥石渗透率低，能够防止油、气、水窜现象的发生，在高温高压下是一种带有宾汉模式性的流体，能够实现水泥浆在较低返速下的紊流顶替，有助于提高深井固井顶替效率；与国外水泥外加剂性能相当，但成本大大降低了，外加剂配制程序简单易行，使用方便，性能稳定。

实施例1、在大庆卫25井施工中，钻井时使用聚合物钻井液，井深为2100米，井底循环温度为57℃，替浆量为24m³，返速为1.64m/min，使用上表方案1配制的高温防窜胶乳水泥外加剂使水泥浆的流动性好，不起泡，稠化时间可调，井径扩大率为8.8％，防窜能力强，固井质量为优质，满足了固井施工的要求。

实施例2、在大庆达深1井施工中，钻井时使用硅酸盐钻井液，井深为4650米，井底循环温度为121℃，替浆量为55.3m³，返速为1.35m/min，使用上表方案2配制的高温防窜胶乳水泥外加剂使水泥浆API失水小于50ml，过渡时间短，自由水为零，井径扩大率为15.2％水泥石渗透率低，胶凝强度曲线成直角，流动性好、水泥浆在较低返速下的紊流顶替，不起泡、稠化时间等性能均满足达深1井固井施工的要求。

实施例3、在大庆徐深1井施工中，钻井时使用油基钻井液，井深为4548米，井底循环温度为130℃，替浆量为52.9m³，返速为1.56m/min，使用上表方案3配制的高温防窜胶乳水泥外加剂使水泥浆防窜能力强，井径扩大率为8％，对油气层损害小，可提高深井固井顶替效率，固井质量为优质。

由于实施上述方案，固井防窜效果显著，明显提高目的层封固质量，可在深井推广应用。

Claims

1、一种涉及油田钻井固井技术深井固井领域所用的高温防窜胶乳水泥外加剂，其特征在于：各成分及配比按重量份如下：

丁二烯-苯乙烯5～25份、磷酸盐0.3～2份、磷酸脂0.05～0.2份、磺酸盐0.5～1份及水71.8～94.15份。

2、根据权利要求1所述的高温防窜胶乳水泥外加剂，其特征在于：丁二烯-苯乙烯为

3、根据权利要求1所述的高温防窜胶乳水泥外加剂，其特征在于：磷酸盐为有机磷酸盐其分子结构中含-CH₃、-OH、-COOH、-POOH。

4、根据权利要求1所述的高温防窜胶乳水泥外加剂，其特征在于：磷酸脂为C₁₂H₂₇O₄P。

5、根据权利要求1所述的高温防窜胶乳水泥外加剂，其特征在于：磺酸盐为甲醛与丙酮的磺化物其分子结构式中含有-OH、-CH₃、和-SO₃H基团。