CN1721353A - 一种高强低密度油井水泥 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种用于油田固井的高强低密度油井水泥，水泥浆密度为1.60±0.02g/cm3，其组分由油井水泥、减轻材料(火山灰、粉煤灰、漂珠中的一种或其组合)、水泥浆稳定剂(微硅)和外加剂组成，通过对其矿物组成配方的调整，以及生产所用材料的配比优选，提高了水泥的早期强度，改进流变性能和稠化时间可控，满足低压力地层油田固井对水泥性能的要求。

Description

一种高强低密度油井水泥
技术领域
本发明涉及油井水泥，特别是一种水泥浆密度为1.60±0.02g/cm3，用于油田固井的高强低密度油井水泥。
背景技术
目前油田许多地层压力低、气层活跃，油田固井作业中存在固井漏失和环空气窜的技术难题，采用常规固井方法不但易造成井漏，严重影响固井质量，还会破坏地层、污染油层、降低采油产量。
解决油田固井漏失主要有两种方法，一是采用双级或多级注水泥；二是采用减轻剂材料降低水泥浆密度。前者不仅施工比较复杂，而且占用的钻井时间长，后者虽是目前研究应用的方向，但是在有效强度范围内多数减轻剂的密度降低极限值仍然较高，不能满足某些地层的要求。实际应用中，在这些低压力地层区块固井时，由于现场条件的限制和地层本身具有的复杂性，现有的低密度水泥浆还不能满足实际施工的要求。
发明内容
本发明的目的是根据油田固井需要设计一种水泥浆密度为1.60±0.02g/cm3的高强低密度油井水泥，它具有良好的物理性能，在低温(45℃)情况下具有较高的强度，流变性能良好，稠化时间可以控制。解决现有技术在水泥浆密度降低时强度低、流变性能差、稠化时间不易控制的不足，从而提高油田固井质量，降低油田固井风险。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
一种高强低密度油井水泥，由水泥、减轻材料、水泥浆稳定剂和外加剂组成，外加剂为增强剂和分散剂，水泥浆密度为1.60±0.02g/cm3，其特征在于其组分和重量百分比含量为：油井水泥35～65％，减轻材料22～54％，水泥浆稳定剂10～20％，增强剂0.5～5％，分散剂0.1～1.5％，所述水泥的主要物理参数为：强度(45℃×21Mpa×24h条件下)≥20Mpa，流动度≥24cm，稠化时间(45℃×30Mpa×20min升温)≥100min，流变性能n≥0.5，p≤2。
组分中：所述的减轻材料为火山灰、粉煤灰、漂珠中的一种或者其混合物，所述的水泥浆稳定剂为微硅，所述的增强剂为有机化合物三乙醇胺或者三聚氰胺甲醛，所述的分散剂为酮醛缩合物或者萘系分散剂。
本发明高强低密度油井水泥的生产工艺和生产设备与现有油井水泥的生产工艺流程和生产设备基本相同。水泥制备时，在按要求粉磨制备合格的油井水泥中掺入减轻材料和外加剂，经混拌后得到产品，通过提高水泥的早期强度，满足低压力地层油田的固井需要。
本发明高强低密度油井水泥的矿物组成，经多次实验、试验结果筛选确定，其各项性能指标经检测部门检测，均超过标准要求，具有独特的物理性能，经用户试用后反映，现场固井使用性能良好，固井质量优。
按照本发明提出的高强低密度油井水泥，具有以下优点和实质性的技术效果：
一、早期强度高。通过对所用油井水泥其矿物组成配方的调整，以及生产所用材料的配比优选，使配制的低密度(1.60g/cm3)油井水泥浆，浆体稳定性好，不分层，可降低水固比，从而使该水泥早期强度高，在45℃×21MPa×24h养护条件下强度≥20Mpa，而油田现用低密度(1.60g/cm3)油井水泥，相同条件下，强度为14～16Mpa。
二、经工业化生产的低密度(1.60g/cm3)油井水泥均匀性好。克服了油田固井现场混配存在的均匀性差、性能不稳定、远距离运输不同组分间易分层的弱点，大大降低了固井风险，且使用方便，简化了操作程序和减少了使用设备，只需加入一定配比的含少量外加剂(水剂性)的混拌水，就可配制出所需的1.60g/cm3密度水泥浆，降低了对环境的污染。
三、稠化时间可控。在45℃×30Mpa×20min升温条件下，稠化时间≥100min。根据现场施工要求，生产中可调整各组分配比及控制参数，使生产处于动态稳定的控制中，从而使生产的低密度油井水泥稠化时间满足固井需要，且加入少量缓凝剂即可调。
四、流变性能好。由于本发明水泥采用工业化生产，均匀性好，使各部分水泥的流变性保持稳定，性能好，流变性能n≥0.5，p≤2。
五、根据国内油田固井作业需要进行设计，满足了用户需求，体现了个性化产品特点和个性化的服务。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明：
实施例1，高强低密度油井水泥的组成为：油井水泥62.5％，减轻材料(15％粉煤灰+10％漂珠)24％，水泥浆稳定剂9.8％，在外掺增强剂2.9％(采用四川绵阳高新区思凯精细化工厂生产的SK-2早强剂)、分散剂0.8％(采用华西四川彭山混凝土外加剂有限公司生产的SPF分散剂)的情况下，该组成的高强低密度油井水泥经物理性能检测，强度(45℃×21MPa×24h条件下)为28Mpa，流动度为25cm，稠化时间(45℃×30Mpa×20mim升温)为110min，流变性能n＝0.7，p＝0.52。
实施例2，组成为：油井水泥38.8％，减轻材料(粉煤灰)43.7％，水泥浆稳定剂14.5％，在外掺增强剂2.5％(SK-2早强剂)、分散剂0.5％(SPF分散剂)的情况下，控制水灰比0.60，经物理性能检测，强度(45℃×21MPa×24h条件下)为23Mpa，流动度为26cm，稠化时间(45℃×30Mpa×20mim升温)为135min，流变性能n＝0.7，p＝0.52。
实施例3，组成为：油井水泥52.7％，减轻材料(23.7％粉煤灰+10％漂珠)33.7％，水泥浆稳定剂9.6％，在外掺增强剂(SK-2早强剂)3.5％、分散剂(SPF分散剂)0.5的情况下，控制水灰比0.50，经物理性能检测，强度(45℃×21MPa×24h条件下)为31Mpa，流动度为26cm，稠化时间(45℃×30Mpa×20mim升温)为152min，流变性能n＝0.8，p＝0.26。
以上实施例的指标均超过标准要求，使用性能良好，固井质量优。

Claims (2)

1、一种高强低密度油井水泥，由水泥、减轻材料、水泥浆稳定剂和外加剂组成，外加剂为增强剂和分散剂，水泥浆密度为1.60±0.02g/cm3，其特征在于其组分和重量百分比含量为：油井水泥35～65％，减轻材料22～54％，水泥浆稳定剂10～20％，增强剂0.5～5％，分散剂0.1～1.5％，所述水泥的主要物理参数为：强度(45℃×21Mpa×24h条件下)≥20Mpa，流动度≥24cm，稠化时间(45℃×30Mpa×20min升温)≥100min，流变性能n≥0.5，p≤2。
2、如权利要求1所述的高强低密度油井水泥，其特征在于所述的减轻材料为火山灰、粉煤灰、漂珠中的一种或者其混合物，所述的水泥浆稳定剂为微硅，所述的增强剂为有机化合物三乙醇胺或者三聚氰胺甲醛，所述的分散剂为酮醛缩合物或者萘系分散剂。
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