一種高強低密度油井水泥的製作方法
2023-09-20 19:29:10 1
專利名稱：一種高強低密度油井水泥的製作方法
技術領域：
本發明涉及油井水泥，特別是一種水泥漿密度為1.60±0.02g/cm3，用於油田固井的高強低密度油井水泥。
背景技術：
目前油田許多地層壓力低、氣層活躍，油田固井作業中存在固井漏失和環空氣竄的技術難題，採用常規固井方法不但易造成井漏，嚴重影響固井質量，還會破壞地層、汙染油層、降低採油產量。
解決油田固井漏失主要有兩種方法，一是採用雙級或多級注水泥；二是採用減輕劑材料降低水泥漿密度。前者不僅施工比較複雜，而且佔用的鑽井時間長，後者雖是目前研究應用的方向，但是在有效強度範圍內多數減輕劑的密度降低極限值仍然較高，不能滿足某些地層的要求。實際應用中，在這些低壓力地層區塊固井時，由於現場條件的限制和地層本身具有的複雜性，現有的低密度水泥漿還不能滿足實際施工的要求。
發明內容
本發明的目的是根據油田固井需要設計一種水泥漿密度為1.60±0.02g/cm3的高強低密度油井水泥，它具有良好的物理性能，在低溫(45℃)情況下具有較高的強度，流變性能良好，稠化時間可以控制。解決現有技術在水泥漿密度降低時強度低、流變性能差、稠化時間不易控制的不足，從而提高油田固井質量，降低油田固井風險。
本發明的目的通過以下技術方案來實現一種高強低密度油井水泥，由水泥、減輕材料、水泥漿穩定劑和外加劑組成，外加劑為增強劑和分散劑，水泥漿密度為1.60±0.02g/cm3，其特徵在於其組分和重量百分比含量為油井水泥35～65％，減輕材料22～54％，水泥漿穩定劑10～20％，增強劑0.5～5％，分散劑0.1～1.5％，所述水泥的主要物理參數為強度(45℃×21Mpa×24h條件下)≥20Mpa，流動度≥24cm，稠化時間(45℃×30Mpa×20min升溫)≥100min，流變性能n≥0.5，p≤2。
組分中所述的減輕材料為火山灰、粉煤灰、漂珠中的一種或者其混合物，所述的水泥漿穩定劑為微矽，所述的增強劑為有機化合物三乙醇胺或者三聚氰胺甲醛，所述的分散劑為酮醛縮合物或者萘系分散劑。
本發明高強低密度油井水泥的生產工藝和生產設備與現有油井水泥的生產工藝流程和生產設備基本相同。水泥製備時，在按要求粉磨製備合格的油井水泥中摻入減輕材料和外加劑，經混拌後得到產品，通過提高水泥的早期強度，滿足低壓力地層油田的固井需要。
本發明高強低密度油井水泥的礦物組成，經多次實驗、試驗結果篩選確定，其各項性能指標經檢測部門檢測，均超過標準要求，具有獨特的物理性能，經用戶試用後反映，現場固井使用性能良好，固井質量優。
按照本發明提出的高強低密度油井水泥，具有以下優點和實質性的技術效果一、早期強度高。通過對所用油井水泥其礦物組成配方的調整，以及生產所用材料的配比優選，使配製的低密度(1.60g/cm3)油井水泥漿，漿體穩定性好，不分層，可降低水固比，從而使該水泥早期強度高，在45℃×21MPa×24h養護條件下強度≥20Mpa，而油田現用低密度(1.60g/cm3)油井水泥，相同條件下，強度為14～16Mpa。
二、經工業化生產的低密度(1.60g/cm3)油井水泥均勻性好。克服了油田固井現場混配存在的均勻性差、性能不穩定、遠距離運輸不同組分間易分層的弱點，大大降低了固井風險，且使用方便，簡化了操作程序和減少了使用設備，只需加入一定配比的含少量外加劑(水劑性)的混拌水，就可配製出所需的1.60g/cm3密度水泥漿，降低了對環境的汙染。
三、稠化時間可控。在45℃×30Mpa×20min升溫條件下，稠化時間≥100min。根據現場施工要求，生產中可調整各組分配比及控制參數，使生產處於動態穩定的控制中，從而使生產的低密度油井水泥稠化時間滿足固井需要，且加入少量緩凝劑即可調。
四、流變性能好。由於本發明水泥採用工業化生產，均勻性好，使各部分水泥的流變性保持穩定，性能好，流變性能n≥0.5，p≤2。
五、根據國內油田固井作業需要進行設計，滿足了用戶需求，體現了個性化產品特點和個性化的服務。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明作進一步的說明實施例1，高強低密度油井水泥的組成為油井水泥62.5％，減輕材料(15％粉煤灰+10％漂珠)24％，水泥漿穩定劑9.8％，在外摻增強劑2.9％(採用四川綿陽高新區思凱精細化工廠生產的SK-2早強劑)、分散劑0.8％(採用華西四川彭山混凝土外加劑有限公司生產的SPF分散劑)的情況下，該組成的高強低密度油井水泥經物理性能檢測，強度(45℃×21MPa×24h條件下)為28Mpa，流動度為25cm，稠化時間(45℃×30Mpa×20mim升溫)為110min，流變性能n＝0.7，p＝0.52。
實施例2，組成為油井水泥38.8％，減輕材料(粉煤灰)43.7％，水泥漿穩定劑14.5％，在外摻增強劑2.5％(SK-2早強劑)、分散劑0.5％(SPF分散劑)的情況下，控制水灰比0.60，經物理性能檢測，強度(45℃×21MPa×24h條件下)為23Mpa，流動度為26cm，稠化時間(45℃×30Mpa×20mim升溫)為135min，流變性能n＝0.7，p＝0.52。
實施例3，組成為油井水泥52.7％，減輕材料(23.7％粉煤灰+10％漂珠)33.7％，水泥漿穩定劑9.6％，在外摻增強劑(SK-2早強劑)3.5％、分散劑(SPF分散劑)0.5的情況下，控制水灰比0.50，經物理性能檢測，強度(45℃×21MPa×24h條件下)為31Mpa，流動度為26cm，稠化時間(45℃×30Mpa×20mim升溫)為152min，流變性能n＝0.8，p＝0.26。
以上實施例的指標均超過標準要求，使用性能良好，固井質量優。
權利要求
1.一種高強低密度油井水泥，由水泥、減輕材料、水泥漿穩定劑和外加劑組成，外加劑為增強劑和分散劑，水泥漿密度為1.60±0.02g/cm3，其特徵在於其組分和重量百分比含量為油井水泥35～65％，減輕材料22～54％，水泥漿穩定劑10～20％，增強劑0.5～5％，分散劑0.1～1.5％，所述水泥的主要物理參數為強度(45℃×21Mpa×24h條件下)≥20Mpa，流動度≥24cm，稠化時間(45℃×30Mpa×20min升溫)≥100min，流變性能n≥0.5，p≤2。
2.如權利要求1所述的高強低密度油井水泥，其特徵在於所述的減輕材料為火山灰、粉煤灰、漂珠中的一種或者其混合物，所述的水泥漿穩定劑為微矽，所述的增強劑為有機化合物三乙醇胺或者三聚氰胺甲醛，所述的分散劑為酮醛縮合物或者萘系分散劑。
全文摘要
本發明是一種用於油田固井的高強低密度油井水泥，水泥漿密度為1.60±0.02g/cm
文檔編號C04B18/08GK1721353SQ20041004016
公開日2006年1月18日 申請日期2004年7月12日 優先權日2004年7月12日
發明者陽運霞, 陳紹華, 韓建國, 鍾文, 周軍 申請人:四川嘉華企業(集團)股份有限公司