专利名称：触变早强防窜低密度水泥浆的制作方法
技术领域：
本发明涉及石油钻井工程领域油气井固井所用的水泥浆，特别是用于低压易漏地层固井用的低密度水泥浆。
二、技术背景综合工程性能良好的低密度水泥浆是低压易漏地层固井的基础。常规低密度水泥浆靠增加配浆水的量来降低体系的密度，而增加配浆水的量将降低体系的密实程度。当其配浆水的量增加到一定的值以后，将使其水泥石的抗压强度偏低、渗透率偏高而难以满足后续作业的要求，因此，其密度降低有限，如过去常用的膨润土低密度水泥浆和水玻璃低密度水泥浆，都只能降低到1.6g/cm3左右，难以满足超低压易漏地层，如破裂压力梯度＜1.4g/cm3的地层固井的需要。
三、技术内容本发明的目的，在于提供一套体系综合工程性能更好、密度可降至1.25g/cm3的触变早强防窜低密度水泥浆。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案(1)通过在体系内使用超轻的减轻材料，如密度仅为0.7g/cm3左右的漂珠来降低体系的密度，因此，无须大幅度增加体系的配浆水量即可使体系的密度降低到需要的水平，从而保证了体系的密实性。
(2)在体系内使用超细的活性材料微硅来提高体系的稳定性和水化反应活性，同时，使体系获得触变堵漏功能。
(3)用一定量的发气材料使体系获得良好的压稳防窜能力。
(4)使用配套的处理剂来改善体系的综合工程性能。
本发明的特征组成为水泥减轻剂18％～50％稳定剂5％～20％早强剂3％～6％防气窜剂1.5％～3％以及湿混5％～10％降失水剂、0.4％～0.8％减阻剂、0.01％～0.4％缓凝剂或0.5％～3％促凝剂和0.05％消泡剂，使得湿混的外加剂与拌合水的重量为上述其他材料重量的52％～65％。
其中，百分比是各外加剂占水泥重量的百分比。减轻剂为空心微珠等超轻材料；稳定剂为微硅等超细材料；早强剂为硫酸钙、有机酸盐、硅铝酸盐等无机化合物或其混合物；防气窜剂为活性铝粉等发气材料；降失水剂为纤维素、液体胶乳、水溶性高分子聚合物或其混合物；减阻剂为甲醛丙酮缩聚物类阴离子表面活性剂；缓凝剂为葡萄糖酸钙液体、葡萄糖庚酸盐液体或其混合物；促凝剂为硫酸盐类。
与其它低密度水泥浆相比，本发明的优点在于(1)用超轻的减轻材料，如密度仅为0.7g/cm3左右的漂珠来降低体系的密度，因此，在密度相同的条件下，体系更为密实，在液态时的稳定性更好，凝结后其水泥石的强度更高、渗透率更低、耐腐蚀能力更强，能更好地满足油气井长期生产的需要。
(2)可以在使体系获得良好综合工程性能的条件下，将体系密度降低到其它低密度难以达到的超低密度水平，如1.25g/cm3。
(3)体系具备良好的触变堵漏功能，更有利于在低压易漏地层实现平衡压力固井、防止井漏。
(4)体系具备良好的压稳防窜能力，更有利于在候凝过程压稳地层以及流体防窜，防止由于井底有效压力降低、压不稳地层流体、地层流体侵入环空、破坏水泥浆柱的完整性、使其无法形成优质完整的水泥环而引发的环空窜流。
(5)体系具有良好的稳定性，有利于防止候凝过程中体系失稳分层、自由水聚集上窜形成通道、体积收缩出现微环隙、出现水化裂缝而引发的环空窜流。
本发明可解决其它低密度水泥浆密度降低有限、体系稳定性差、强度偏低、渗透率偏高、难以满足后续施工需要的问题，能在使体系获得良好综合工程性能的条件下将体系密度降低到其它低密度水泥浆难以达到的超低水平，从而解决超低压易漏地层固井容易井漏的问题。
本发明的配制方法按比例称取所用材料，将湿混的外加剂与水混合均匀，使得湿混的外加剂与拌合水重量占其它固体材料重量的52％～65％，然后在低剪切速率4000rpm下搅拌均匀，即得到本发明。
下面结合实例进一步说明本发明所提供的触变早强低密度水泥浆体系的性能及其应用效果。
实例1G级水泥
20％减轻剂10％稳定剂4％早强剂2％防气窜剂以及湿混10％降失水剂、0.5％减阻剂、0.18％缓凝剂、0.05％消泡剂，使得湿混外加剂与拌合水的重量占上述其他材料重量的52％。
密度1.50g/cm3实例2G级水泥46％减轻剂18％稳定剂6％早强剂2.5％防气窜剂以及湿混7％降失水剂、2％交联剂、0.4％减阻剂、0.25％缓凝剂、0.05％消泡剂，使得湿混外加剂与拌合水的重量占上述其他材料重量的62％。
密度1.30g/cm3实例3G级水泥50％减轻剂20％稳定剂6％早强剂
2％防气窜剂以及湿混8％降失水剂、0.5％减阻剂、0.14％缓凝剂、0.05％消泡剂，使得湿混外加剂与拌合水的重量占上述其他材料重量的65％。
密度1.25g/cm3实例1、2、3所述的触变早强防窜低密度水泥浆的性能及应用效果如下表所示。
触变早强防窜低密度水泥浆性能表
权利要求
1.一种触变早强防窜低密度水泥浆体系，其特征组成为水泥减轻剂18％～50％稳定剂5％～20％早强剂3％～6％防气窜剂1.5％～3％以及湿混5％～10％降失水剂、0.4％～0.8％减阻剂、0.01％～0.4％缓凝剂或0.5％～3％促凝剂和0.05％消泡剂，使得湿混的外加剂与拌合水的重量为上述其他材料重量的52％～65％。其中，百分比是各外加剂占水泥重量的百分比。
2.如权利要求1所述的触变早强防窜低密度水泥浆，其中所述的减轻剂为空心微珠等超轻材料。
3.如权利要求1所述的触变早强防窜低密度水泥浆，其中所述的稳定剂为微硅等超细材料。
4.如权利要求1所述的触变早强防窜低密度水泥浆，其中所述的早强剂为硫酸钙、有机酸盐、硅铝酸盐等无机化合物或其混合物。
5.如权利要求1所述的触变早强防窜低密度水泥浆，其中所述的防气窜剂为活性铝粉等发气材料。
6.如权利要求1所述的触变早强防窜低密度水泥浆，其中所述的降失水剂为纤维素、液体胶乳、水溶性高分子聚合物或其混合物。
7.如权利要求1所述的触变早强防窜低密度水泥浆，其中所述的减阻剂为甲醛丙酮缩聚物类阴离子表面活性剂。
8.如权利要求1所述的触变早强防窜低密度水泥浆，其中所述的缓凝剂为葡萄糖酸钙液体、葡萄糖庚酸盐液体或其混合物。
9.如权利要求1所述的触变早强防窜低密度水泥浆，当进行浅层和低温层的封固及稠化时间要求短时，可在浆体中加入促凝剂来调节稠化时间，促凝剂为硫酸盐类。
全文摘要
本发明涉及石油钻井工程领域注水泥固井所用的水泥浆体系，由水泥混合减轻剂、稳定剂、早强剂、防气窜剂外加剂以及湿混的外加剂即降失水剂、减阻剂、缓凝剂或促凝剂和消泡剂组成，在低剪切速率4000rpm下混合均匀。本发明解决了其它低密度水泥浆降低密度有限、体系稳定性差、强度偏低、渗透率偏高、难以满足后续施工需要的问题，能在使体系获得良好综合工程性能的条件下将体系密度降低到其它低密度水泥浆难以达到的超低水平，如1.25g/cm
文档编号C04B24/00GK1778751SQ20041009288
公开日2006年5月31日 申请日期2004年11月23日 优先权日2004年11月23日
发明者许树谦, 苏洪生, 张新文, 王云, 张艳红 申请人:新疆石油管理局钻井工艺研究院