一种延迟胶凝水泥浆体系的制作方法

文档序号:25543913发布日期:2021-06-18 20:41

本发明涉及石油工业中固井作业的油井水泥浆体系,特别涉及一种延迟胶凝水泥浆体系。



背景技术:

长封固段井存在的底部和顶部候凝温度的较大差异,较长的封固井段带来了水泥浆在封固段对于常规条件下水泥浆体系选择来说,属于两个不同的温度范畴,因此,水泥浆体系既要满足在高温条件下的安全施工,又要满足在顶部较低温度条件下较快的强度发展过程。水泥浆顶替结束后,在静止候凝过程中,由于水泥的水化反应,胶凝强度不断形成发展,会造成水泥浆浆柱结构力增强,浆柱液柱压力下降,即出现水泥浆的失重现象。水泥浆柱越长,失重效应越严重。一旦水泥浆柱的静液柱压力低于地层流体压力,地层流体就有可能侵入井眼或者水泥浆柱内,影响最终的固井质量。长封固段油井固井作业时由于地层中油水层分布复杂,跨度大,对主力目的层跨度大,常规固井技术措施在保证下部产层的同时,还得封固上部产层质量,给固井施工提出了严峻的挑战。多层系长封固段固井质量难以保证:主要表现在井底温度高,施工时间长,对水泥浆的性能要求高;施工压力高,容易造成漏失;层间封隔长,油水层分布复杂,水泥凝固时失重不利于压稳油气层,从而对固井质量造成严重影响。

在油气较为活跃的油气井固井作业时,为了防止注水泥作业时气侵的发生,要求水泥浆能够在顶替到环空初期能够较长时间地保持液态性质,传递液柱压力,在某一时间段内胶凝强度维持在某一胶凝值(0-48pa)保持不变(零胶凝时间),维持对气层的压力,当水泥浆水化过渡态结束后能迅速形成较高的胶凝强度,尽可能减少水泥浆由液态转化为固态的过渡时间,从而降低发生环空气窜或气侵的几率。鉴于以上情况,有必要研制一种延迟胶凝水泥浆体系技术,以保证固井作业的顺利实施和固井质量。



技术实现要素:

本发明的目的是提供一种延迟胶凝水泥浆体系,适用于多层系长封固段及油气层活跃的油气井固井作业中,解决多层系长封固井及油气层活跃地层的固井问题,确保安全生产,提高固井质量。

本发明的技术方案是:一种延迟胶凝水泥浆体系,包括以下重量份的组分:

100份的水泥;0.01-0.3份的减阻剂;0.01-2份的延迟胶凝剂;0.01-1.2份的降失水剂;0.01-0.5份的消泡剂;0.01-2.5份的膨胀剂。

优选的,一种延迟胶凝水泥浆体系,包括以下重量份的组分:

100份的水泥;0.2份的减阻剂;1份的延迟胶凝剂;0.6重量份的降失水剂;0.3份的消泡剂;1.3份的膨胀剂。

优选的,一种延迟胶凝水泥浆体系,包括以下重量份的组分:

100份的水泥;0.3份的减阻剂;2份的延迟胶凝剂;1.2份的降失水剂;0.5份的消泡剂;2.5份的膨胀剂。

优选的,所述减阻剂为磺化醛酮类减阻剂。

优选的,所述延迟胶凝剂由以下重量份的组分复配制成:

20-30份聚丙烯酸钙、10-20份水解戊聚糖、5-15份聚丙烯酸酯、5-15份硼酸、10-20份硫酸铝、20-30份四硼酸钠。

优选的,所述延迟胶凝剂的最佳重量份为:

25份聚丙烯酸钙、15份水解戊聚糖、10份聚丙烯酸酯、10份硼酸、15份硫酸铝、25份四硼酸钠。

优选的,所述降失水剂为amps类降失水剂。

优选的,所述消泡剂为磷酸三丁脂。

优选的,所述膨胀剂由氯化铵、铝粉、铁粉组成。

本发明与现有技术相比较具有如下有益技术效果:

1、适用温度广,具有低失水(api失水0)、零游离液(游离液为0),零胶凝时间长(30-100min),胶凝强度过渡时间短的特点;

2、体系与水泥的配伍性能好,对水质的适应性强,可用于淡水、海水、盐水等;

3、在长封井固井中有利于尾浆段压稳,并根据调节合适的胶凝时间,水泥浆的胶凝强度迅速增长,达到封隔上部油层和防止油气窜和气侵的目的。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细描述。

实施例1

一种延迟胶凝水泥浆体系,包括100重量份的水泥;0.01份的减阻剂;0.01份的延迟胶凝剂;0.01份的降失水剂;0.01份的消泡剂;0.01份的膨胀剂,使用时将他们均匀混合在一起。

所述减阻剂为磺化醛酮类减阻剂。

所述延迟胶凝剂由20份聚丙烯酸钙、10份水解戊聚糖、5份聚丙烯酸酯、5份硼酸、10份硫酸铝、20份四硼酸钠复配制成。

所述降失水剂为amps类降失水剂。amps耐温耐盐能力强,聚合活性高。

所述消泡剂为磷酸三丁脂。

所述膨胀剂由氯化铵、铝粉、铁粉混合而成。

实施例2

一种延迟胶凝水泥浆体系,包括100重量份的水泥;0.2重量份的减阻剂;1重量份的延迟胶凝剂;0.6重量份的降失水剂;0.3重量份的消泡剂;1.3重量份的膨胀剂,将他们均匀混合在一起。其中,延迟胶凝剂由25份聚丙烯酸钙、15份水解戊聚糖、10份聚丙烯酸酯、10份硼酸、15份硫酸铝、25份四硼酸钠复配制成。

实施例3

一种延迟胶凝水泥浆体系,包括100重量份的水泥;0.3重量份的减阻剂;2重量份的延迟胶凝剂;1.2重量份的降失水剂;0.5重量份的消泡剂;2.5重量份的膨胀剂,将他们均匀混合在一起。其中,延迟胶凝剂由30份聚丙烯酸钙、20份水解戊聚糖、15份聚丙烯酸酯、15份硼酸、20份硫酸铝、30份四硼酸钠复配制成。

实施例4

一种延迟胶凝水泥浆体系,包括100重量份的水泥;0.1重量份的减阻剂;0.8重量份的延迟胶凝剂;0.5重量份的降失水剂;0.1重量份的消泡剂;1.5重量份的膨胀剂,将他们均匀混合在一起。此实施例中,除去水泥,其他延迟胶凝材料占水泥重量的0.3%。

实施例5

一种延迟胶凝水泥浆体系,包括100份的水泥;0.15份的减阻剂;1.75份的延迟胶凝剂;0.6份的降失水剂;0.5份的消泡剂;2份的膨胀剂。此实施例中,除去水泥,其他延迟胶凝材料占水泥重量的0.5%。

该水泥浆体系常应用于水泥浆尾浆上部,对尾浆段封固较长油层段压稳防窜固井效果十分明显,见表1。

表1密度为1.90g/cm3延迟胶凝水泥浆和常规水泥浆实验参数

备注:零胶凝时间是指稠度值一直维持在25±2bc之间,延迟胶凝材料为除去水泥之外的本发明其他材料的混合,上述延迟胶凝材料在水泥中所占比例为0.3%-0.5%。

由表1可知,在不同的实验温度下,密度为1.90g/cm3延迟胶凝水泥浆具有零胶凝时间长,所以能保持液态性质,利于传递液柱压力,能在很长一段时间内保持胶凝值在一个稳定的范围内,有利于水泥浆失重后压稳;而当水泥浆水化过渡态结束后能迅速形成较高的胶凝强度,高温下静胶凝强度过渡时间短,从而降低发生环空气窜或气侵的几率,尤其对长多层系长封固段固井防气窜的作用非常有利。

此外,由于该体系延迟凝胶强度发展,具有较大的停机安全系数,停机在固井作业中如因程序或机械等原因造成作业中断,重新启动时泵不需要较大马力就可以很容易恢复注水泥作业,而传统水泥会因放置时间的长短而需要大马力启动,较大的马力和压力可能会超过地层破裂的压力,造成井漏的发生甚至憋泵事故的发生,从而有利于防止现场憋泵事故的发生,提高了固井现场作业的安全系数,如表2所示。

表2密度为1.90g/cm3停机实验对比

由表2可知,密度为1.90g/cm3的水泥浆体系在80℃时,停机30min后,稠度值大大小于未添加延迟凝胶材料的水泥浆,这样重新启动时泵不需要较大马力就可以很容易恢复注水泥作业,有利于防止现场憋泵事故的发生,提高了固井现场作业的安全系数;另外,不停机稠化的时间和停机后稠化的时间都大于未添加延迟凝胶材料的水泥浆,这样可在很长一段时间内保持胶凝值在一个稳定的范围内,有利于水泥浆失重后压稳。

本发明与现有水泥浆体系相比具有如下优点:

1、适用温度广(50-120℃),具有低失水(api失水0)、零游离液(游离液为0),零胶凝时间长(30-100min),胶凝强度过渡时间短(5-15min)的特点;

2、体系与水泥的配伍性能好,对水质的适应性强,可用于淡水、海水、盐水等;

3、在长封井固井中有利于尾浆段压稳,并根据调节合适的胶凝时间,水泥浆的胶凝强度迅速增长,达到封隔上部油层和防止油气窜和气侵的目的。

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。

再多了解一些
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