一种抗高温高强度低密度水泥浆体系的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种水泥固井技术领域，特别是涉及一种抗高温高强度低密度水泥浆 体系。
【背景技术】
[0002] 目前我国国内剩余油气资源40%分布在地质条件复杂多变，且油气显示活跃的裂 缝性储层，该区块固井施工面临长封固段易漏失，水泥浆返高达不到设计要求，因此固井须 使用低密度及超低密度水泥浆体系，以降低换空液柱压力防止或降低固井施工漏失。目前 国内外常用的水泥浆减轻剂主要有国产普通漂珠、美国3M空心玻璃微珠及粉煤灰等。
[0003] 其中，国产普通漂珠抗压强度低，密度较高，一般只能将水泥浆密度降至1.40 g/ cm3且受搅拌速度和压力影响较大，当承压8MPa以上时，破碎率较大，当水泥浆到井底时，其 实际密度远远大于设计密度，因此降低水泥浆密度能力有限；美国3M微珠承压能力较高， 但是价格昂贵，供货周期长，限制了其推广应用。粉煤灰密度较高，一般只能将水泥浆密度 降低到1.60g/cm3左右，无法满足施工要求。
[0004] 同时国内公开的专利文献200710120029. 3《低温低密度固井水泥浆》介绍了一种 低温低密度固井水泥浆的配方，未对高温进行评价。
[0005] 201210029070. 0《一种抗高温低密度高强度水泥浆》介绍了一种使用国产漂珠制 作低密度的方法。但是其使用了稳定剂，也没有对漂珠承压能力未评价。
[0006] 201410492102.x《一种新型高温低密度水泥浆体系》介绍的是一种以粉煤灰为减 轻材料的低密度的水泥浆体系，水泥浆密度为1. 4-1. 6g/cm3,上述文献均仍未能解决水泥 浆体系密度高、强度低和适用温度范围小等问题。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是为了解决现有的高温低密度水泥浆体系在裂缝性储层固井使用 中存在的上述水泥浆体系密度高、强度低和适用温度范围小等问题。
[0008] 为了实现上述目的，本发明提供的技术方案为一种抗高温高强度低密度水泥浆体 系，由以下各组分和重量份数油井水泥1〇〇份、高强度空心玻璃微珠10-35份、抗高温抗 盐降失水剂A1-4份、抗高温抗盐降失水剂B1-4份、早强剂A1-2份、早强剂B1-2份、微硅 8-15份、膨胀剂1-4份、缓凝剂0-2份和水90-150份组成。
[0009] 油井水泥为油井G级水泥。
[0010] 高强度空心玻璃微珠的抗压强度大于6000psi，其密度为0? 2-0. 6g/cm3。
[0011] 抗高温抗盐降失水剂A为G33S普通型，抗高温抗盐降失水剂B为G33S低密度专 用，其中通过适配调整抗高温抗盐降失水剂A和抗高温抗盐降失水剂B的比例使水泥浆上 下密度差为〇. 01g/cm3,失水量小于50ml，游离液为0。
[0012] 早强剂A为G204,早强剂B为TFA-18,通过适配调整早强剂A和早强剂B的比例， 水泥衆调整稠化时间为90-400min。
[0013] 膨胀剂为晶格膨胀型。
[0014] 水泥浆密度为1. 20g/cm3~1. 55g/cm3;24小时强度达到14Mpa;适用温度范围为 70°C_150°C;在承压50MPa压力下，水泥浆密度增大0? 01g/cm3。
[0015] 本发明针对裂缝性储层井低压易漏失难题，而普通漂珠承压能力低、3M微珠成本 高，粉煤灰降低水泥浆密度能力有限的缺陷，选取国产空心玻璃微珠为减轻材料，配合其他 填充材料及外加剂，形成了一套适应任何厂家的油井G级水泥，密度在1. 2-1. 55g/cm3范 围内可调的水泥浆体系，该体系不需要添加任何稳定剂和增强剂，通过调节降失水剂A和 降失水剂B比例，解决高温高压下水泥浆稳定性问题，稠化时间大于90min范围内可调，其 他综合性能满足固井要求。
[0016] 本发明的有益效果是： (1) 本发明所述的水泥浆采用国产高强度空心玻璃微珠作为减轻材料，密度可降至 L20g/cm3~L55g/cm3; (2) 本发明所述水泥浆适应各厂家生产的油井G级水泥，无需添加稳定剂和增强剂， 通过调整抗高温抗盐降失水剂A和降失水剂B比例就可以使水泥浆浆体稳定，上下密度差 0. 01g/cm3,失水量小于50ml，游离液为0 ; (3) 本发明所述水泥浆强度发展快，24小时强度达到14MPa以上； (4) 本发明水泥浆在通过调整早强剂A和早强剂B比例，稠化时间最低90min，在稠化 时间90-400min内可调，能够大大缩短候凝时间； (5) 本法明所述水泥浆适用温度范围为70°C-150°C，满足深井固井需要； (6) 本发明所述水泥浆承压能力大，在50MPa压力下，水泥浆密度增大0? 01g/cm3。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
[0018] 实施例1密度为1. 20g/cm3的高强度低密度水泥浆体系 G级油井水泥为100份重量，25份的国产空心玻璃微珠、12份的微硅、2份的早强剂A G204、2份的早强剂BTFA-18、3份的降失水剂AG33S(普通型)、1份的降失水剂BG33S(低密 度专用）、2份的膨胀剂G401、70°C不加缓凝剂GH-9,100°C0. 3份的缓凝剂GH-9,150°C1. 2 份的缓凝剂GH-9,液固比为0. 67,其中降失水剂A和B比例、早强剂A和B比例视水泥浆浆 体情况及固井要求稠化时间进行调节。
[0019] 按GB/T19139标准制备水泥浆，并进行高温沉降稳定性能、高压破碎试验、稠化及 抗压强度试验、测失水及游离液试验、试验结果见表1。
[0020] 表11. 20g/cm3水泥浆综合性能
实施例2密度为1. 35g/cm3的高强度低密度水泥浆体系 G级油井水泥为100份重量，25份的国产空心玻璃微珠、12份的微硅、2份的早强剂A G204、2份的早强剂BTFA-18、3份的降失水剂A G33S(普通型)、1份的降失水剂(低密度专 用）、2份的膨胀剂G401、70°C不加缓凝剂GH-9,100°C 0. 5份的缓凝剂GH-9,150°C 1. 5份的 缓凝剂GH-9，液固比为0. 67，其中降失水剂A和B比例、早强剂A和B比例视水泥浆浆体情 况及固井要求稠化时间进行调节。
[0021] 按GB/T19139标准制备水泥浆，并进行高温沉降稳定性能、高压破碎试验、稠化及 抗压强度试验、测失水及游离液试验、试验结果见表2。
[0022] 表21. 35g/cm3水泥浆综合性能
【主权项】
1. 一种抗高温高强度低密度水泥浆体系，其特征在于：由以下各组分和重量份数油井 水泥100份、高强度空心玻璃微珠10-35份、抗高温抗盐降失水剂A1-4份、抗高温抗盐降 失水剂B1-4份、早强剂A1-2份、早强剂B1-2份、微硅8-15份、膨胀剂1-4份、缓凝剂0-2 份和水90 -150份组成。2. 根据权利要求1所述的一种抗高温高强度低密度水泥浆体系，其特征在于：油井水 泥为油井G级水泥。3. 根据权利要求1所述的一种抗高温高强度低密度水泥浆体系，其特征在于：高强度 空心玻璃微珠的抗压强度大于6000psi，其密度为0. 2-0. 6 g/cm3。4. 根据权利要求1所述的一种抗高温高强度低密度水泥浆体系，其特征在于：抗高温 抗盐降失水剂A为G33S普通型，抗高温抗盐降失水剂B为G33S低密度专用，其中通过适配 调整抗高温抗盐降失水剂A和抗高温抗盐降失水剂B的比例使水泥浆上下密度差为0. 01 g/cm3,失水量小于50ml，游离液为0。5. 根据权利要求1所述的一种抗高温高强度低密度水泥浆体系，其特征在于：早强剂 A为G204,早强剂B为TFA-18,通过适配调整早强剂A和早强剂B的比例，水泥浆调整稠化 时间为 90-400min。6. 根据权利要求1所述的一种抗高温高强度低密度水泥浆体系，其特征在于：膨胀剂 为晶格膨胀型。7. 根据权利要求1至6任一权利要求所述的一种抗高温高强度低密度水泥浆体系，其 特征在于：水泥浆密度为I. 20g/cm3~I. 55g/cm3;24小时强度达到14Mpa ;适用温度范围为 70°C _150°C ;在承压50MPa压力下，水泥浆密度增大0? 01 g/cm3。
【专利摘要】本发明涉及一种抗高温高强度低密度水泥浆体系，由以下各组分和重量份数油井水泥100份、高强度空心玻璃微珠10-35份、抗高温抗盐降失水剂A1-4份、抗高温抗盐降失水剂B1-4份、早强剂A1-2份、早强剂B1-2份、微硅8-15份、膨胀剂1-4份、缓凝剂0-2份和水90-150份组成；实现抗高温高强度低密度的水泥浆体系。
【IPC分类】C04B14/22, C04B28/00, C09K8/473
【公开号】CN105130292
【申请号】CN201510437582
【发明人】贾彦龙, 闫联国, 陆长青, 芦新强, 刘春雨, 李明军, 刘军康, 李万兴, 刘舒
【申请人】中石化华东石油工程有限公司
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年7月24日