低温早强油井水泥浆的制作方法

文档序号:3813243阅读:669来源:国知局
专利名称:低温早强油井水泥浆的制作方法
技术领域
本发明涉及一种油田助剂,具体的是固井用水泥浆。
背景技术
大庆油田常规井表层固井井深一般在IOOm左右,地层温度在10 20°C左右。在该温度范围内,使用A级原浆固井,水泥浆1 仍然没有强度,24h后水泥浆强度仅能达到 2. OMI^a左右,不能达到二次开钻的强度要求。目前,大庆地区常规水泥浆体系设计主要针对固井作业过程中遇到的以下问题
1、大庆油田冬季温度低,水泥水化慢;
2、候凝时间长,钻井周期延长;
3、水泥石强度发展缓慢,24h达不到二次开钻要求。虽然常规低温低密度水泥浆的研制成功很好的解决了大庆油田对固井的需求,但在应用过程中上述水泥浆还存在一些缺陷,如自由水偏高、强度偏低等问题。

发明内容
本发明的目的是提供一种在低温条件下,即地层温度为10 20°C左右的条件下, 短时间内产生高早期强度的水泥浆,该水泥浆可缩短表层固井后水泥浆候凝时间,缩短完井周期,降低钻井成本,最终达到12h内二次开钻的要求。本发明提供的低温早强油井水泥浆,按照重量百分比包括如下组分 A级油井水泥66 68%,
早强剂2. 0 4.0%, 消泡剂0. 0. 3%, 余量为水。所述早强剂由无机化合物、有机组分和阴离子型聚合物按照质量比为14 4 1 的比例经研磨混拌制得;上述无机化合物是硅酸钠Na2SiO3、硅酸钙CaSiO3和硅酸镁MgSiO3 按照质量比为1-2 1-2 1-2的比例混合而成,无机组分的这一性质可促进水泥浆的凝结;
上述有机组分为二乙醇胺、三乙醇胺、甲醛按质量比为2 4 1的比例混合制得;有机组分能与水泥颗粒和水分子以氢键和范德华引力结合,被水泥颗粒吸附,加深水泥水化反应深度;
上述阴离子型聚合物是丙烯酸、丙烯酰胺、乙酸乙烯酯以过硫酸胺和亚硫酸钠做引发剂经过自由基共聚得到,具体的制备方法是丙烯酸、丙烯酰胺、乙酸乙烯酯按照重量比为 1:2: 0.5的比例混合均勻,然后再将反应物配制成质量百分数为20%的水溶液,将该水溶液升温至50°C,分别加入引发剂过硫酸胺和亚硫酸钠,引发剂加入总量为上述反应物水溶液总重量的0.5%,两种引发剂各自的加量是按照1 1的比例加入的;搅拌共聚反应10 分钟,温度自行升高至85度,既得所需阴离子型聚合物。该阴离子聚合物的分子链上有大量吸附基团(羟基、酰胺基)和水化基团(羧基),可吸附在水泥颗粒上,提高水泥浆的粘度。所述消泡剂为硅油改性聚醚型消泡剂。优选地,所述油井水泥浆中A级油井水泥67%、早强剂2. 7%。所述低温早强油井水泥浆的制备方法按照配方,用水泥浆搅拌杯量取自来水、消泡剂,二者混合均勻,然后放入瓦林搅拌器内以恒速4000转/分的速度,边搅拌边加入A级水泥,搅拌均勻后再加入早强剂,混合均勻配成。发明的有益效果本发明的低温早强水泥浆与常规水泥浆相比,适用于温度14°C 30°C之间,满足低温要求;低温时自由水小,流动度高,其中自由水彡Iml, 流动度彡23cm;低温强度高,水泥浆密度在1.90士0.02g/cm3之间,强度(12h、常压、 200C )彡3. 5MPa ;低温时的稠化时间可调,稠化时间为100 400min,容易控制;另外该水泥浆的作业程序也很简单,方便实用。
具体实施例方式实施例1 14°C条件下本发明油井水泥浆性能测试
根据早强剂加量的不同,配制四种油井水泥浆,具体制备方法是用水泥浆搅拌杯量取自来水352g,消泡剂1. 5g配成混合水,放在瓦林搅拌器内以恒速4000转/分的速度,边搅拌边加入A级水泥800g,按照上述水灰比,配制四份相同的水泥浆,然后在每份水泥浆中分别加入早强剂Mg、32g、40g、48g,配成早强剂含量不同的四种油井水泥浆。本实施例低温早强油井水泥浆的性能测试结果如下表1 表1 14°c条件下低温早强油井水泥浆性能测试指标
权利要求
1.一种低温早强油井水泥浆,按照重量百分比包括如下组分 A级油井水泥66 68% ;早强剂:2. 0 4. 0 % ; 消泡剂0. 1% 0. 3% ; 余量为水;所述早强剂由无机化合物、有机组分和阴离子型聚合物按照质量比为14:4:1的比例经研磨混拌制得;上述无机化合物是硅酸钠Na2SiO3、硅酸钙CaSiO3和硅酸镁MgSiO3按照质量比为 1-2:1-2:1-2的比例混合而成;上述有机组分为二乙醇胺、三乙醇胺、甲醛按质量比为2:4:1的比例混合制得; 上述阴离子型聚合物是丙烯酸、丙烯酰胺、乙酸乙烯酯以过硫酸胺和亚硫酸钠做引发剂经过自由基共聚得到,具体的制备方法是丙烯酸、丙烯酰胺、乙酸乙烯酯按照重量比为 1:2:0.5的比例混合均勻,然后再将反应物配制成质量百分数为20%的水溶液,将该水溶液升温至50°C,分别加入引发剂过硫酸胺和亚硫酸钠,引发剂加入总量为上述反应物水溶液总重量的0. 5%,两种引发剂各自的加量是按照1 1的比例加入的;搅拌共聚反应10分钟, 温度自行升高至85度,既得所需阴离子型聚合物。
2.按照权利要求1所述的低温早强油井水泥浆,其特征在于所述A级油井水泥67%、 早强剂2. 7%。
3.权利要求1所述的低温早强油井水泥浆的制备方法为按照配方,用水泥浆搅拌杯量取自来水、消泡剂,二者混合均勻,然后放入瓦林搅拌器内以恒速4000转/分的速度,边搅拌边加入A级水泥,搅拌均勻后再加入早强剂,混合均勻配成。
全文摘要
本发明公开了一种低温早强油井水泥浆,按照重量百分比包括如下组分A级油井水泥66~68%,早强剂2.0~4.0%,消泡剂0.1%~0.3%,余量为水;所述早强剂由无机化合物、有机组分和阴离子型聚合物按照质量比为14:4:1的比例经研磨混拌制得;本发明的低温早强水泥浆与常规水泥浆相比,满足低温要求;低温时自由水小,流动度高,低温强度高,低温时的稠化时间可调,另外该水泥浆的作业程序也很简单,方便实用。
文档编号C09K8/467GK102352226SQ201110219318
公开日2012年2月15日 申请日期2011年8月2日 优先权日2011年8月2日
发明者万家瑰, 刘庆旺, 叔贵新, 娄艳敏, 徐卫强, 王继刚, 范振忠 申请人:东北石油大学
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