油田用耐高温的高密度水泥浆的制作方法

文档序号:14192140阅读:331来源:国知局

本发明涉及一种高密度水泥将,具体涉及油田用耐高温的高密度水泥浆。



背景技术:

固井是油井建设中的重要环节,固井质量的好坏,直接影响到该井的继续钻进以及后续的完井、采油、修井等各项作业的质量。固井作业分为下套管和注水泥浆。水泥浆是用来充填套管和井眼之间的环形空间,其性能的好坏直接影响到固井的质量。

随着油气资源的日益枯竭,勘探领域不断向深部复杂油气藏拓展,深井和超深井越来越多,深部地层要求固井水泥浆密度也越来越高,井底静止温度常超过175℃的超高温和水泥浆密度大于2.50g/cm3的超高密度水泥浆的固井条件;高密度水泥浆由于加重材料和水泥浆基浆密度差较大,存在加重材料极易下沉的现象;随着井底温度的升高,水泥浆的凝固速度也会加快,还会出现高温失水不可控的情况。



技术实现要素:

本发明所要解决的技术问题是高密度水泥浆性能不稳定,固井质量差,目的在于提供油田用耐高温的高密度水泥浆,解决高密度水泥浆性能不稳定,固井质量差的问题。

本发明通过下述技术方案实现:

油田用耐高温的高密度水泥浆,包括以下组分:水泥、无机固相加重剂、分散剂、硅砂、微硅粉、高温降失水剂、高温缓凝剂、加重稳定剂、消泡剂;

所述耐高温降失水剂包括以下组分:2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酸、丙烯酰胺、乙烯基吡咯烷酮、马来酸酐、二烯丙基二甲基氯化铵;

所述高温缓凝剂包括以下组分:氧化淀粉、有机膦酸、氧化锌、硼酸钠。

本发明中在常规的高密度水泥浆中使用了加重稳定剂、高温降失水剂、高温缓凝剂,加重稳定剂通过表面吸附改性,在常温下增粘小而易于配制高密度水泥浆,同时在高温下仍具有良好悬浮特性使超高密度水泥浆不发生沉降;高温降失水剂、高温缓凝剂具有好的耐高温性能,在高温下也能够调节水泥浆的失水及凝固时间。本发明的高温降失水剂中磺酸基具有好的耐温、耐盐性能,为进一步增强本发明的抗温性能,在侧链引入吡咯环,主链有二烯丙基二甲基氯化铵聚合生成的五元环,这些环状结构大大增强了本发明的抗温性能;本发明中高温缓凝剂加量不敏感,缓凝剂的掺量与稠化时间有很好的线性关系,稠化过渡时间短,曲线形态好,可耐200-230℃的高温。本发明中的加重稳定剂、高温降失水剂、高温缓凝剂解决了高密度水泥浆性能不稳定,固井质量差的问题;本发明可耐200-230℃的高温,在高温下性能稳定。

所述加重稳定剂包括以下重量份数的组分:10-15份硅氧化物、30-40份钛氧化物、30-40份锰氧化物、6-8份沥青微粉。本发明优选出了最佳的配比范围。

油田用耐高温的高密度水泥浆,包括以下重量份数的组分:100份水泥、15-150份无机固相加重剂、0.5-2份分散剂、30-45份硅砂、20-30份微硅粉、5-8份高温降失水剂、1-3份高温缓凝剂、5-10份加重稳定剂、0.1-0.5份消泡剂。本发明优选出了最佳的配比范围。

所述耐高温降失水剂包括以下重量份数的组分:30-40份2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、5-10份丙烯酸、15-20份丙烯酰胺、10-15份乙烯基吡咯烷酮、10-15份马来酸酐、10-15份二烯丙基二甲基氯化铵。本发明优选出了最佳的配比范围。

所述高温缓凝剂包括以下组分:30-55份氧化淀粉、10-14份有机膦酸、16-20份氧化锌、1-10份硼酸钠。本发明优选出了最佳的配比范围。

本发明与现有技术相比,具有如下的优点和有益效果:

1、本发明油田用耐高温的高密度水泥浆中的加重稳定剂、高温降失水剂、高温缓凝剂解决了高密度水泥浆性能不稳定,固井质量差的问题;

2、本发明油田用耐高温的高密度水泥浆可耐200-230℃的高温,在高温下性能稳定;

3、本发明油田用耐高温的高密度水泥浆中各添加剂的配伍性好,高密度水泥浆的综合性能好。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面结合实施例,对本发明作进一步的详细说明,本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明,并不作为对本发明的限定。

实施例1

本发明油田用耐高温的高密度水泥浆,包括以下组分:水泥、无机固相加重剂、分散剂、硅砂、微硅粉、高温降失水剂、高温缓凝剂、加重稳定剂、消泡剂;

所述耐高温降失水剂包括以下组分:2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酸、丙烯酰胺、乙烯基吡咯烷酮、马来酸酐、二烯丙基二甲基氯化铵;

所述加重稳定剂包括以下重量份数的组分:10-15份硅氧化物、30-40份钛氧化物、30-40份锰氧化物、6-8份沥青微粉;

所述高温缓凝剂包括以下组分:氧化淀粉、有机膦酸、氧化锌、硼酸钠。

本发明中在常规的高密度水泥浆中使用了加重稳定剂、高温降失水剂、高温缓凝剂,加重稳定剂通过表面吸附改性,在常温下增粘小而易于配制高密度水泥浆,同时在高温下仍具有良好悬浮特性使超高密度水泥浆不发生沉降;高温降失水剂、高温缓凝剂具有好的耐高温性能,在高温下也能够调节水泥浆的失水及凝固时间。本发明的高温降失水剂中磺酸基具有好的耐温、耐盐性能,为进一步增强本发明的抗温性能,在侧链引入吡咯环,主链有二烯丙基二甲基氯化铵聚合生成的五元环,这些环状结构大大增强了本发明的抗温性能;本发明中高温缓凝剂加量不敏感,缓凝剂的掺量与稠化时间有很好的线性关系,稠化过渡时间短,曲线形态好,可耐200-230℃的高温。本发明中的加重稳定剂、高温降失水剂、高温缓凝剂解决了高密度水泥浆性能不稳定,固井质量差的问题;本发明可耐200-230℃的高温,在高温下性能稳定。

实施例2

基于实施例1,油田用耐高温的高密度水泥浆,包括以下重量份数的组分:100份水泥、15-150份无机固相加重剂、0.5-2份分散剂、30-45份硅砂、20-30份微硅粉、5-8份高温降失水剂、1-3份高温缓凝剂、5-10份加重稳定剂、0.1-0.5份消泡剂。所述加重稳定剂包括以下重量份数的组分:10-15份硅氧化物、30-40份钛氧化物、30-40份锰氧化物、6-8份沥青微粉。所述耐高温降失水剂包括以下重量份数的组分:30-40份2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、5-10份丙烯酸、15-20份丙烯酰胺、10-15份乙烯基吡咯烷酮、10-15份马来酸酐、10-15份二烯丙基二甲基氯化铵。所述高温缓凝剂包括以下组分:30-55份氧化淀粉、10-14份有机膦酸、16-20份氧化锌、1-10份硼酸钠。本发明优选出了最佳的配比范围。本实施例高密度水泥密度可达2.60~3.00g/cm3,密度差小于0.05g/cm3,230℃下api失水量为15-20ml,在230℃下,稠化时间为460min。

以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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