所述填充剂为超细微粒材料，所述分散剂为醛 酮缩合物，所述防窜气剂为液硅，降失水剂为AMPS聚合物。将所述原料混合、并搅拌均匀， 即制备得到固井水泥浆，测定水泥浆的相关性能，结果见表1。135°C稠化曲线如图3所示。
[0036] 【实施例4】本发明提供的一种新型固井用液硅防窜水泥浆，高密度（2. 20g/cm3)， 它含有以下重量份的原料，105份的G级水泥，35份强度稳定剂，2. 5份缓凝剂，0. 2份消泡 剂，8份填充剂，1. 0份分散剂，8份防气窜剂，6. 0份降失水剂，55份加重剂，100份水。所述 强度稳定剂为微硅，所述缓凝剂为AMPS聚合物，所述消泡剂为聚醚类，所述填充剂为超细 微粒材料，所述分散剂为醛酮缩合物，所述防气窜剂为液硅，降失水剂为AMPS聚合物，所述 加重剂为重晶石。将所述原料混合、并搅拌均匀，即制备得到固井水泥浆，测定水泥浆的相 关性能，结果见表1。120°C稠化曲线如图4所示。
[0037] 【实施例5】本发明提供的一种新型固井用液硅防窜水泥浆，高密度（2. 50g/cm3)， 它含有以下重量份的原料，1〇〇份的G级水泥，35份强度稳定剂，3. 0份缓凝剂，0. 2份消泡 剂，5份填充剂，1. 5份分散剂，4. 0份降失水剂，8份防气窜剂，120份加重剂，100份水。所 述强度稳定剂为纯度96 %的无定型二氧化硅，所述缓凝剂为AMPS聚合物，所述消泡剂为聚 醚类，所述填充剂为超细微粒材料，所述分散剂为萘系分散剂，所述防气窜剂为硅溶胶，降 失水剂为醛酮缩合类，所述加重剂为铁矿粉。将所述原料混合、并搅拌均匀，即制备得到固 井水泥浆，测定水泥浆的相关性能，结果见表1。150°C稠化曲线如图5所示。
[0038] 【对比例1】一种低密度（1. 50g/cm3)固井水泥浆，各组分的重量份以100份的G级 水泥为基准，20份减轻剂，5份填充剂，1. 5份缓凝剂，5份降失水剂，3份防气窜剂，0. 2份消 泡剂，100份水。所述减轻剂为漂珠，所述填充剂为超细微粒材料，降失水剂为AMPS聚合物， 所述缓凝剂为AMPS聚合物，所述防窜剂为普通发气型防窜剂，所述消泡剂为聚醚类。将所 述原料混合、并搅拌均匀，即制备得到固井水泥浆，测定水泥浆的相关性能，结果见表1。
[0039] 【对比例2】一种常规密度固井水泥浆，各组分的重量份以100份的G级水泥为基 准，35份强度稳定剂，5份填充剂，1. 5份缓凝剂，3份降失水剂，3份防气窜剂，0. 2份消泡 剂，100份水。所述高温稳定剂为纯度97%的无定型二氧化娃，所述填充剂为超细微粒材 料，降失水剂为酮醛缩合类，所述缓凝剂为AMPS聚合物，所述防窜剂胶乳类防窜剂，所述消 泡剂为聚醚类。将所述原料混合、并搅拌均匀，即制备得到固井水泥浆，测定水泥浆的相关 性能，结果见表1。
[0040] 【对比例3】一种高密度（2. 40g/cm3)固井水泥浆，各组分的重量份以100份的G级 水泥为基准，35份强度稳定剂，90份加重剂，5份填充剂，1. 5份缓凝剂，2份降失水剂，3份 防气窜剂，0. 2份消泡剂，100份水。所述高温稳定剂为微硅，所述加重剂铁矿粉，所述填充 剂为超细微粒材料，降失水剂为PVA，所述缓凝剂为AMPS聚合物，所述防窜剂为胶乳类防窜 剂，所述消泡剂为聚醚类。将所述原料混合、并搅拌均匀，即制备得到固井水泥浆，测定水泥 浆的相关性能，结果见表1。
[0041] 表1水泥浆基本性能
[0042]
[0043] 各实施例与对比例水泥浆防气窜能力测试评价结果如表2 :
[0044] 表2水泥浆防窜能力评价结果
[0045]
[0046] 水泥浆性能系数（SPN)是综合考虑水泥浆稠化过渡时间和水泥浆失重速率的水 泥浆性能评价参数；SPN值越小，水泥浆稠化过渡时间和API失水量越小，防窜性能更好，防 窜性能好的水泥浆SPN值小于10。从表中各例的SPN值可看出，本发明提供的液硅防气窜 水泥浆具有更好的防窜性能。
[0047] 静胶凝强度发展过渡时间是指从48Pa到240Pa的过渡时间，静胶凝强度发展过渡 时间越短，水泥在凝结过程中失重时间越短，水泥石起强度的过渡时间越短，其防止失重引 起流体上窜的能力越强。由表中数据可以看出，本发明实施例较对比例，气侵危险静胶凝强 度发展过渡时间显著缩短，增强了水泥浆防气窜能力。
[0048] 气侵危险时间和气侵阻力值是水泥浆防气窜性能的直观评价；气侵危险时间越 短、气侵阻力值越大，则气窜流体在水泥浆失重候凝期间上窜的阻力越大，即水泥浆体系的 防气窜能力越强。由表中数据可知，本发明实施例气侵危险时间显著缩短，气侵阻力值增 大，说明本发明水泥浆体系增大了气窜流体在浆柱中的上窜阻力，有效的抑制了气窜。
[0049] 各实施例与对比例水泥石孔隙度及渗透率测试测试评价结果如表3 :
[0050] 表3水泥石孔隙度及渗透率评价结果
[0051]
[0052] 体积膨胀率是水泥浆在失重、凝固成水泥石后体积扩大的比例。若水泥浆凝固成 水泥石后体积收缩会导致封固段封固不完全，存在上窜通道；适当的体积膨胀率可提高固 井封固质量。表3中各实施例的体积膨胀率比较相同密度水泥浆的对比例所得。本专利水 泥浆体系的水泥浆在凝固成水泥石后，体积有轻微膨胀，有利于提高封固段固井质量。
[0053] 水泥石孔隙度和渗透率是评价水泥柱封固段防气窜性能最直观的参数。孔隙度越 小，说明水泥石内部填充效果越好；渗透率越小，说明水泥石对流体通过的阻力越大，防窜 效果越好。本专利中各实施例、对比例水泥石的渗透率均采用气体作为流体介质，在3. 5MPa 的静压差条件下测试所得。由表中数据可知，添加液硅防气窜剂的水泥浆凝固所得的水泥 石，孔隙度和渗透率数据都减小，说明水泥石内部水化胶结质量好。
【主权项】
1. 一种新型固井用液硅防窜水泥浆，其特征在于，含有以下重量份的原料：95~105份G 级水泥，5~15份防气窜剂，10~35份强度稳定剂，0. 5~4份缓凝剂，0. 1~0. 2份消泡剂，0. 5~2 份分散剂，5~10份降失水剂，100份水。2. 根据权利要求1所述的一种新型固井用液硅防窜水泥浆，其特征在于，所述的防气 窜剂为液硅或硅溶胶。3. 根据权利要求2所述的一种新型固井用液硅防窜水泥浆，其特征在于，所述的防气 窜剂为液硅。4. 根据权利要求3所述的一种新型固井用液硅防窜水泥浆，其特征在于，所述的防气 窜剂液硅为纳米级的液体二氧化硅，分为两种型号，I型密度为I. 20~1. 25g/cm3,无色，II 型密度为I. 40~1. 45g/cm3,颜色为灰黑色。5. 根据权利要求1所述的一种新型固井用液硅防窜水泥浆，其特征在于，所述的强度 稳定剂为微娃或纯度大于95%的无定型二氧化娃。6. 根据权利要求1所述的一种新型固井用液硅防窜水泥浆，其特征在于，所述的缓凝 剂为AMPS聚合物，所述的消泡剂为聚醚类消泡剂。7. 根据权利要求1所述的一种新型固井用液硅防窜水泥浆，其特征在于，所述的分散 剂为醛酮缩合物或萘系分散剂。8. 根据权利要求1所述的一种新型固井用液硅防窜水泥浆，其特征在于，所述的降失 水剂为AMPS聚合物、酮醛缩合类、PVA中的任意一种。9. 根据权利要求1所述的一种新型固井用液硅防窜水泥浆，其特征在于，还包括5~15 份填充剂，所述的填充剂为超细微粒材料。10. 根据权利要求1所述的一种新型固井用液硅防窜水泥浆，其特征在于，还包括密度 调节剂，所述密度调节剂为减轻剂或加重剂，所述的减轻剂为漂珠或粉煤灰，所述减轻剂的 添加量为〇~60份，所述加重剂为重晶石或铁矿粉，所述加重剂的添加量0~120份。
【专利摘要】本发明公开了一种新型固井用液硅防窜水泥浆，它含有以下重量份的原料：95~105份G级水泥，10~35份强度稳定剂，0.5~4份缓凝剂，0.1~0.2份消泡剂，5~15份填充剂，0.5~2份分散剂，100份水，5~15份防气窜剂，5~10份降失水剂，还含有密度调节剂。将上述的原料混合搅拌均匀即制得所述的新型固井用液硅防窜水泥浆。本发明提供的防窜水泥浆低失水、稳定性好、静胶凝过度时间短、防气窜能力强，低温下早期强度发展快，同时耐酸性介质腐蚀；水泥石微膨胀、孔隙度小、致密性高、渗透率低，能够适用于各种固井要求。
【IPC分类】C09K8/493, C04B28/00
【公开号】CN105038745
【申请号】CN201510256217
【发明人】刘 东, 唐昌强, 曹智
【申请人】成都欧美克石油科技有限公司
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年5月19日