专利名称：适用于盐穴储气库的盐水水泥浆的制作方法
技术领域：
本发明方法涉及石油和天然气工程技术领域，特别涉及盐穴储气库固井水泥浆。
背景技术：
盐穴储气库是为了满足“西气东输”保障输气安全，以及满足季节性调峰的需要而建设的。在盐穴储气库的各项工程作业中，固井质量与储气库的寿命、长期安全运行紧密相关。特别是“西气东输”建设储气库的一些人口稠密，水网密布地区，一旦发生天然气泄露，后果不堪设想。可以说固井质量好坏是关系到盐穴储气库的“百年大计”。
盐穴储气库对固井质量的特殊要求，以及一些地区特殊的地质条件给固井施工带来了很多困难。主要表现为井浅，井底温度低；国内适用于低温盐水水泥浆的外加剂少，配方筛选困难；盐水水泥浆密度高，起泡性强，现场施工难度大，密度不易控制；上部地层低压易渗漏；井眼尺寸较大，固井水泥填充的环形空间间隙大；井眼不规则，稳定性差，提高顶替效率困难；储气库井运行压力周期性变化，胶结后的水泥石承受交变应力，对水泥环的长期胶结性能及密封性能要求高。
满足浅层盐穴储气库固井需要的水泥浆体系，要求低温快凝、抗盐性好、高早强、微膨胀、浆体稳定性好、稠度适宜，和钻井液及隔离液具有良好相容性。浅层盐层固井一直是国内外固井人员公认的技术难题之一。在盐穴储气库这样浅的盐层固井在我国尚属首次，还是一个全新的课题，没有成熟的经验可以借鉴，特别是国内没有适合盐穴储气库固井的低温抗盐水泥浆体系，缺少相关的配套技术与经验，因此每一项技术工作都可以说是挑战。
国内虽然在江汉油田、中原油田、青海油田及塔里木油田进行过盐层固井技术，但是盐层深度在3500～5000m左右，一般采用高温抗盐水泥浆体系，该水泥浆体系是针对深层盐层固井而开发的。在盐穴储气库浅层低温盐层条件下，这些抗盐水泥浆长期不凝固，不能适合浅层盐层固井。
综上所述，国内没有开展过浅层低温盐层条件下盐穴储气库固井技术，没有成熟的经验可以借鉴，也没有性能可靠的水泥浆体系能满足浅层低温盐层条件下盐穴储气库固井的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于盐穴储气库的盐水水泥浆体系，能满足浅层低温盐层条件下盐穴储气库固井。该水泥浆属于低温早强半饱和盐水水泥浆体系，该水泥浆成本低，现场易于施工，能保证浅层低温盐层盐穴储气库的固井质量及长期的胶结质量，为满足后期的腔体试压及储气后的长期安全运行。为储气库提供可靠的技术保障。克服现有的高温抗盐水泥浆不能应用于浅层低温盐层盐穴储气库固井的不足。
本发明采用的技术方案是本发明提出一种适用于盐穴储气库的盐水水泥浆，配方重量比为G级水泥100份；浓度为15％～18％的盐水44～50份；抗盐分散剂是磺化丙酮-甲醛缩聚物1.2～1.8份；抗盐降失水剂是2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸/丙烯酰胺/丙烯酸共聚物3～4份；有机硅消泡剂0.1～0.5份。有机硅消泡剂在市场有销售，采购人员能采购到；本专业技术人员熟知的材料。
适用于盐穴储气库的盐水水泥浆的配制工作在固井现场，由操作工人完成。
为了适用于盐穴储气库的盐水水泥浆，能发挥出更好的效果，其施工工艺包括下列步骤
(1)固井前进行大排量洗井，充分循环钻井液，增加流动性，洗井控制返速在1.2～1.5m/s。
(2)扶正器按要求下入井内，下部井段150m以下，每根套管加一只扶正器；150～500m井段，每2根套管加一只扶正器；500m以上井段每3根套管加一只扶正器。
(3)采用现场卤水10～20m3为预冲洗液，密度为1.19g/cm3，预冲洗液用量控制在环空高度300m左右。
(4)采用三段制水泥浆，先注水泥浆前先注入密度为1.50～1.60g/cm3的低密度领浆作为隔离液，用量与冲洗液基本相同；(5)再注入中间浆密度为1.80～1.85g/cm3；(6)最后注入尾浆密度为1.90～1.95g/cm3；(7)注水泥排量控制在1.0～1.2m3/min，开始替浆时排量控制在1.5m3/min左右，碰压前排量控制在0.7～1.0m3/min，采用水泥车碰压。
本发明所述的循环钻井液、扶正器下入井内、注水泥浆和碰压的操作，是普通操作工人利用现场钻机和固井装备，能熟练完成，重要的是严格按本方案的指标完成操作。
本发明的有益效果本发明提供了一种技术可靠、现场操作性强、成本低，能满足浅层低温盐层条件下盐穴储气库固井的盐水水泥浆体系，本盐水水泥浆体系具有低温快凝、高早强、稠度适宜、失水量低、浆体长期稳定性好，固井中不冲蚀盐层。采用三段制注入水泥浆，水泥石和第一界面、第二界面胶结好，能保证环空的有效封隔，以抵抗盐层的蠕变。注水泥完毕，水泥浆应快速由液态转变为固态，以减少与盐层及地层的接触时间，水泥石应有长期的强度稳定性，水泥石与套管及地层具有良好的胶结性能。保障了浅层低温盐层盐穴储气库的固井质量及长期的胶结质量，水泥石具有长期的强度稳定性及长期的胶结性能；满足后期的腔体试压及储气后的长期安全运行。满足了盐穴储气库浅层盐层固井的要求，填补了国内盐穴储气库固井的空白。
适用于盐穴储气库的盐水水泥浆已在金坛地区的有采卤井西1井、西2井、金资1井等16口井固井中成功试用。经CBL/VDL固井质量检测，环空第一界面、第二界面胶结良好，盐层段胶结优质，经套管内试压25MPa，证明固井质量良好，现场试用表明适用于盐穴储气库的盐水水泥浆能满足盐穴储气库固井的要求。
以下结合实施实例对本发明的技术方案作进一步描述。
具体实施例方式
实施例1本发明的实施例以金坛地区已有采卤井西2井采用的适用于盐穴储气库的盐水水泥浆为例，进行说明1.西2井的基本情况(1)开采时间8年(2)溶腔容积16.00×104m3(3)盐层埋深925.2～1065m(4)盐层厚度139.8m(5)腔顶盐层厚度11.9m(6)Φ339.7mm套管下深90.22m(7)Φ311.2mm扩眼钻头钻深933.5m(8)Φ244.5mm套管下深931.2m2.适用于盐穴储气库的盐水水泥浆配制G级水泥5000Kg，采用嘉华牌G级水泥。
浓度为18％的盐水242Kg，采用现场卤水。
抗盐分散剂，磺化丙酮-甲醛缩聚物85Kg；抗盐降失水剂175Kg，采用2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸/丙烯酰胺/丙烯酸共聚物。
有机硅消泡剂15Kg。
配制工作由工人在固井现场完成。对配好后的水样进行检测，如果混配不均匀，继续进行搅拌至检测合格。
3.固井施工工艺过程(1)固井前进行大排量洗井，循环钻井液，洗井控制返速在1.3m/s。
(2)扶正器按要求下入井内，下部井段150m以下，每根套管加一只扶正器；150～500m井段，每2根套管加一只扶正器；500m以上井段每3根套管加一只扶正器。
(3)采用现场卤水10m3为预冲洗液，密度为1.19g/cm3，预冲洗液用量控制在环空高度300m左右，排量1.0m3/min。
(4)注水泥浆前先注入密度为1.60g/cm3的低密度领浆作为隔离液，用量10.0m3，排量1.0m3/min。
(5)注入中间浆25.0m3，密度1.85g/cm3，排量1.0m3/min；(6)注入尾浆20.0m3，密度1.94g/cm3，排量1.0m3/min。
(7)开始顶替浆时排量控制在1.5m3/min左右，碰压前排量控制在0.8m3/min。
(8)停泵，释放胶塞，水泥车替压塞液2.0m3，排量1.0m3/min；(9)泵替泥浆28m3，开始时排量1.5m3/min，泥浆返出稳定后排量控制1.8m3/min，井口见低密度水泥浆返出后降低泵排量至1.5m3/min以下，碰压前6.2m3改用水泥车替浆，排量控制在0.8～1.0m3/min；(10)水泥车碰压，缓慢顶压至15MPa，稳压5分钟；(11)放压，检查回流；(12)72小时后测CBL/VDL，检查固井质量。
4.固井质量检测及试压(1)72h后用CBL/VDL进行固井质量检测，水泥浆返到井口，盐层段声幅0～3％，第二界面胶结良好，全井固井质量好。
(2)套管内试压25MPa，30min压降为0；套管鞋处试压25MPa，30min压降为0；经腔体密封性检测(试压14.2MPa)，证明固井质量能满足储气的要求。
权利要求
1.一种适用于盐穴储气库的盐水水泥浆，其特征是配方重量比为G级水泥100份；浓度为15％～18％的盐水44～50份；抗盐分散剂是磺化丙酮-甲醛缩聚物1.2～1.8份；抗盐降失水剂是2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸/丙烯酰胺/丙烯酸共聚物3～4份；有机硅消泡剂0.1～0.5份。
2.根据权利要求1所述的适用于盐穴储气库的盐水水泥浆，其特征是G级水泥采用的是嘉华牌G级水泥。
3.根据权利要求1或2所述的适用于盐穴储气库的盐水水泥浆，其特征是其施工工艺包括下列步骤(1)固井前进行大排量洗井，充分循环钻井液，增加流动性，洗井控制返速在1.2～1.5m/s；(2)扶正器按要求下入，下部井段150m以下，每根套管加一只扶正器，150～500m井段，每2根套管加一只扶正器，500m以上井段每3根套管加一只扶正器；(3)采用现场卤水10～20m3作为预冲洗液，预冲洗液采用饱和卤水，密度为1.19g/cm3，预冲洗液用量控制在环空高度300m左右；(4)采用三段制水泥浆，先注水泥浆前先注入密度为1.50～1.60g/cm3的低密度领浆作为隔离液，用量与冲洗液基本相同；(5)再注入中间浆密度为1.80～1.85g/cm3；(6)最后注入尾浆密度为1.90～1.95g/cm3；(7)注水泥排量控制在1.0～1.2m3/min，开始替浆时排量控制在1.5m3/min左右，碰压前排量控制在0.7～1.0m3/min，采用水泥车碰压。
全文摘要
一种适用于盐穴储气库的盐水水泥浆。配方重量比为G级水泥100份；浓度为15％～18％盐水44～50份；抗盐分散剂1.2～1.8份；抗盐降失水剂3～4份；消泡剂0.1～0.5份，并公开了施工工艺。本发明方法提供了一种成本低、技术可靠、现场操作性强，能满足盐穴储气库固井的低温早强盐水水泥浆及配套的施工工艺，该水泥浆具有低温快凝、抗盐性好、高早强、稠度适宜、失水量低、浆体长期稳定性好等特点，克服了国内现有盐水水泥浆失水量高、稠化时间长、早期强度低、起泡性强等方面的不足，满足了盐穴储气库低温浅层盐层固井的要求，能够完全保证盐穴储气库的固井质量及长期封隔的需要。
文档编号E21F17/16GK1919963SQ20061008923
公开日2007年2月28日 申请日期2006年8月11日 优先权日2006年8月11日
发明者齐奉忠, 田中兰, 路立君, 李萍, 袁进平, 何爱国 申请人:中国石油天然气股份有限公司