低温早强抗盐固井水泥浆体系的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种低温早强抗盐固井水泥浆体系，包括G级油井水泥、低温抗盐降失水剂、复合早强剂、空心玻璃微珠、分散剂、微硅和盐水，各组分所占份额分别为100份、0.8～1份、2～3份、0～13.5份、0.2～0.5份、3～4份、41份～81份。本发明所述低温抗盐固井水泥浆体系能够满足密度1.50g/cm3～1.90g/cm3范围内固井，其耐低温性能良好，抗盐能力强，现场施工安全方便，固井质量良好，为后期的钻井和采油提供可靠的安全保障。
【专利说明】
低溫早强抗盐固井水泥浆体系
技术领域
[0001] 本发明设及一种油气田钻井固井用水泥浆体系，具体设及一种低溫早强抗盐固井 水泥浆体系。
【背景技术】
[0002] 在油气田表层套管固井过程中，由于地层溫度低、易见盐层，水泥石强度发展缓 慢，侯凝时间长，导致钻井成本上升和现场施工风险高。
[0003] 目前油田上低溫抗盐固井水泥浆体系中常用胶乳作降失水剂，氯化巧作为复合早 强剂。胶乳作为降失水剂缺点是加量大，API失水量偏大，易挂在水泥罐车内难W清洗，导致 维护设备费用增高。采用氯化巧做复合早强剂虽然能提高早起强度，但是固井施工后氯离 子对套管腐蚀现象严重。
[0004] 利用现有的固井材料来设计低溫固井水泥浆体系难度系数较大且现场施工风险 高，因此需要针对低溫固井水泥浆体系开发出配套的低溫降失水剂和复合早强剂。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种低溫早强抗盐固井水泥浆体 系。
[0006] 本发明通过W下技术方案来实现上述目的：
[0007] -种低溫早强抗盐固井水泥浆体系，包括G级油井水泥、低溫抗盐降失水剂、复合 早强剂、空屯、玻璃微珠、分散剂、微娃和盐水，各组分所占份额如下：
[000引 G级油井水泥：100份
[0009] 低溫抗盐降失水剂:0.8~1份
[0010] 复合早强剂:2~3份
[0011] 空屯、玻璃微珠:0~13.5份
[0012] 分散剂:0.2~0.5份 [001引微娃:3~4份
[0014] 盐水：41份~81份。
[0015] 作为优选，所述低溫抗盐降失水剂的合成组分如下：
[0016] 纯净水:78份
[0017] AMPS:100份 [001引纯碱:6.5~8.5份
[0019] CK-1:3~5份
[0020] 5%过硫酸锭溶液1.7份
[0021] 5%亚硫酸钢溶液1.7份。
[0022] 作为优选，所述CK-1为丙締酸下醋和醋酸乙締醋中的任意一种。
[0023] 作为优选，所述空屯、玻璃微珠所选的型号为W册。
[0024] 作为优选，所述盐水的浓度为15%。
[0025] 作为优选，所述复合早强剂的合成组分如下：
[0026] 甲酸巧:50份
[0027] Ξ乙醇胺:25~50份
[002引 CK-2:20份
[0029] 乙醇:34份
[0030] 草酸巧：14份 [00川纯净水:34份。
[0032] 作为优选，所述CK-2为乙酸巧和硝酸巧中的任意一种。
[0033] 本发明的有益效果在于：
[0034] 1)通过优化外加剂和外渗量的加量，使得该低溫固井水泥浆配方满足密度1.50g/ cm3~1.90g/cm3范围内固井；
[0035] 2)所用到的低溫抗盐降失水剂具有加量小、控制API失水效果好，抗盐性能好，对 水泥浆无缓凝作用；
[0036] 3)通过调节该水泥浆配方中复合早强剂的加量，满足现场不同的施工时间，保证 现场施工安全，并且该复合早强剂不会对套管造成腐蚀；
[0037] 4)该固井水泥浆满足20°C~40°C溫度范围内现场施工对水泥浆的性能要求，耐低 溫性能良好，且现场施工条件不苛刻，对固井设备的维护不会造成困难。
【具体实施方式】
[0038] 下面对本发明作进一步说明：
[0039] 本发明包括G级油井水泥、低溫抗盐降失水剂、复合早强剂、空屯、玻璃微珠、分散 剂、微娃和盐水，各组分所占份额如下：
[0040] G级油井水泥:100份
[0041 ]低溫抗盐降失水剂:0.8~1份
[0042] 复合早强剂:2~3份
[0043] 空屯、玻璃微珠:0~13.5份
[0044] 分散剂:0.2~0.5份
[0045] 微娃:3~4份
[0046] 盐水：41份~81份。
[0047] 所配合成的低溫早强抗盐固井水泥浆，其密度范围为1.50g/cm3~1.90g/cm3。在溫 度20°C~40°C条件下失水量低、终凝时间小于ISOmin并且满足现场固井施工各项条件。空 屯、玻璃微珠的份额可W为0份，即相当于可W去掉空屯、玻璃微珠，低溫早强抗盐固井水泥浆 可只由其它组分组成。
[004引上述组分均可通过商业途径获得，其中空屯、玻璃微珠厂家为中钢集团马鞍山矿院 新材料科技有限公司产品，型号为WH5。分散剂厂家为乐山嘉华化工。盐水的浓度为15%，所 用盐为市售氯化钢分析纯，水为自来水。
[0049]所用到的低溫抗盐降失水剂的合成组分如下：
[(K)加]纯净水:78份
[0化1] AMPS :100 份 [0化2] 纯碱:6.5~8.5份 [0化3] CK-1:3~5份
[0化4] 5%过硫酸锭溶液1.7份
[0化5] 5%亚硫酸钢溶液1.7份。
[0056] 其中AMPS和纯碱均可通过商业途径获得，为市售合格品，过硫酸锭和亚硫酸钢均 为市售分析纯度。纯净水通过纯水制备仪器制得。CK-1为丙締酸下醋、醋酸乙締醋任意一 种。低溫抗盐降失水剂制备过程中的反应溫度45°C，P的周节至7,反应地。
[0057] 所用到的复合早强剂的合成组分如下：
[0化引 甲酸巧：50份
[0059] Ξ乙醇胺：25~50份
[0060] CK-2:20份 [0061 ] 乙醇:34份
[0062] 草酸巧:14份
[0063] 纯净水:34份。
[0064] 复合早强剂在反应制备过程中用恒速揽拌器揽拌化。其中甲酸巧、Ξ乙醇胺、乙醇 和草酸巧均可通过商业途径获得，为市售合格品。CK-2为乙酸巧、硝酸巧中任意一种。
[0065] 本发明所述低溫早强抗盐固井水泥浆体系的配方操作过程如下：
[0066] -、筛选出低溫抗盐降失水剂配方，由于纯碱和CK-1均是给出的份额范围，因此运 里提供Ξ种低溫抗盐降失水剂配方：
[0067] 1)在Ξ口烧瓶中加入纯净水100份置于45°C水浴锅中，开启匀速揽拌器，加入AMPS 100份，并用7份纯碱调节PH值在7左右，加入3份丙締酸下醋揽拌30min左右，开始加入5%过 硫酸锭溶液1.7份，加入5%亚硫酸钢溶液1.7份，揽拌lOmin左右关闭匀速揽拌器，反应4h左 右聚合反应完毕，将所得聚合物置于l〇〇°C烘箱中干燥后用粉碎机粉碎即可得到低溫抗盐 降失水剂。
[0068] 2)在Ξ口烧瓶中加入纯净水100份置于45°C水浴锅中，开启匀速揽拌器，加入AMPS 100份，并用8份纯碱调节PH值在7左右，加入4份醋酸乙締醋揽拌30min左右，开始加入5 %过 硫酸锭溶液1.7份，加入5%亚硫酸钢溶液1.7份，揽拌lOmin左右关闭匀速揽拌器，反应4h左 右聚合反应完毕，将所得聚合物置于l〇〇°C烘箱中干燥后用粉碎机粉碎即可得到低溫抗盐 降失水剂。
[0069] 3)在Ξ口烧瓶中加入纯净水100份置于45°C水浴锅中，开启匀速揽拌器，加入AMPS 100份，并用7份纯碱调节PH值在7左右，加入4份丙締酸下醋揽拌30min左右，开始加入5%过 硫酸锭溶液1.7份，加入5%亚硫酸钢溶液1.7份，揽拌lOmin左右关闭匀速揽拌器，反应4h左 右聚合反应完毕，将所得聚合物置于l〇〇°C烘箱中干燥后用粉碎机粉碎即可得到低溫抗盐 降失水剂。
[0070] 二、筛选出复合早强剂配方，由于Ξ乙醇胺是给出的份额范围，因此运里也提供Ξ 种复合早强剂配方：
[0071] 1)室溫条件下在烧杯中加入34份水，开启匀速揽拌器依次加入乙醇34份、甲酸巧 50份、Ξ乙醇胺25份、硝酸巧20份、草酸巧14份，加入完毕后匀速揽拌化即可得到复合早强 剂。
[0072] 2)室溫条件下在烧杯中加入34份水，开启匀速揽拌器依次加入乙醇34份、甲酸巧 50份、Ξ乙醇胺35份、硝酸巧20份、草酸巧14份，加入完毕后匀速揽拌化即可得到复合早强 剂。
[0073] 3)室溫条件下在烧杯中加入34份水，开启匀速揽拌器依次加入乙醇34份、甲酸巧 50份、Ξ乙醇胺50份、乙酸巧20份、草酸巧14份，加入完毕后匀速揽拌化即可得到复合早强 剂。
[0074] Ξ、水泥浆实验
[0075] 上述内容中提到的低溫早强抗盐固井水泥浆配方中低溫抗盐降失水剂、复合早强 剂、空屯、玻璃微珠、分散剂、微娃和盐水都是给出的份额范围，W下述不同配方为准按照油 气井固井水泥浆试验标准I SO 10426-2003标准制备得到水泥浆：
[0076] 实施例1:G级油井水泥100份、低溫抗盐降失水剂1份、复合早强剂3份、空屯、玻璃微 珠13.5份、分散剂0.2份、微娃4份、盐水81份。
[0077] 实施例2 :G级油井水泥100份、低溫抗盐降失水剂0.95、复合早强剂2.8份、空屯、玻 璃微珠6份、分散剂0.3份、微娃3.8、盐水67份。
[007引实施例3:G级油井水泥100份、低溫抗盐降失水剂0.9份、复合早强剂2.5份、空屯、玻 璃微珠3份、分散剂0.4份、微娃3.6份、盐水58份。
[0079] 实施例4:G级油井水泥100份、低溫抗盐降失水剂0.88份、复合早强剂2份、分散剂 0.49份、微娃3.5份、盐水47.5份。
[0080] 实施例5:G级油井水泥100份、低溫抗盐降失水剂0.8份、复合早强剂2份、分散剂 0.5份、微娃3份、盐水41份。
[0081] 本发明所得到的低溫早强抗盐固井水泥浆体系在不同溫度下和低溫胶乳水泥浆 体系进行对比，见表1、表2、表3、表4和表5所示：
[0082] 表1 20°C不同密度水泥浆性能
[0083]
[0084] 表2 25°C不同密度水泥浆性能
[0085]
[0086] 表3 30°C不同密度水泥浆性能
[0087]
[0088] 表4 35°C不同密度水泥浆性能
[0089]
[0092]
[0093 ]对表1、表2、表3、表4、表5数据进行分析：
[0094] 1)该固井水泥浆体系满足密度范围1.5g/cm3至1.9g/cm3现场施工固井水泥浆性能 要求；
[00%] 2)和低溫胶乳水泥浆体系相比，该固井水泥浆体系所用的降失水剂具有加量小对 水泥浆性能影响较小，并且API失水量低，而低溫胶乳水泥浆体系所用降失水剂胶乳加量 大，甚至有的井次固井水泥浆设计中的加量高至10%左右，并且控制失水效果差，难W清 洗；
[0096] 3)本发明所用到的复合早强剂由于不含氯离子，因此对套管的腐蚀作用小，终凝 时间小于ISOmin，稠化时间可调，配合其他G级油井水泥外加剂能够达到"直角稠化"，保障 安全施工的顺利进行。
[0097] W上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用W限制本发明，凡在本发明的精神和 原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围内。
【主权项】
1. 一种低温早强抗盐固井水泥浆体系，其特征在于，包括G级油井水泥、低温抗盐降失 水剂、复合早强剂、空心玻璃微珠、分散剂、微硅和盐水，各组分所占份额如下： G级油井水泥：100份 低温抗盐降失水剂:0.8~1份 复合早强剂:2~3份 空心玻璃微珠:〇~13.5份 分散剂:0.2~0.5份 微娃:3~4份 盐水:41份~81份。2. 根据权利要求1所述的低温早强抗盐固井水泥浆体系，其特征在于，所述低温抗盐降 失水剂的合成组分如下： 纯净水:78份 AMPS:100份 纯碱:6.5~8.5份 CK-I:3~5份 5 %过硫酸铵溶液1.7份 5 %亚硫酸钠溶液1.7份。3. 根据权利要求2所述的低温早强抗盐固井水泥浆体系，其特征在于:所述CK-I为丙烯 酸丁酯和醋酸乙烯酯中的任意一种。4. 根据权利要求1所述的低温早强抗盐固井水泥浆体系，其特征在于:所述空心玻璃微 珠所选的型号为WH5。5. 根据权利要求1所述的低温早强抗盐固井水泥浆体系，其特征在于:所述盐水的浓度 为 15%〇6. 根据权利要求1所述的低温早强抗盐固井水泥浆体系，其特征在于，所述复合早强剂 的合成组分如下： 甲酸钙:50份 三乙醇胺：25~50份 CK-2:20份 乙醇:34份 草酸钙:14份 纯净水:34份。7. 根据权利要求6所述的低温早强抗盐固井水泥浆体系，其特征在于:所述CK-2为乙酸 钙和硝酸钙中的任意一种。
【文档编号】C04B103/46GK105906248SQ201610288329
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年5月4日
【发明人】邓天东
【申请人】四川凯尔油气田技术服务有限公司