专利名称：深海用低温低密度油井水泥的制作方法
技术领域：
本发明涉及油井水泥，特别是一种可用于海洋低温、易破地层的深海用低温低密度油井水泥。
背景技术：
海洋石油一特别是深海石油是我国未来能源开发的重要领域，海洋深水钻井开发涉及到一系列的相关技术，需要运用目前最先进的技术手段，而海洋深水低温固井就是其中一项最重要和关键的技术之一。目前海洋深水固井施工面临的困难和问题主要
有①海底低温。海底地层温度随着海水深度的增加而降低，现在施工作业区海底温度一般在5。C左右，在一些特殊地区，当深度到达海底泥水分界面时，海水温度可能会降到(TC左右。②低破裂压力梯度。海床以下的地层，主要是疏松的泥页岩，这样地层的破裂压力梯度本身就很低，再加上海水液柱的重量，使得地层难以支撑，容量发生坍塌。③浅流层的影响。海底特殊的地质条件，常常潜伏着大量的高压浅流层，海洋沉积压实作用将浅层水气圈闭在一定的结构中，上部过重的承压使这种浊流沙层变成一个过压载体，当钻井到这个沙层时，即为这个高压含盐沙层提
3供了一个释放的通道，产生严重的事故。④环保政策。海洋深水是人类足迹没有涉及过的地方，固井作业过程应使用无生物毒性，并且具有生物可降解性的物质，有效的保护海洋生态环境。由于以上原因，深海钻井固井施工要求尽快缩短固井周期，要求水泥浆早期强度发挥快，强度高。常规油井水泥在低温下早期强度发挥较慢，强度也偏低，再掺加减轻材料进一步降低了早
期强度，不能用于深海固井。如果采用API系列油井水泥加外加
剂的方法，须加入大量促凝剂，会导致水泥浆很快凝固，无法保证水泥浆的拌混和顶替，因此又需要加入缓凝剂调节稠化时间，达不到固井效果。现有的低温快硬基材水泥主要是以无水硫铝酸
锦(3Ca0 . 3A1203 . CaS04)矿物为主，加入一定量的石膏和混合材，粉磨至比表面积400—450mVkg,具有在低温下快硬、早强、高强、微膨胀的特点，可满足低温下固井早期强度高的要求，但因其水化速度快，稠化时间短，仍然不能直接用于深海低温特殊条件下的固井施工。
为解决深海固井过程中所遇到的这些复杂情况，提高固井质量，降低固井事故，目前囯外普遍采用泡沬低温低密度水泥浆作为深水固井的水泥浆体系。作为一套泡沬水泥浆体系，在现场作业时需要动用庞大的设备并涉及到后勤供应等一系列问题，施工工艺复杂，变化因素多，固井风险大。
发明内容
本发明的目的是为了满足深海低温固井的需要而研制一种深海用低温低密度油井水泥，它弥补了现有的泡沬低密度油井水泥在深海固井中的不足，简化现场施工难度，降低深海固井施工风险。
本发明的目的通过以下技术方案来实现
一种深海用低温低密度油井水泥，由,水泥材料、减轻材料、分散剂和水泥增强剂组成，其中减轻材料为微珠、漂珠中的一种或者其混合物，分散剂为奈系分散剂(SPF)或者酮醛缩合物分散剂(JZ-1)，水泥增强剂为碳酸盐类，其特征是所述组分中的水泥材料为低温快硬基材水泥，含量为45~80%，在产品制备时混配入20~53%的减轻材料、0~1%的分散剂和0~1%的水泥增强剂，所述含量是重量百分比含量,所述深海用低温低密度油井水泥的主要物理参数为水固比为0.7时，配制的水泥浆密度为1. 50±0. 02g/cm3，水泥浆流动度> 220醒，在5°C、常压、8小时条件下，水泥石强度> 3. 5MPa。
深海用低温低密度油井水泥的生产工艺和设备与现有油井水泥的生产工艺流程和生产设备基本相同。基材水泥比表面积要求400—450m7kg,按组分进行配制并混拌均匀即可。
本发明提出的深海用低温低密度油井水泥解决了深海低温 条件下固井施工的难题，具有显著的优点和特殊效果
一、 与常规油井水泥相比，克服了常规油井水泥强度发展慢、 密度高的不足，在5'C的温度、常压、8小时条件下，水泥浆强 度可以达到3. 5Mpa以上，且水泥浆密度控制在1. 50 ± 0. 02g/cm3 范围内，满足了深海固井的要求。
二、 采用低温快硬基材水泥作为本发明的基础水泥材料，通 过添加减轻材料、分散剂和水泥增强剂，改变了现有低温快硬基 材水泥的物理性能，产生了新的技术效果，既满足了深海低温条 件下固井对水泥浆强度的特殊要求，又使其水泥浆稠度降低，具 有适宜的稠化时间，增加其流动性,利于泵送，以及进一步增加 了水泥石的强度，完全满足深海地层对水泥浆液柱压力的要求和 施工要求，这也是现有低温快硬基材水泥在深海低温下用于固井 施工的一个新的研究和应用。
具体实施例方式
实施例1，本发明水泥组成为低温快硬基材水泥69.0%， 减轻材料(微珠)29. 45%,掺入分散剂(SPF分散剂)0. 85°/。和水泥 增强剂(碳酸盐类增强剂)0.7%，并充分混拌均匀。该组成的深海用低温低密度油井水泥经物理性能检测，在水固比为0.7时，配 制的水泥浆密度为1.50g/cm3，水泥浆流动度为230mm,在5'C、 常压、8小时条件下，水泥石强度为3.7MPa。
实施例2,组成为按低温快硬基材水泥64.5%，减轻材料 (微珠)34. 0%,掺入分散剂(SPF) 0. 85%和水泥增强剂(碳酸盐 类)0.65%,充分混拌均匀，该组成的深海用低温低密度油井水泥 经物理性能检测，在水固比为0.7时，配制的水泥浆密度为 1.49g/cm3,流动度为243mm，在5。C、常压、8小时条件下，水泥 石强度为4. 5MPa。
本发明减轻材料可釆用微珠、漂珠中的一种或者其混合物， 分散剂可釆用奈系分散剂(SPF )或者酮醛缩合物分散剂(JZ-1 )，
均能达到设计的技术指标要求和效果。
以上实施例的技术指标均超过标准要求，在正常井场温度情 况下，水泥浆体系具有60~150min左右的拌混时间，水泥浆密 度为1. 50±0. 02g/cm3，流动度> 220mm,在5°C、常压、8小时条 件下，水泥石强度> 3. 5MPa，完全满足深海固井的各项技术指标 要求。
权利要求
1、一种深海用低温低密度油井水泥，由水泥材料、减轻材料、分散剂和水泥增强剂组成，其中减轻材料为微珠、漂珠中的一种或者其混合物，分散剂为奈系分散剂(SPF)或者酮醛缩合物分散剂(JZ-1)，水泥增强剂为碳酸盐类，其特征是所述组分中的水泥材料为低温快硬基材水泥，含量为45～80％，在产品制备时混配入20～53％的减轻材料、0～1％的分散剂和0～1％的水泥增强剂，所述含量是重量百分比含量，所述深海用低温低密度油井水泥的主要物理参数为水固比为0.7时，配制的水泥浆密度为1.50±0.02g/cm3，水泥浆流动度≥220mm，在5℃、常压、8小时条件下，水泥石强度≥3.5MPa。
全文摘要
本发明属于一种深海用低温低密度油井水泥，由水泥材料、减轻材料、分散剂和水泥增强剂组成，特征是所述组分中的水泥材料为低温快硬基材水泥，在产品制备时混配入减轻材料、分散剂和的水泥增强剂，解决了深海低温条件下固井施工的难题，在5℃、常压、8小时条件下，水泥石强度可以达到3.5MPa以上，水泥浆密度控制在1.50±0.02g/cm<sup>3</sup>范围内，水泥浆流动度≥220mm，满足深海钻井固井的要求。
文档编号C09K8/50GK101463248SQ20071005094
公开日2009年6月24日 申请日期2007年12月21日 优先权日2007年12月21日
发明者军 周, 范有银, 文 钟, 阳运霞, 韩建国 申请人:四川嘉华企业(集团)股份有限公司