專利名稱：一種高強(qiáng)低密度油井水泥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油井水泥，特別是一種水泥漿密度為1.60±0.02g/cm3，用于油田固井的高強(qiáng)低密度油井水泥。
背景技術(shù)：
目前油田許多地層壓力低、氣層活躍，油田固井作業(yè)中存在固井漏失和環(huán)空氣竄的技術(shù)難題，采用常規(guī)固井方法不但易造成井漏，嚴(yán)重影響固井質(zhì)量，還會(huì)破壞地層、污染油層、降低采油產(chǎn)量。
解決油田固井漏失主要有兩種方法，一是采用雙級(jí)或多級(jí)注水泥；二是采用減輕劑材料降低水泥漿密度。前者不僅施工比較復(fù)雜，而且占用的鉆井時(shí)間長(zhǎng)，后者雖是目前研究應(yīng)用的方向，但是在有效強(qiáng)度范圍內(nèi)多數(shù)減輕劑的密度降低極限值仍然較高，不能滿足某些地層的要求。實(shí)際應(yīng)用中，在這些低壓力地層區(qū)塊固井時(shí)，由于現(xiàn)場(chǎng)條件的限制和地層本身具有的復(fù)雜性，現(xiàn)有的低密度水泥漿還不能滿足實(shí)際施工的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是根據(jù)油田固井需要設(shè)計(jì)一種水泥漿密度為1.60±0.02g/cm3的高強(qiáng)低密度油井水泥，它具有良好的物理性能，在低溫(45℃)情況下具有較高的強(qiáng)度，流變性能良好，稠化時(shí)間可以控制。解決現(xiàn)有技術(shù)在水泥漿密度降低時(shí)強(qiáng)度低、流變性能差、稠化時(shí)間不易控制的不足，從而提高油田固井質(zhì)量，降低油田固井風(fēng)險(xiǎn)。
本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種高強(qiáng)低密度油井水泥，由水泥、減輕材料、水泥漿穩(wěn)定劑和外加劑組成，外加劑為增強(qiáng)劑和分散劑，水泥漿密度為1.60±0.02g/cm3，其特征在于其組分和重量百分比含量為油井水泥35～65％，減輕材料22～54％，水泥漿穩(wěn)定劑10～20％，增強(qiáng)劑0.5～5％，分散劑0.1～1.5％，所述水泥的主要物理參數(shù)為強(qiáng)度(45℃×21Mpa×24h條件下)≥20Mpa，流動(dòng)度≥24cm，稠化時(shí)間(45℃×30Mpa×20min升溫)≥100min，流變性能n≥0.5，p≤2。
組分中所述的減輕材料為火山灰、粉煤灰、漂珠中的一種或者其混合物，所述的水泥漿穩(wěn)定劑為微硅，所述的增強(qiáng)劑為有機(jī)化合物三乙醇胺或者三聚氰胺甲醛，所述的分散劑為酮醛縮合物或者萘系分散劑。
本發(fā)明高強(qiáng)低密度油井水泥的生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)設(shè)備與現(xiàn)有油井水泥的生產(chǎn)工藝流程和生產(chǎn)設(shè)備基本相同。水泥制備時(shí)，在按要求粉磨制備合格的油井水泥中摻入減輕材料和外加劑，經(jīng)混拌后得到產(chǎn)品，通過提高水泥的早期強(qiáng)度，滿足低壓力地層油田的固井需要。
本發(fā)明高強(qiáng)低密度油井水泥的礦物組成，經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)、試驗(yàn)結(jié)果篩選確定，其各項(xiàng)性能指標(biāo)經(jīng)檢測(cè)部門檢測(cè)，均超過標(biāo)準(zhǔn)要求，具有獨(dú)特的物理性能，經(jīng)用戶試用后反映，現(xiàn)場(chǎng)固井使用性能良好，固井質(zhì)量?jī)?yōu)。
按照本發(fā)明提出的高強(qiáng)低密度油井水泥，具有以下優(yōu)點(diǎn)和實(shí)質(zhì)性的技術(shù)效果一、早期強(qiáng)度高。通過對(duì)所用油井水泥其礦物組成配方的調(diào)整，以及生產(chǎn)所用材料的配比優(yōu)選，使配制的低密度(1.60g/cm3)油井水泥漿，漿體穩(wěn)定性好，不分層，可降低水固比，從而使該水泥早期強(qiáng)度高，在45℃×21MPa×24h養(yǎng)護(hù)條件下強(qiáng)度≥20Mpa，而油田現(xiàn)用低密度(1.60g/cm3)油井水泥，相同條件下，強(qiáng)度為14～16Mpa。
二、經(jīng)工業(yè)化生產(chǎn)的低密度(1.60g/cm3)油井水泥均勻性好?？朔擞吞锕叹F(xiàn)場(chǎng)混配存在的均勻性差、性能不穩(wěn)定、遠(yuǎn)距離運(yùn)輸不同組分間易分層的弱點(diǎn)，大大降低了固井風(fēng)險(xiǎn)，且使用方便，簡(jiǎn)化了操作程序和減少了使用設(shè)備，只需加入一定配比的含少量外加劑(水劑性)的混拌水，就可配制出所需的1.60g/cm3密度水泥漿，降低了對(duì)環(huán)境的污染。
三、稠化時(shí)間可控。在45℃×30Mpa×20min升溫條件下，稠化時(shí)間≥100min。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工要求，生產(chǎn)中可調(diào)整各組分配比及控制參數(shù)，使生產(chǎn)處于動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的控制中，從而使生產(chǎn)的低密度油井水泥稠化時(shí)間滿足固井需要，且加入少量緩凝劑即可調(diào)。
四、流變性能好。由于本發(fā)明水泥采用工業(yè)化生產(chǎn)，均勻性好，使各部分水泥的流變性保持穩(wěn)定，性能好，流變性能n≥0.5，p≤2。
五、根據(jù)國(guó)內(nèi)油田固井作業(yè)需要進(jìn)行設(shè)計(jì)，滿足了用戶需求，體現(xiàn)了個(gè)性化產(chǎn)品特點(diǎn)和個(gè)性化的服務(wù)。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明實(shí)施例1，高強(qiáng)低密度油井水泥的組成為油井水泥62.5％，減輕材料(15％粉煤灰+10％漂珠)24％，水泥漿穩(wěn)定劑9.8％，在外摻增強(qiáng)劑2.9％(采用四川綿陽高新區(qū)思凱精細(xì)化工廠生產(chǎn)的SK-2早強(qiáng)劑)、分散劑0.8％(采用華西四川彭山混凝土外加劑有限公司生產(chǎn)的SPF分散劑)的情況下，該組成的高強(qiáng)低密度油井水泥經(jīng)物理性能檢測(cè)，強(qiáng)度(45℃×21MPa×24h條件下)為28Mpa，流動(dòng)度為25cm，稠化時(shí)間(45℃×30Mpa×20mim升溫)為110min，流變性能n＝0.7，p＝0.52。
實(shí)施例2，組成為油井水泥38.8％，減輕材料(粉煤灰)43.7％，水泥漿穩(wěn)定劑14.5％，在外摻增強(qiáng)劑2.5％(SK-2早強(qiáng)劑)、分散劑0.5％(SPF分散劑)的情況下，控制水灰比0.60，經(jīng)物理性能檢測(cè)，強(qiáng)度(45℃×21MPa×24h條件下)為23Mpa，流動(dòng)度為26cm，稠化時(shí)間(45℃×30Mpa×20mim升溫)為135min，流變性能n＝0.7，p＝0.52。
實(shí)施例3，組成為油井水泥52.7％，減輕材料(23.7％粉煤灰+10％漂珠)33.7％，水泥漿穩(wěn)定劑9.6％，在外摻增強(qiáng)劑(SK-2早強(qiáng)劑)3.5％、分散劑(SPF分散劑)0.5的情況下，控制水灰比0.50，經(jīng)物理性能檢測(cè)，強(qiáng)度(45℃×21MPa×24h條件下)為31Mpa，流動(dòng)度為26cm，稠化時(shí)間(45℃×30Mpa×20mim升溫)為152min，流變性能n＝0.8，p＝0.26。
以上實(shí)施例的指標(biāo)均超過標(biāo)準(zhǔn)要求，使用性能良好，固井質(zhì)量?jī)?yōu)。
權(quán)利要求
1.一種高強(qiáng)低密度油井水泥，由水泥、減輕材料、水泥漿穩(wěn)定劑和外加劑組成，外加劑為增強(qiáng)劑和分散劑，水泥漿密度為1.60±0.02g/cm3，其特征在于其組分和重量百分比含量為油井水泥35～65％，減輕材料22～54％，水泥漿穩(wěn)定劑10～20％，增強(qiáng)劑0.5～5％，分散劑0.1～1.5％，所述水泥的主要物理參數(shù)為強(qiáng)度(45℃×21Mpa×24h條件下)≥20Mpa，流動(dòng)度≥24cm，稠化時(shí)間(45℃×30Mpa×20min升溫)≥100min，流變性能n≥0.5，p≤2。
2.如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)低密度油井水泥，其特征在于所述的減輕材料為火山灰、粉煤灰、漂珠中的一種或者其混合物，所述的水泥漿穩(wěn)定劑為微硅，所述的增強(qiáng)劑為有機(jī)化合物三乙醇胺或者三聚氰胺甲醛，所述的分散劑為酮醛縮合物或者萘系分散劑。
全文摘要
本發(fā)明是一種用于油田固井的高強(qiáng)低密度油井水泥，水泥漿密度為1.60±0.02g/cm
文檔編號(hào)C04B18/08GK1721353SQ20041004016
公開日2006年1月18日 申請(qǐng)日期2004年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月12日
發(fā)明者陽運(yùn)霞, 陳紹華, 韓建國(guó), 鐘文, 周軍 申請(qǐng)人:四川嘉華企業(yè)(集團(tuán))股份有限公司