本發(fā)明涉及油田鉆井中水泥漿使用，尤其是涉及一種低密度水泥漿及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、目前，?塔里木油田富滿油田主要目的層埋深8000米，勘探開(kāi)采難度大。主要采用四開(kāi)三完的井身結(jié)構(gòu)，二開(kāi)二疊系發(fā)育火成巖（含玄武巖、凝灰?guī)r），承壓能力約1.35~1.45g/cm3，固井漏失風(fēng)險(xiǎn)高，少數(shù)井固井期間下套管即失返；三開(kāi)志留系地層承壓能力低（承壓能力<1.48?g/cm3），漏失風(fēng)險(xiǎn)高，且?jiàn)W陶系特?zé)峥税⑼咛?、桑塔木組存在高壓鹽水（1.37-1.44?g/cm3），密度窗口窄（0.03-0.08?g/cm3）。故水泥漿多采用1.35~1.38g/cm3低密度+常規(guī)密度水泥漿體系。二開(kāi)循環(huán)溫度80~100℃，壓力50~70mpa；三開(kāi)循環(huán)溫度120~135℃，壓力80~120mpa。

2、低密度水泥漿的懸浮穩(wěn)定性與常規(guī)密度、高密度水泥漿又有不同，其穩(wěn)定性差的原因主要是減輕材料如空心微珠的上移，而不是加重材料在重力作用下的下沉，尤其經(jīng)高溫（120℃以上）養(yǎng)護(hù)后，其穩(wěn)定性更難調(diào)節(jié)。一旦低密度水泥漿的懸浮穩(wěn)定性不好，微珠等減輕材料上移，固井施工結(jié)束后，極易出現(xiàn)探不到上塞的情況，嚴(yán)重影響水泥環(huán)的密封完整性，導(dǎo)致出現(xiàn)環(huán)空竄氣甚至帶壓等問(wèn)題。同時(shí)由于減輕材料質(zhì)輕，表面潤(rùn)濕性差，再加上增稠的懸浮劑，其制漿的下灰時(shí)間也一大難題，但這會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致低密度體系下灰的困難，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)水泥漿密度打不起來(lái)，漿體流變差，難以驅(qū)替。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明一方面提供了一種低密度水泥漿，包括以下重量份數(shù)的組分：水泥，100份；微硅，15~20份；微珠，23~27份；懸浮劑，2~4份；降失水劑，4~7份；緩凝劑，2~3份；減阻劑，2~3份；消泡劑，0.1~0.2份；水，80～85份。

2、優(yōu)選地，水泥，100重量份；微硅，15重量份；微珠，25重量份；懸浮劑，3重量份；降失水劑，6重量份；緩凝劑，3重量份；減阻劑，3重量份；消泡劑，0.2重量份；水，82重量份。

3、進(jìn)一步地，所述懸浮劑為溫敏型聚合物，包括如下重量分組分：2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，100份；溫敏單體，5~10；分子量調(diào)節(jié)劑，1~3份；酰胺類(lèi)單體，8~10份，羧酸類(lèi)單體，0.5~1.0份；水，300~400份。

4、具體而言，所述2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸具有良好的水溶性，且其分子內(nèi)具有親水性的磺酸基及聚合性的乙烯基，在一定條件下可以與所述懸浮劑的其它組分發(fā)生共聚反應(yīng)。

5、進(jìn)一步地，所述溫敏單體為n-異丙基丙烯酰胺。

6、優(yōu)選地，所述溫敏單體的重量份為5份或6份或7份或8份或9份或10等。

7、具體而言，在所述懸浮劑中引入溫敏單體（即n-異丙基丙烯酰胺），隨著溫度的升高，該單體的溶解度下降，到某一溫度時(shí)會(huì)發(fā)生相分離，影響各官能團(tuán)與水在分子內(nèi)、分子間的相互作用，從而整個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，進(jìn)而產(chǎn)生體積相變，彌補(bǔ)聚合物在高溫下的稀釋效應(yīng)，同時(shí)束縛住漂珠、微珠等減輕材料，防止其向上漂移，起到懸浮穩(wěn)定的作用。

8、進(jìn)一步地，所述分子量調(diào)節(jié)劑為異丙醇，十二硫醇中的至少一種。

9、優(yōu)選地，所述分子量調(diào)節(jié)劑的重量份數(shù)為1份或1.3份或1.5份或2份或2.3份或2.5份或3份。

10、具體而言，通過(guò)添加分子量調(diào)節(jié)劑，可使所述懸浮劑保持合適的分子量及分子量分布，既保障低密度水泥漿的下灰時(shí)間，又可保障其在高溫條件下的懸浮穩(wěn)定性。

11、進(jìn)一步地，所述酰胺類(lèi)單體為n,n-二甲基丙烯酰胺，丙烯酰胺中的至少一種。

12、具體而言，所述n，n-二甲基丙烯酰胺和丙烯酰胺易生成高聚合度的聚合物，可以提高水泥漿的粘度，提高其穩(wěn)定性。

13、優(yōu)選地，所述酰胺類(lèi)單體的重量份數(shù)為8份或8.2份或8.5份或9份或9.3份或9.5份或10份。

14、進(jìn)一步地，所述羧酸類(lèi)單體為衣康酸和丙烯酸中的一種或幾種混合物。

15、具體而言，在懸浮劑中引入羧酸類(lèi)單體，進(jìn)一步增強(qiáng)懸浮劑的吸附性能，使其能吸附在水泥顆粒表面，對(duì)水泥顆粒進(jìn)行承托，進(jìn)一步保障其懸浮穩(wěn)定。但加量過(guò)大，會(huì)延長(zhǎng)水泥漿的稠化時(shí)間，延緩水泥漿在低溫下的強(qiáng)度發(fā)展。

16、優(yōu)選地，所述羧酸類(lèi)單體的重量份數(shù)為0.5份或0.6份或0.7份或0.8份或0.9份或1.0份。

17、優(yōu)選地，所述懸浮劑中所述水的重量份數(shù)為300份或320份或340、350份或370份或380份或400份。

18、進(jìn)一步地，所述水泥為g級(jí)油井水泥。

19、進(jìn)一步地，所述微硅的平均粒徑為0.1～0.3um，所述微硅中二氧化硅含量為99.8%，且所述二氧化硅為無(wú)定型硅。

20、進(jìn)一步地，所述微珠為空心玻璃微珠，其耐壓值為110mpa，其密度為0.6g/cm3。

21、優(yōu)選地，所述微珠的重量份為23份或24份或26份或27份。

22、進(jìn)一步地，所述減阻劑為聚萘磺酸鹽。

23、優(yōu)選地，所述減阻劑的重量份為2重量份或2.5重量份或3重量份。

24、進(jìn)一步地，所述緩凝劑為2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、對(duì)苯乙烯磺酸鈉、衣康酸三元聚合物。

25、優(yōu)選地，所述緩凝劑的重量份數(shù)為2.0重量份或2.3重量份或2.6重量份或3.0重量份。

26、進(jìn)一步地，所述降失水劑為2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、衣康酸三元聚合物。

27、優(yōu)選地，所述降失水劑的重量份為4重量份或5重量份或6重量份或7重量份。

28、進(jìn)一步地，所述消泡劑為磷酸三丁酯，二甲基硅油中的至少一種。

29、優(yōu)選地，所述消泡劑的重量份為0.1重量份或0.15重量份或0.2重量份。

30、綜上所述，本發(fā)明的有益技術(shù)效果為：本發(fā)明提供的懸浮劑，通過(guò)溫敏單體、分子量調(diào)節(jié)劑和羧酸類(lèi)單體，并與其它組分配合作用，在制備低密度水泥漿時(shí)，既可保障低密度水泥漿良好的下灰時(shí)間及優(yōu)異的流變性能，又可保障其在高溫下的懸浮穩(wěn)定性能；通過(guò)該懸浮劑制備的低密度水泥漿，下灰快、流變性佳、高溫下穩(wěn)定性好、失水優(yōu)、抗壓強(qiáng)度發(fā)展快，固井質(zhì)量高，作業(yè)效率高。

31、本發(fā)明的另一方面提供了一種低密度水泥漿的制備方法，包括如下步驟：

32、一、準(zhǔn)備原材料，準(zhǔn)備預(yù)設(shè)質(zhì)量份的水泥、微硅、微珠、懸浮劑、降失水劑、緩凝劑、減阻劑、消泡劑及水；

33、二、制備低密度水泥漿，在攪拌條件下，將水泥、微硅、微珠、懸浮劑、降失水劑、緩凝劑、減阻劑、消泡劑加入到水中，繼續(xù)攪拌至均勻即得低密度水泥漿。

34、優(yōu)選地，所述步驟二中，將水泥、微硅、微珠、懸浮劑四種粉體材料混拌均勻，得混合粉體，將降失水劑、緩凝劑、減阻劑、消泡劑及水五種液體材料混合均勻，得混合液體，然后將得到混合粉體及混合液體攪拌均勻得低密度水泥漿。具體而言，將粉體混合物與液體混合物各自配置然后再一起攪拌混勻，利于配置過(guò)程中各組分均勻混合，由此配置的低密度水泥漿下灰速度快，適用性好。

35、綜上所述，本發(fā)明的方法有益技術(shù)效果為：該制作方法簡(jiǎn)單，獲得低密度水泥漿下灰快（20~30s）、流變性佳（k＜0.5）、高溫下穩(wěn)定性好（上下密度差為零，游離液為零）、失水優(yōu)、抗壓強(qiáng)度發(fā)展快，固井質(zhì)量高，作業(yè)效率高。