油井水泥用低密度外加劑及其制備、應(yīng)用方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于油井水泥用低密度外加劑，以及該外加劑的制備方法和應(yīng)用。所述油井水泥用低密度外加劑包括粉煤灰15~35%wt、輕質(zhì)彈性粉55~80%wt、微硅5~20%wt。當(dāng)以水泥重量為100份計(jì)，將10-20份該油井水泥用低密度外加劑加入到固井水泥漿體系中時(shí)，可以有效降低油井水泥密度，解決常規(guī)低密度油井水泥漿漿體性能不穩(wěn)定，高溫高壓下水泥密度升高、稠化時(shí)間縮短等問題。
【專利說明】油井水泥用低密度外加劑及其制備、應(yīng)用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于油井固井水泥并可以降低水泥密度的外加劑，以及該外加劑的制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]目前老油區(qū)很多油藏已進(jìn)入特高含水期，油藏系統(tǒng)復(fù)雜、油層多、井段長、非均質(zhì)強(qiáng)、油水關(guān)系復(fù)雜，油井往往由于腐蝕等原因穿孔或泄漏，使得套損、套變井?dāng)?shù)量不斷增加，給油田帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
[0003]石油鉆井工程中，低壓易漏地層和地層水腐蝕嚴(yán)重的表層固井，對(duì)固井水泥漿密度的要求很高，常常需要用低密度水泥漿固井。目前常用的固井低密度水泥有漂珠水泥和泡沫水泥，但高壓下漂珠易破裂、進(jìn)水，泡沫不僅易破裂還會(huì)發(fā)生體積收縮，這些現(xiàn)象都會(huì)造成水泥漿密度升高、稠化時(shí)間縮短等問題。因此當(dāng)井深超過2500 m時(shí)，由于井底高溫高壓引起漂珠、泡沫破裂，常規(guī)低密度水泥漿會(huì)出現(xiàn)井下密度高于地面密度的情況。如果井底水泥漿密度超過1.60 g/cm3，會(huì)因?qū)Φ貙訅毫^大而打破注水泥平衡壓力和壓漏地層，給固井施工帶來一定風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)會(huì)出現(xiàn)水泥返高不足的情況，使表層套管裸露在高礦化度的地層水環(huán)境中，造成套管的腐蝕，嚴(yán)重影響油水井壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種低密度油井水泥外加劑及其該外加劑的制備和應(yīng)用方法，可以有效降低油井水泥密度，解決常規(guī)低密度油井水泥漿漿體性能不穩(wěn)定，高溫高壓下水泥密度升高、稠化時(shí)間縮短等問題。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案包括:
一種油井水泥用低密度外加劑，包含以下組分且其重量百分比為:
①粉煤灰15~35%wt ;②輕質(zhì)彈性粉55~80%wt ;③微硅5~20%wt 進(jìn)一步的優(yōu)選方案是各組分的重量百分比為:
①煤灰10~30%wt ;②輕質(zhì)彈性粉60~70%wt ;微硅5~15%wt 其中所述的輕質(zhì)彈性粉可以是改性橡膠粉或輕質(zhì)塑料粉。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案還包括上述油井水泥用低密度外加劑的制備方法是將粉煤灰、輕質(zhì)彈性粉和微硅按照所述含量放入混合機(jī)中進(jìn)行混拌均勻。
[0007]依照前述油井水泥用低密度外加劑的應(yīng)用方法是以固井用水泥漿中水泥含量為100重量份數(shù)計(jì)，將10-20份所述的油井水泥用低密度外加劑加入固井水泥漿，混合均勻。
[0008]該油井水泥用低密度外加劑應(yīng)用方法的優(yōu)選方案是:以固井用水泥漿中水泥含量為100重量份數(shù)計(jì)，將12~16份所述的油井水泥用低密度外加劑加入固井水泥漿，混合均勻。
[0009]本發(fā)明所述的低密度油井水泥外加劑，加入固井水泥漿體系后能夠有效降低水泥漿密度，流變性能等符合固井施工設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，滿足淺井和深井固井施工工程要求。并且用其配置的水泥漿漿體沉降穩(wěn)定性好，在高溫高壓下性能穩(wěn)定，可以解決低壓易漏地層固井水泥漿的漏失或地層水對(duì)表層套管的腐蝕問題，有利于保護(hù)套管，提高固井質(zhì)量，延長油井壽命，應(yīng)用廣泛的應(yīng)用價(jià)值。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0011]原料說明:試驗(yàn)所用的空心漂珠、改性橡膠粉、輕質(zhì)塑料粉、粉煤灰、微硅等材料均通過市售而得；減阻劑(Sffjz-1)、降失水劑(SWJ-4)、緩凝劑(SffH-1)等材料購于山東沃爾德油田技術(shù)有限公司，G級(jí)水泥購于山東臨朐勝維特種水泥有限公司。其中改性橡膠粉可以是浙青改性橡膠粉或酚醛樹脂改性橡膠粉等。
[0012]為了說明問題，一般要把加入該低密度油井水泥外加劑的固井水泥試樣和在相同條件下的常規(guī)低密度固井水泥試樣進(jìn)行比較。
[0013]一、低密度油井水泥外加劑的制備方法實(shí)施例 實(shí)施例1:
取30%wt粉煤灰，加入改性橡膠粉60%wt，微硅10%wt，投入雙螺旋混合機(jī)中，進(jìn)行混拌，反復(fù)混拌2小時(shí)，待均勻后即得到低密度油井水泥外加劑。
[0014]實(shí)施例2:
取25%wt粉煤灰，加入改性橡膠粉70%wt，微硅15%wt，投入雙螺旋混合機(jī)中，進(jìn)行混拌，反復(fù)混拌2小時(shí)，待均勻后即得到低密度油井水泥外加劑。
[0015]實(shí)施例3:
取30%wt粉煤灰，加入輕質(zhì)塑料粉60%wt，微硅10%wt，投入雙螺旋混合機(jī)中，進(jìn)行混拌，反復(fù)混拌2小時(shí)，待均勻后即得到低密度油井水泥外加劑。
[0016]實(shí)施例4:
取25%wt粉煤灰，加入輕質(zhì)塑料粉70%wt，微硅15%wt，投入雙螺旋混合機(jī)中，進(jìn)行混拌，反復(fù)混拌2小時(shí)，待均勻后即得到低密度油井水泥外加劑。
[0017]二、低密度油井水泥外加劑應(yīng)用例 實(shí)施例5:
固井水泥漿I號(hào)體系:G級(jí)水泥100重量份數(shù)，低密度油井水泥外加劑13.6份，減阻劑(SffJZ-1) 0.6重量份數(shù)，降失水劑(SWJ-4) 1.0重量份數(shù)，緩凝劑(SWH-1) 0.1重量份數(shù)，液固比為0.46。將I號(hào)體系進(jìn)行沉降穩(wěn)定性測(cè)試和高溫前后抗壓強(qiáng)度測(cè)試，所涉及水泥漿密度表示為P 1、水泥試塊表示為樣品I。
[0018]實(shí)施例6:
固井水泥漿2號(hào)體系:G級(jí)水泥100重量份數(shù)，低密度油井水泥外加劑15.4份，減阻劑(SffJZ-1) 0.6重量份數(shù)，降失水劑(SffJ-4) 1.0重量份數(shù)，緩凝劑(SffH-1) 0.1重量份數(shù)，液固比為0.46。將2號(hào)體系進(jìn)行沉降穩(wěn)定性測(cè)試和高溫前后抗壓強(qiáng)度測(cè)試，所涉及水泥漿密度表示為P 2、水泥試塊表示為樣品2。
[0019]比較例:
固井水泥漿O號(hào)體系(比較體 系):G級(jí)水泥100重量份數(shù)，空心漂珠25重量份數(shù)，減阻劑(SWJZ-1) 0.6重量份數(shù)，降失水劑(SWJ-4) 1.0重量份數(shù)，緩凝劑(SWH-1) 0.1重量份數(shù)，液固比為0.46。將O號(hào)體系進(jìn)行沉降穩(wěn)定性測(cè)試和高溫前后抗壓強(qiáng)度測(cè)試，所涉及水泥漿密度表示為水泥試塊表示為樣品O。
[0020]三、水泥漿性能評(píng)價(jià)
本發(fā)明所述的水泥漿性能評(píng)價(jià)包含以下步驟:
(1)按照API標(biāo)準(zhǔn)10制作水泥漿，在70°C下靜置24h，測(cè)量上、中、下漿體密度，評(píng)價(jià)水泥漿的沉降穩(wěn)定性；
(2)按照API標(biāo)準(zhǔn)10制作水泥漿，在70°C下常壓稠化20min，攪拌下倒入抗壓強(qiáng)度養(yǎng)護(hù)
模；
(3)在70°CX0.1MPa條件下養(yǎng)護(hù)48h后，測(cè)試凝固后的水泥石抗壓強(qiáng)度。
[0021](4)在120°C X40MPa條件下，進(jìn)行增壓稠化試驗(yàn)。
[0022]下面結(jié)合表1對(duì)加入水泥漿低密度油井水泥外加劑的水泥漿的沉降穩(wěn)定性進(jìn)行說明。
[0023]表1為I號(hào)、2號(hào)和O號(hào)水泥漿體系的沉降穩(wěn)定性測(cè)試結(jié)果，從表1中可以看出，靜置24 h后，I號(hào)和2號(hào)水泥漿體系的漿體密度未出現(xiàn)任何差異，穩(wěn)定性能良好；而O號(hào)水泥漿體系因?yàn)闈{體發(fā)生沉降，上、中、下密度明顯發(fā)生了變化，不利于現(xiàn)場(chǎng)安全施工。
[0024]表2為I號(hào)、2號(hào)和O號(hào)水泥漿體系增壓稠化測(cè)試結(jié)果和制備的水泥石試塊樣品1、2、0的抗壓強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果。由表2中實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，樣品1、樣品2水泥石和樣品O水泥石力學(xué)性能相當(dāng)，但120°C X40MPa條件下，O號(hào)水泥漿體系漿體50min就發(fā)生了稠化，說明常規(guī)的漂珠低密度水泥漿體系在高溫高壓下漂珠發(fā)生破裂，影響了漿體的稠化性能；I號(hào)、2號(hào)水泥漿體系漿體稠化時(shí)間達(dá)到了 2h以上，說明加入本發(fā)明所述低密度油井水泥外加劑的低密度水泥漿在高溫高壓下漿體性能穩(wěn)定，未發(fā)生稠化時(shí)間縮短現(xiàn)象，不但滿足了淺井施工還滿足了深井的固井施工要求。
[0025]表1低密度水泥漿靜置密度對(duì)比
【權(quán)利要求】
1.一種油井水泥用低密度外加劑，其特征在于包含的組分及其重量百分比為: 1)粉煤灰15~35%wt 2)輕質(zhì)彈性粉55~80%wt 3)微硅5~20%wt。
2.按照權(quán)利要求1所述的油井水泥用低密度外加劑，其特征在于各組分的重量百分比為: 1)粉煤灰10~30%wt 2)輕質(zhì)彈性粉6(T70%wt 3)微硅5~15%wt。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的油井水泥用低密度外加劑，其特征在于所述的輕質(zhì)彈性粉是改性橡膠粉或輕質(zhì)塑料粉。
4.權(quán)利要求1或2所述的油井水泥用低密度外加劑的制備方法，其特征在于:將粉煤灰、輕質(zhì)彈性粉和微硅按照所述含量放入混合機(jī)中進(jìn)行混拌均勻。
5.按照權(quán)利要求 1或2所述的油井水泥用低密度外加劑的應(yīng)用方法，其特征在于:以固井用水泥漿中水泥含量為100重量份數(shù)計(jì)，將10-20份所述的油井水泥用低密度外加劑加入固井水泥漿，混合均勻。
6.按照權(quán)利要求5所述的油井水泥用低密度外加劑的應(yīng)用方法，其特征在于:以固井用水泥漿中水泥含量為100重量份數(shù)計(jì)，將12~16份所述的油井水泥用低密度外加劑加入固井水泥漿，混合均勻。
【文檔編號(hào)】C09K8/473GK103571446SQ201210252892
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2012年7月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月20日
【發(fā)明者】彭志剛, 齊志剛, 何蘇榮, 王紹先, 高輝, 王毅, 曹會(huì)蓮, 魏緒偉, 曹成章, 邵茹, 苗勇 申請(qǐng)人:中國石油化工股份有限公司, 中國石化集團(tuán)勝利石油管理局鉆井工藝研究院