油井水泥減輕劑及其制備和應(yīng)用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種油井水泥減輕劑及其制備和應(yīng)用方法。所述油井水泥減輕劑的制備配方包括（以100重量份水為基準(zhǔn)）納米氧化物40-80份、微米級二氧化硅30-60份、甲基硅醇鈉2-7份、硅酸鈉5-10份、乳膠5-10份。以水泥重量為100份計，加入所述的油井水泥減輕劑30-70份。所述減輕劑具有高承壓、低破碎率的特點，并將常規(guī)水泥漿的密度有效降到1.10g/cm3。低密度水泥漿在高壓160MPa下，具有優(yōu)良的沉降穩(wěn)定性能，并且能適用于不同的溫度，應(yīng)用范圍較廣。
【專利說明】油井水泥減輕劑及其制備和應(yīng)用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石油勘探領(lǐng)域，具體涉及一種深井低壓易漏層固井用的油井水泥減輕劑及其制備和應(yīng)用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]川東北地區(qū)的油氣勘探開發(fā)主要集中在普光、河壩、毛壩、清溪和元壩等區(qū)塊，并相繼發(fā)現(xiàn)了普光、毛壩、清溪等大型海相油氣田。這些以白云巖、灰?guī)r為主的海相地層的地質(zhì)條件復(fù)雜，構(gòu)造受力強(qiáng)烈，斷層多，縱向氣層達(dá)十多個，縱向壓力體系不一致形成多壓力系統(tǒng)，同一口井易出現(xiàn)塌、漏、涌、卡等異常情況。固井過程中往往都面臨著高壓氣層，并伴隨著嚴(yán)重的水泥漿漏失、水泥漿返高達(dá)不到設(shè)計要求的問題，以致固井質(zhì)量難以保證，因此固井時應(yīng)盡量降低水泥漿密度，并保證低密度水泥漿的高承壓性能。目前國內(nèi)外常用的水泥漿減輕劑主要有美國3M微珠、粉煤灰、漂珠等。
[0003]美國3M微珠承壓能力高，但是價格昂貴，在國內(nèi)不易加工制作；粉煤灰、漂珠的價格低廉，但是承壓能力有限，降低水泥漿密度能力有限。因此，國內(nèi)很多廠家研制開發(fā)了不同的減輕劑。但是據(jù)專利、文獻(xiàn)報道，目前市售的有效減輕劑只能將油井水泥漿的密度降低至1.2g/cm3,并且1.2g/cm3密度的水泥衆(zhòng)體系不穩(wěn)定,沉降穩(wěn)定性能差。
[0004]CN200710120029.3 “低溫低密度固井水泥漿”介紹了一種低密度固井水泥漿的配方，但是未給出減輕劑的具體成分以及減輕劑的制作方法。
[0005]CN200910131051.7 “一種制備空心陶瓷微珠的方法與裝置”介紹了制作微珠的方法。但是其制作出的微珠成珠率低、微珠在水泥漿中的承壓能力有限。
[0006]CN200910228925.0 “軟模板法制備的空心玻璃微珠及其制備方法”介紹了用軟模板法制備的空心玻璃微珠，但是該微珠無法將水泥衆(zhòng)的密度由1.9g/cm3降至1.lg/cm3。
`[0007]CN200810138749.7介紹了一種空心玻璃微珠的制備方法，該方法包括:配料，溶化，水碎，烘干，粉碎，分級，空心球化，收集，風(fēng)選。該方法主要有三方面缺點:
[0008]1、該方法利用粉碎玻璃后分選的方法控制粒徑，因此其不能精確地控制空心微珠廣品的粒徑；
[0009]2、該方法是利用熔融玻璃粉末充氣的方法得到空心球，這樣不能較好的控制空心度和壁厚，因此空心微珠產(chǎn)品的強(qiáng)度不會特別高；
[0010]3、該方法采用兩次高溫熔融加熱和兩次分選的方法，這樣既繁瑣又浪費(fèi)能量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]為解決固井水泥漿減輕劑制備現(xiàn)有技術(shù)中存在的制作工藝復(fù)雜、能耗大、微珠承壓能力低的問題，以及現(xiàn)有減輕劑不能有效降低水泥漿密度的問題。本發(fā)明針對固井施工過程中面臨的高壓易漏地層，開發(fā)出一種高承壓的油井水泥減輕劑及其制備以及應(yīng)用方法。
[0012]本發(fā)明的目的在于提供一種制備油井水泥減輕劑的方法，該方法制備的減輕劑承壓能力高、破碎率低，粒徑可控；本發(fā)明的另一目的在于提供減輕劑在油井水泥中的應(yīng)用方法，該減輕劑可以有效降低水泥漿的密度，并且能實現(xiàn)低密度水泥漿的高承壓性能。
[0013]本發(fā)明所述的油井水泥減輕劑制作工藝簡易可行，減輕劑的承壓能力高，破碎率低，并能有效的降低水泥漿的密度，滿足井下水泥漿的高承壓要求，為勘探開發(fā)和安全生產(chǎn)提供保障。
[0014]本發(fā)明提供了一種油井水泥減輕劑，以100重量份水為基準(zhǔn)，各組分的所占分?jǐn)?shù)
如下:
[0015]
【權(quán)利要求】
1.一種油井水泥減輕劑，以100重量份水為基準(zhǔn)，包含:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減輕劑，其特征在于，所述的納米氧化物粉末為納米二氧化硅、納米氧化鋁或納米氧化鈣中一種或幾種的混合物，優(yōu)選納米二氧化硅，更優(yōu)選粒徑范圍為100-300nm的納米二氧化硅。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減輕劑，其特征在于，所述的微米級二氧化硅的粒徑范圍為0.1-0.25 μ m。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的減輕劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: a)按所述含量稱取納米氧化物、微米級二氧化硅在球磨機(jī)粉碎混合； b)將步驟a)制得的混合物和所述的水、甲基硅醇鈉、硅酸鈉、膠乳按所述含量放入攪拌機(jī)中均勻混拌至少2個小時， 得到漿液； c)將上述漿液通過離心噴霧設(shè)備及100-280°C高溫干燥得到減輕劑的前驅(qū)體； d)將步驟c)制得的前軀體進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度范圍控制在3000-8000°C，得到樣品; e)將步驟d)得到的樣品用酒精浮選，取沉在酒精底部的樣品； f)將步驟f)得到的樣品用水浮選，取浮在水上面的樣品； g)將浮在水上面的樣品置于烘箱中，40-50°C烘干，即得所述減輕劑。
5.一種根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的減輕劑在油井水泥固井中的應(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，將30-70份本發(fā)明的油井水泥減輕劑加入固井水泥漿，并混合均勻。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的應(yīng)用方法，其特征在于，以重量份計按以下組分進(jìn)行混合:
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用方法，其特征在于，所述降失水劑為聚乙烯醇。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用方法，其特征在于，分散劑為磺化丙酮甲醛縮聚物。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用方法，其特征在于，緩凝劑為甲基叉2膦酸。
10.根據(jù)權(quán)利要求6-9中任一項所述的應(yīng)用方法，其特征在于，所述石英砂的粒徑74-165 μ m,所述微硅粉的粒徑為60-80 μ m。
【文檔編號】C09K8/473GK103589409SQ201210292320
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2012年8月16日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月16日
【發(fā)明者】周仕明, 汪曉靜, 范俊梅, 袁方利, 楊紅岐, 穆海朋 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油工程技術(shù)研究院, 中國科學(xué)院過程工程研究所