一種水平井水泥漿的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于水平井固井領(lǐng)域，尤其設(shè)計(jì)一種水平井水泥漿。
【背景技術(shù)】
[0002] 油水平井通常指的是井斜角在86°以上的定向井，其井身軌跡不僅在油氣層中穿 行一定的長(zhǎng)度，而且還增加了與油氣儲(chǔ)層之間的接觸面積，改變了泄油面積、降低了油氣的 流速與壓力，是低滲透油氣田開(kāi)發(fā)增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的有效措施和主要手段。
[0003] 二十世紀(jì)90年代以來(lái)，世界水平井鉆井技術(shù)快速推廣和普及，成為提高油田勘探 開(kāi)發(fā)綜合效益的重要途徑。1990年國(guó)外鉆成水平井1290 口，是1989年的5. 2倍；1995年 鉆成水平井2590 口，又比1990年增加1倍以上。目前，國(guó)際上水平井鉆井技術(shù)已日臻成熟 和完善，隨著不同的地面條件、地下油層狀況與勘探開(kāi)發(fā)要求，應(yīng)用地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)、旋轉(zhuǎn)導(dǎo) 向鉆井系統(tǒng)已鉆成了多種多樣的水平井。
[0004] 我國(guó)是發(fā)展水平井鉆井技術(shù)最早的幾個(gè)國(guó)家之一，二十世紀(jì)60年代中期在四川 打成了磨3井和巴24井兩口水平井，但限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平，未取得應(yīng)有的效益。二十世 紀(jì)90年代后，中國(guó)石油企業(yè)在"八五"期間組織了大規(guī)模攻關(guān)，取得了重大成果，把我國(guó)水 平井鉆井技術(shù)向前推進(jìn)了一大步，不僅能夠鉆常規(guī)的水平井，而且能夠鉆階梯式水平井、水 平分支井、分支水平井等高難度的水平井。薄油層階梯式水平井，油層平均厚〇. 6米，最薄 0. 4m。
[0005] 隨著水平井開(kāi)發(fā)的不斷深入，對(duì)水平井固井技術(shù)提出了更高的要求，水平井固井 時(shí)，需解決套管下入問(wèn)題、居中及清除巖肩床、水泥漿失水及析水等問(wèn)題。在水平井段，因 重力作用，套管總趨向于緊貼井眼下側(cè)而形成窄邊環(huán)空，導(dǎo)致在注替水泥漿過(guò)程中井眼下 側(cè)的泥餅及鉆井液頂替效率較低，易形成竄槽，影響固井質(zhì)量。另外，若水平井段的水泥漿 存在析水，產(chǎn)生的析水易聚積于井眼上側(cè)，形成一條水帶而影響固井質(zhì)量。這條水帶在水平 井開(kāi)采過(guò)程中，將為分層開(kāi)采防水及防砂造成較大困難。水平井固井時(shí)水泥漿的失水需控 制得更低，大量文獻(xiàn)介紹水泥漿失水應(yīng)控制在50ml以內(nèi)，這樣有利于提高水平井的固井質(zhì) 量。
[0006] 鉆井過(guò)程中巖肩床的存在是必然的，這不僅影響鉆井施工的安全，也影響固井質(zhì) 量。在固井前的井眼準(zhǔn)備階段，必須將巖肩床清除干凈。結(jié)合地層特點(diǎn)及技術(shù)能力，采取在 大斜度及水平井段，每鉆井50-60m短起下一次，通過(guò)鉆具的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，破壞巖肩床，并 大排量洗井，排出巖肩，提高鉆井液動(dòng)塑比，增強(qiáng)其懸浮、攜砂能力，比普通直井或斜井要提 高30- 50%。頻繁短起下鉆還有利于井壁光滑，為以后下套管創(chuàng)造條件。因?yàn)橹亓ψ饔茫?在水平段鉆井過(guò)程中，鉆肩將沉積在井眼下側(cè)并累積成較厚的假泥餅形成巖肩床，若不清 除干凈，則在封固后，這條巖肩床也將為油、氣、水竄提供通道，為水平井的分層開(kāi)采留下較 大隱患，嚴(yán)重的導(dǎo)致水平井工程報(bào)廢。
[0007] 目前通常實(shí)用的常規(guī)水泥韌性差，不能發(fā)生彈性塑變，不能夠更好的抵抗固井后 期的射孔和壓裂作業(yè)，不能夠保持了水泥環(huán)的完整性，另外，水平井固井水泥漿體系的穩(wěn)定 性差，不能使水泥漿體系中的水泥顆粒能夠有效均勻分散而不沉降，從而防止水平段水泥 漿在高邊形成通道，進(jìn)而阻止了水平段的流體之間的互竄等問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種穩(wěn)定的水泥漿，零析水、低失水；形成的水泥石 不收縮，且具有一定的膨脹率；良好的水泥石力學(xué)性能，表現(xiàn)出優(yōu)異的韌性。水泥石抗折 強(qiáng)度高，脆度系數(shù)小，韌度系數(shù)增大，水泥石楊氏模量減小，泊松比增大，水泥石彎曲半徑減 小，三軸應(yīng)力應(yīng)變曲線表現(xiàn)出良好的彈塑性；防竄能力的提高?？s短稠化時(shí)間，減少地層流 體入侵到水泥漿內(nèi)部的時(shí)間和竄流量；漿體均勻穩(wěn)定，流動(dòng)性好，有助于減小環(huán)空流動(dòng)阻 力，提高頂替效率的水平井水泥漿。
[0009] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案，一種水平井水泥漿，一包括以下組成 成份：水泥+增韌劑GZR+GFC膨脹劑+GH緩凝劑，所述的各成份的重量百分比為，增韌劑 GZR0. 5% -2. 5%，GFC 膨脹劑 1 % -3%，GH 緩凝劑 0? 04% -0? 08%，其余的為水泥。
[0010] 還包括GSJ降失水劑和USZ分散劑，所述的GSJ降失水劑所占的重量百分比是 0.2% -0.4%，所述USZ分散劑所占的重量百分比是0.04% -0.08%。
[0011] 所述的GZR增韌劑是由彈性顆粒材料、防斷裂材料和防滲材料組成，所述的彈性 顆粒材料、防斷裂材料和防滲材料是按照20:1. 5:1. 5比例混合而成。
[0012] 所述的膨脹劑是按照以下成份的重量百分比組成氯化鈉1.2%、硫代硫酸鈉 1.5%、拉開(kāi)粉8乂0.3%、減水劑見(jiàn)0.4%、氯化銨0.8%、鋁粉0.005%、鐵粉95%。
[0013] 所述的GH緩凝劑是蔗糖、葡萄糖、木質(zhì)磺酸鈣鹽或鈉鹽、羧甲基纖維素鈉、羧乙基 纖維素一種或二種以上的混合物。
[0014] 所述的GSJ降失水劑羧甲基維生素或羥乙基維生素或羧甲基羥乙基維生素。
[0015] 所述的水泥+增韌劑GZR+GFC膨脹劑+GH緩凝劑各組份的重量百分比是增韌劑 GZR2. 0% +GFC膨脹劑2% +GH緩凝劑0. 06%，其余的為水泥。
[0016] 所述的GSJ降失水劑所占的重量百分比是0.3%，所述USZ分散劑所占的重量百分 比是0. 06%。
[0017] 本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0018] ①穩(wěn)定的水泥漿體系，零析水、低失水。
[0019] ②形成的水泥石不收縮，且具有一定的膨脹率。
[0020] ③良好的水泥石力學(xué)性能，表現(xiàn)出優(yōu)異的韌性。水泥石抗折強(qiáng)度高，脆度系數(shù)小， 韌度系數(shù)增大，水泥石楊氏模量減小，泊松比增大，水泥石彎曲半徑減小，三軸應(yīng)力應(yīng)變曲 線表現(xiàn)出良好的彈塑性。
[0021] ④防竄能力的提高?？s短稠化時(shí)間，減少地層流體入侵到水泥漿內(nèi)部的時(shí)間和竄 流量。
[0022] ⑤漿體均勻穩(wěn)定，流動(dòng)性好，有助于減小環(huán)空流動(dòng)阻力，提高頂替效率。
【附圖說(shuō)明】
[0023] 圖1是本發(fā)明加量為0% GZR-1的水泥石應(yīng)力應(yīng)變曲線；
[0024] 圖2是本發(fā)明加量為1. 0% GZR-1的水泥石應(yīng)力應(yīng)變曲線；
[0025] 圖3是本發(fā)明加量為1. 5%GZR-1的水泥石應(yīng)力應(yīng)變曲線；
[0026] 圖4是本發(fā)明加量為2. 0%GZR-1的水泥石應(yīng)力應(yīng)變曲線；
[0027] 圖5是本發(fā)明膨脹劑加量與凈線性膨脹率的關(guān)系；
[0028] 圖6是本發(fā)明中"晶體"膨脹劑的膨脹率與時(shí)間的關(guān)系；
[0029] 圖7是本發(fā)明微膨脹防竄水泥漿體系55°C稠化時(shí)間曲線；
[0030]圖8是本發(fā)明微膨脹防竄水泥漿體系60°C稠化時(shí)間曲線；
[0031]圖9是本發(fā)明韌性防竄水泥漿防竄性能評(píng)價(jià)曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 下面實(shí)施例進(jìn)一步對(duì)一種水平井水泥漿進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
[0033] 實(shí)施例1
[0034] 所示的一種水平井水泥漿，包括以下組成成份：水泥+增韌劑GZR+GFC膨脹劑+GH 緩凝劑，所述的各成份的重量百分比為，增韌劑GZR0. 5% -2.5%，GFC膨脹劑1% -3%， GH緩凝劑0. 04% -0. 08%，其余的為水泥。還包括GSJ降失水劑和USZ分散劑，所述的 GSJ降失水劑所占的重量百分比是0. 2% -0.4%，所述USZ分散劑所占的重量百分比是 0. 04% -0. 08%。采用本配方，對(duì)本水泥漿做出如下性能評(píng)價(jià)
[0035] 1、韌性評(píng)價(jià)：
[0036] 表1韌性防竄水泥漿體系常規(guī)性能評(píng)價(jià)：
[0037]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種水平井水泥漿，其特征在于，包括以下組成成份：水泥+增韌劑GZR+GFC膨脹劑 +GH緩凝劑，所述的各成份的重量百分比為，增韌劑GZRO. 5% -2. 5%，GFC膨脹劑1% -3%， GH緩凝劑0. 04% -0. 08%，其余的為水泥。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水平井水泥漿，其特征在于，還包括GSJ降失水劑和USZ 分散劑，所述的GSJ降失水劑所占的重量百分比是0. 2 % -0. 4 %，所述USZ分散劑所占的重 量百分比是〇· 04 % -0· 08 %。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水平井水泥漿，其特征在于，所述的GZR增韌劑是由彈性 顆粒材料、防斷裂材料和防滲材料組成，所述的彈性顆粒材料、防斷裂材料和防滲材料是按 照20:1. 5:1. 5比例混合而成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水平井水泥漿，其特征在于，所述的膨脹劑是按照 以下成份的重量百分比組成氯化鈉1. 2%、硫代硫酸鈉1. 5%、拉開(kāi)粉BX 0. 3%、減水劑 JN0. 4 %、氯化銨 0· 8 %、鋁粉 0· 005 %、鐵粉 95 %。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水平井水泥漿，其特征在于，所述的GH緩凝劑是蔗糖、葡 萄糖、木質(zhì)磺酸鈣鹽或鈉鹽、羧甲基纖維素鈉、羧乙基纖維素一種或二種以上的混合物。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種水平井水泥漿，其特征在于，所述的GSJ降失水劑羧甲基 維生素或羥乙基維生素或羧甲基羥乙基維生素。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水平井水泥漿，其特征在于，所述的水泥+增韌劑GZR+GFC 膨脹劑+GH緩凝劑各組份的重量百分比是增韌劑GZR2. 0% +GFC膨脹劑2% +GH緩凝劑 0.06%，其余的為水泥。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的水平井水泥漿，其特征在于，所述的GSJ降失水劑所占的重量 百分比是0. 3 %，所述USZ分散劑所占的重量百分比是0. 06 %。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種水平井水泥漿，一包括以下組成成份：水泥+增韌劑GZR+GFC膨脹劑+GH緩凝劑，所述的各成份的重量百分比為，增韌劑GZR0.5％-2.5％，GFC膨脹劑1％-3％，GH緩凝劑0.04％-0.08％，其余的為水泥，零析水、低失水；形成的水泥石不收縮，且具有一定的膨脹率；良好的水泥石力學(xué)性能，表現(xiàn)出優(yōu)異的韌性。水泥石抗折強(qiáng)度高，脆度系數(shù)小，韌度系數(shù)增大，水泥石楊氏模量減小，泊松比增大，水泥石彎曲半徑減小，三軸應(yīng)力應(yīng)變曲線表現(xiàn)出良好的彈塑性；防竄能力的提高?？s短稠化時(shí)間，減少地層流體入侵到水泥漿內(nèi)部的時(shí)間和竄流量；漿體均勻穩(wěn)定，流動(dòng)性好，有助于減小環(huán)空流動(dòng)阻力，提高頂替效率的水平井水泥漿。
【IPC分類】C09K8-467
【公開(kāi)號(hào)】CN104650836
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410814124
【發(fā)明人】王大權(quán), 馮文革, 蔣敏, 竇虎清
【申請(qǐng)人】中國(guó)石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司長(zhǎng)慶固井公司
【公開(kāi)日】2015年5月27日
【申請(qǐng)日】2014年12月22日