專利名稱：：高強(qiáng)度低自由水低密度油井水泥漿的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種海水直接配置的固井高強(qiáng)度低自由水低密度水泥漿。
背景技術(shù)：
：目前，渤海地區(qū)常規(guī)低密度水泥漿體系主要針對(duì)固井作業(yè)過(guò)程中遇到的以下問(wèn)題而設(shè)計(jì)1、溫度低，水泥水化慢；2、地層破裂壓力低，水泥漿易于漏失；3、淺層流的存在，易于發(fā)生壓力失控；4、氣體水合物的存在，在固井作業(yè)過(guò)程中可能產(chǎn)生水合物的釋放。常規(guī)低溫低密度水泥漿的研制成功很好的解決了渤海地區(qū)對(duì)固井的需求，但在應(yīng)用過(guò)程中該水泥漿還存在一些缺陷，如自由水偏高、強(qiáng)度偏低的現(xiàn)象。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種固井低溫高強(qiáng)度低自由水低密度水泥漿，避免了常規(guī)低溫低密度水泥漿存在的不足，可控性好，作業(yè)程序簡(jiǎn)單。本發(fā)明提供的一種高強(qiáng)度低自由水低密度水泥漿包括如下組分海水29~36%、固體低密度水泥材料61.7~68.6%、液體外加劑2.3~2.4%;其中，所述百分比為重量百分比。優(yōu)選地，所述固體低密度水泥材料的組分為油井水泥65%、減輕材料14~18%、超細(xì)水泥10~8.5%、超細(xì)礦渣9.5~7%、降失水劑1.5%;其中，所述百分比為固體低密度水泥材料組分重量百分比。優(yōu)選地，所述降失水劑包括如下組分聚乙烯醇60~90%、交聯(lián)劑1~30%、分散劑1~10%、AMPS\AM\AA(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸/丙烯酰胺/丙烯酸鈉)聚合物10~20%;其中，所述百分比為降失水劑組分重量百分比。優(yōu)選地，所述液體外加劑的組分為分散劑41~84.2%、緩凝劑0~17.4%，早強(qiáng)劑0~51.3%、消泡劑7.7~15.8%;其中，所述百分比為液體外加劑組分重量百分比。優(yōu)選地，所述油井水泥為G級(jí)水泥。優(yōu)選地，所述減輕劑為空心漂珠。本發(fā)明的固井低溫高強(qiáng)度低自由水低密度固井水泥漿與常規(guī)低溫低密度水泥漿相比，自由水小、強(qiáng)度高；其稠化時(shí)間更易控制，作業(yè)程序更為簡(jiǎn)單。本發(fā)明的水泥漿密度在1.50±0.02g/cm;之間，強(qiáng)度(24h、常壓、50°C)>15mpa;流動(dòng)度>24cm;自由水《1ml;適用溫度27~60。C;稠化時(shí)間100~400min可調(diào)。具體實(shí)施例方式實(shí)施例11.52g/cn^水泥漿首先制備降失水劑，按照聚乙烯醇70g、^^8^^1\^(2-丙烯酰胺基-2-曱基丙磺S臾/丙烯酰胺/丙烯酸鈉)聚合物10.0g、交聯(lián)劑15g、分散劑5g稱取各組分。制備步驟如下將聚乙烯醇倒入200ml燒杯中，再將AMPS\AM\AA(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸/丙烯酰胺/丙烯酸鈉)聚合物、交聯(lián)劑、分散劑依次倒入到燒杯中；然后攪拌20分鐘混拌均勻。所制備的混合物為降失水劑。其次，配制水泥漿用水泥漿攪拌杯量取海水290g，緩凝劑2g、分散劑10g、消泡劑1.5g配成混合水，放在瓦林?jǐn)嚢杵魃虾闼?000轉(zhuǎn)/分邊攪拌邊依次加入固體低密度水泥材料615g(其中G級(jí)油井水泥400g、減輕材料100g、超細(xì)水泥60g、超細(xì)礦渣46g、制備降失水劑9g)，配成水泥漿。上述分散劑可選擇醛酮縮合物等，緩凝劑可選擇木質(zhì)素糖類、有機(jī)酸、糖類衍生物等，減輕材料為空心漂珠。本實(shí)施例低溫高強(qiáng)度低自由水低密度水泥漿的測(cè)試結(jié)果如下表1。表l密度1.52g/cm3水泥漿稠度及稠化時(shí)間<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>0實(shí)施例21.50g/cm3水泥漿首先制備降失水劑，按照聚乙烯醇70g、AMPS\AM\AA(2-丙烯酰胺基-2-曱基丙磺酸/丙烯酰胺/丙烯酸鈉)聚合物lO.Og、交聯(lián)劑15g、分散劑5g稱取各組分。制備步驟如下將聚乙烯醇倒入200ml燒杯中，再將AMPS\AM\AA(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺S^/丙烯酰胺/丙烯酸鈉)聚合物、交聯(lián)劑、分散劑依次倒入到燒杯中；然后攪拌20分鐘混拌均勻。所制備的混合物為降失水劑。其次，按照G級(jí)油井水泥400g、海水320g、緩凝劑2g、消泡劑1.5g、降失水劑9g、分散劑8g、減輕材料100g、超細(xì)水泥60g、超細(xì)礦渣46g稱取各組分，其余實(shí)施方式同實(shí)施例l。本實(shí)施例的固井低溫高強(qiáng)低密度固井水泥漿的測(cè)試結(jié)果如下表2。表2密度1.50g/ci^水泥漿<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>實(shí)施例31.48g/cm3水泥漿首先制備降失水劑，按照聚乙烯醇70g、^^8/^1\^(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸/丙烯酰胺/丙烯酸鈉)聚合物10.0g、交聯(lián)劑15g、分散劑5g稱取各組分。制備步驟如下將聚乙烯醇倒入200ml燒杯中，再將AMPS\AM\AA(2-丙烯酰胺基-2-曱基丙磺酸/丙烯酰胺/丙烯酸鈉)聚合物、交聯(lián)劑、分散劑依次倒入到燒杯中；然后攪拌20分鐘混拌均勻。所制備的混合物為降失水劑。其次，按照G級(jí)油井水泥400g、海水340g、緩凝劑2g、消泡劑1.5g、降失水劑9g、分散劑8g、減輕材料100g、超細(xì)水泥60g、超細(xì)礦渣46g稱取各組分，其余實(shí)施方式同實(shí)施例l。本實(shí)施例的固井低溫高強(qiáng)低密度固井水泥漿的測(cè)試結(jié)果如下表3。表3_f度1.48g/cm3水泥漿<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>從上表可知，同一密度低密度水泥漿稠化時(shí)間隨著溫度的升高而減小、同一溫度隨著密度的降低而增大，同一密度強(qiáng)度隨著溫度升高而升高，同一溫度隨著密度的降低而降低，因此本套體系的應(yīng)用和現(xiàn)場(chǎng)緊密相連，其液體添加劑的加量是由現(xiàn)場(chǎng)固井條件決定的。具體方案以下實(shí)施方案選取了sg^l.52&g-1.5(^sg二1.48三個(gè)密度段，每個(gè)密度段選取了三個(gè)具有代表性的溫度段(井況參照渤海區(qū)塊特點(diǎn)而定，渤海低密度固井井深一般在1000米~2000米之間，要求稠化時(shí)間均超過(guò)200min，循環(huán)溫度在30度以下，由于強(qiáng)度和稠化時(shí)間條件限制，液體添加劑只加入早強(qiáng)劑、分散劑、消泡劑以調(diào)節(jié)其性能；循環(huán)溫度在30度以上，需加入緩凝劑調(diào)節(jié)稠化時(shí)間不加入早強(qiáng)劑)；以下實(shí)驗(yàn)中降失水劑制備方法均參照實(shí)施方案中方法進(jìn)^"。實(shí)施例41.52g/cm3水泥漿(27。C)配制水泥漿用水泥漿攪拌杯量取海水290g、早強(qiáng)劑6g、分散劑10g、消泡劑1.5g配成混合水，放在瓦林?jǐn)嚢杵魃虾闼?000轉(zhuǎn)/分邊攪拌邊依次加入固體低密度水泥材料615g(其中油井水泥400g、減輕材料100g、超細(xì)水泥60g、超細(xì)礦渣46g、降失水劑9g(同實(shí)施例1)),配成水泥漿。實(shí)施例51.52g/cm3水泥漿(35°C)配制水泥漿用水泥漿攪拌杯量取海水290g、緩凝劑2g、分散劑10g、消泡劑1.5g配成混合水，放在瓦林撹拌器上恒速4000轉(zhuǎn)/分邊攪拌邊依次加入固體低密度水泥材料615g(其中油井水泥400g、減輕材料100g、超細(xì)水泥60g、超細(xì)礦渣46g、降失水劑9g(同實(shí)施例1)),配成水泥漿。實(shí)施例61.52g/cm3水泥漿(60°C)配制水泥漿用水泥漿攪拌杯量取海水290g，緩凝劑6g、分散劑10g、消泡劑1.5g配成混合水，放在瓦林?jǐn)嚢杵魃虾闼?000轉(zhuǎn)/分邊攪拌邊依次加入固體低密度水泥材料615g(其中油井水泥400g、減輕材料100g、超細(xì)水泥60g、超細(xì)礦渣46g、制備降失水劑9g)，配成水泥漿。以上實(shí)施例4、5、6低溫高強(qiáng)度低自由水低密度水泥漿的測(cè)試結(jié)果如下表4。表4密度1.52g/cm3水泥漿_<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>實(shí)施例71.50g/cm3水泥漿(27°C)配制水泥漿用水泥漿攪拌杯量取海水320g，早強(qiáng)劑8g、分散劑10g、消泡劑1.5g配成混合水，放在瓦林?jǐn)嚢杵魃虾闼?000轉(zhuǎn)/分邊攪拌邊依次加入固體低密度水泥材料615g(其中油井水泥400g、減輕材料100g、超細(xì)水泥60g、超細(xì)礦渣46g、降失水劑9g(同實(shí)施例1))，配成水泥漿。實(shí)施例81.50g/cm3水泥漿(35°C)配制水泥漿用水泥漿攪拌杯量取海水320g，緩凝劑2g、分散劑10g、消泡劑1.5g配成混合水，放在瓦林?jǐn)嚢杵魃虾闼?000轉(zhuǎn)/分邊攪拌邊依次加入固體低密度水泥材料615g(其中油井水泥400g、減輕材料100g、超細(xì)水泥60g、超細(xì)礦渣46g、降失水劑9g(同實(shí)施例1))，配成水泥漿。實(shí)施例91.50g/cm3水泥漿(60°C)配制水泥漿用水泥漿攪拌杯量取海水320g,緩凝劑6g、分散劑8g、消泡劑1.5g配成混合水，放在瓦林?jǐn)嚢杵魃虾闼?000轉(zhuǎn)/分邊攪拌邊依次加入固體低密度水泥材料615g(其中油井水泥400g、減輕材料100g、超細(xì)水泥60g、超細(xì)礦渣46g、降失水劑9g(同實(shí)施例1)),配成水泥漿。以上實(shí)施例7、8、9低溫高強(qiáng)度低自由水低密度水泥漿的測(cè)試結(jié)果如下表5。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>實(shí)施例101.48g/cm3水泥漿(27°C)配制水泥漿用水泥漿攪拌杯量取海水340g，早強(qiáng)劑10g、分散劑10g、消泡劑1.5g配成混合水，放在瓦林?jǐn)嚢杵魃虾闼?000轉(zhuǎn)/分邊攪拌邊依次加入固體低密度水泥材料615g(其中油井水泥400g、減輕材料100g、超細(xì)水泥60g、超細(xì)礦渣46g、降失水劑9g(同實(shí)施例1)),配成水泥漿。實(shí)施例111.48g/cm3水泥漿(35°C)配制水泥漿用水泥漿攪拌杯量取海水340g,緩凝劑2g、分散劑10g、消泡劑1.5g配成混合水，放在瓦林?jǐn)嚢杵魃虾闼?000轉(zhuǎn)/分邊攪拌邊依次加入固體低密度水泥材料615g(其中油井水泥400g、減輕材料100g、超細(xì)水泥60g、超細(xì)礦渣46g、降失水劑9g(同實(shí)施例1)),配成水泥漿。實(shí)施例121.48g/cm3水泥漿(60°C)配制水泥漿用水泥漿攪拌杯量取海水340g，緩凝劑5g、分散劑8g、消泡劑1.5g配成混合水，放在瓦林?jǐn)嚢杵魃虾闼?000轉(zhuǎn)/分邊攪拌邊依次加入固體低密度水泥材料615g(其中油井水泥400g、減輕材料100g、超細(xì)水泥60g、超細(xì)礦渣46g、降失水劑9g(同實(shí)施例1))，配成水泥漿。以上實(shí)施例IO、11、12低溫高強(qiáng)度低自由水低密度水泥漿的測(cè)試結(jié)果如下表6。表6密度1.48g/cm3水泥漿<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>該水泥漿不僅有較高的低溫強(qiáng)度，且自由水均很小，而且注水泥作業(yè)不需要特殊設(shè)備，常規(guī)固井設(shè)備即可完成作業(yè)；其稠化時(shí)間可根據(jù)作業(yè)要求進(jìn)行調(diào)節(jié)，更易控制，作業(yè)程序更為簡(jiǎn)單。綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍因此，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。權(quán)利要求1、一種高強(qiáng)度低自由水低密度水泥漿，其特征在于，包括如下組分海水29～36％、固體低密度水泥材料61.7～68.6％、液體外加劑2.3～2.4％；其中，所述百分比為重量百分比。2、如權(quán)利要求l所述的高強(qiáng)度低自由水低密度水泥漿，其特征在于，所述固體低密度水泥材料的組分為油井水泥65%、減輕材料14~18%、超細(xì)水泥10~8.5%、超細(xì)礦渣9.5~7%、降失水劑1.5%;其中，所述百分比為重量百分比。3、如權(quán)利要求2所述的高強(qiáng)度低自由水低密度水泥漿，其特征在于，所述降失水劑包括如下組分聚乙烯醇60~90%、交聯(lián)劑1~30%、分散劑1~10%、AMPSVAMVAA聚合物10~20%;其中，所述百分比為重量百分比。4、如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度低自由水低密度水泥漿，其特征在于，所述液體外加劑的組分為分散劑41~84.2%、緩凝劑0~17.4%,早強(qiáng)劑0~51.3%、消泡劑7.7-15.8%;其中，所述百分比為重量百分比。5、如權(quán)利要求2所述的高強(qiáng)度低自由水低密度水泥漿，其特征在于，所述油井水泥為G級(jí)水泥。6、如權(quán)利要求1至5任一所述的高強(qiáng)度低自由水低密度水泥漿，其特征在于，所述輔助減輕劑為空心漂珠。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種高強(qiáng)度低自由水低密度水泥漿，包括如下組分渤海海水29～36％、固體低密度水泥材料61.7～68.6％、液體外加劑2.3～2.4％；其中，所述百分比為重量百分比。本發(fā)明的固井低溫高強(qiáng)度低自由水低密度固井水泥漿與常規(guī)低溫低密度水泥漿相比，自由水小、強(qiáng)度高；其稠化時(shí)間更易控制，作業(yè)程序更為簡(jiǎn)單。本發(fā)明的水泥漿密度在1.50±0.02g/cm³之間，強(qiáng)度(24h、常壓、50℃)≥15MPa；流動(dòng)度≥24cm；自由水≤1ml；適用溫度27～60℃；稠化時(shí)間100～400min可調(diào)。文檔編號(hào)C04B28/00GK101318799SQ20081011599公開(kāi)日2008年12月10日申請(qǐng)日期2008年7月1日優(yōu)先權(quán)日2008年7月1日發(fā)明者王云慶,蔡久能,梅袁,陳俊生,冰韓申請(qǐng)人:中國(guó)海洋石油總公司;中海油田服務(wù)股份有限公司;天津中海油服化學(xué)有限公司