本發(fā)明涉及油田化學技術領域，特別涉及一種納米基低密度水泥漿。
背景技術：
隨著石油勘探開發(fā)的進程，越來越多的遇到低壓地層、薄弱地層等容易發(fā)生漏失的地層；而低密度水泥漿體系正是伴隨著這些復雜情況的處理而逐漸發(fā)展和完善起來的。由于人們對固井質(zhì)量的要求不斷提高，低密度水泥漿的性能越來越受到重視。目前通過大量研究，已形成多種較為成熟的低密度水泥漿體系，主要包括需水型低密度水泥漿、空心漂珠、微珠低密度水泥漿、泡沫低密度水泥漿等。其中，需水型低密度水泥漿配制密度受限、性能欠佳；空心漂珠、微珠體系容易受壓破碎使體系密度升高，很難滿足高壓深井窄密度窗口要求，一些高耐壓微珠雖耐壓較高但成本很高；泡沫水泥漿中施工工藝相對復雜，且容易受溫度、壓力等影響。
另外，面臨國際油價持續(xù)低迷，勘探開發(fā)成本逐漸壓縮，低成本成為各大油田公司未來一段時間乃至長期的重要發(fā)展戰(zhàn)略。目前許多低密度水泥漿由于成本較高而受到限制，在降低成本情況下性能往往又較差，成本與性能之間存在很難調(diào)和的矛盾。因此，開發(fā)一套成本較低綜合性能良好的低密度水泥漿具有重要意義。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種納米基低密度水泥漿，降低了低密度水泥漿的成本，同時可保證水泥漿具有良好的綜合性能，能夠滿足低壓易漏、窄密度窗口固井需求。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種納米基低密度水泥漿，按重量份計，所述水泥漿組成如下：g級水泥100份，納米粉體材料5～20份，海泡石10～50份，超細水泥5～20份，人造空心微珠0～30份，減阻劑1～5份，粉體降失水劑3～7份，緩凝劑0～3份，水90～260份。
進一步地，所述粉體納米材料選自納米氧化硅、納米氧化鋁、納米氧化鋅中的一種或幾種。
進一步地，所述納米氧化硅、納米氧化鋁、納米氧化鋅的重量比為50～60∶10～20∶25～30。
進一步地，所述納米粉體材料的細度為50～70nm。
進一步地，所述海泡石的粒度為40～60μm；所述超細水泥的粒度為5～10μm。
進一步地，所述人造空心微珠粒度為20～50μm。
進一步地，所述人造空心微珠的抗壓強度在80mpa以上。
進一步地，所述減阻劑為氨基磺酸鹽。
進一步地，所述粉體降失水劑為2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸類聚合物。
進一步地，所述緩凝劑為有機磷酸鹽類。
本發(fā)明實施例中的一個或多個技術方案，至少具有如下技術效果或優(yōu)點：
(1)本發(fā)明實施例提供的納米基低密度水泥漿，將納米材料引入到低密度水泥漿中，利用其特殊的尺寸和表面效應，從而明顯提高水泥漿的綜合性能；
(2)本發(fā)明實施例提供的納米基低密度水泥漿，將納米材料與其他不同粒徑的材料有機結合在一起，使水泥漿體系在較大水灰比下，仍保持較高的強度和極好的穩(wěn)定性；
(3)本發(fā)明實施例提供的納米基低密度水泥漿，通過水和高性能人造空心微珠復合減輕，從而在保證水泥漿極高耐壓性能的同時，明顯降低水泥漿的成本。
具體實施方式
本發(fā)明實施例提供一種納米基低密度水泥漿，降低了低密度水泥漿的成本，同時可保證水泥漿具有良好的綜合性能，能夠滿足低壓易漏、窄密度窗口固井需求，可用于低壓易漏井、窄密度窗口固井以及欠平衡鉆井配套固井等。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例總體思路如下：
本發(fā)明提供了一種納米基低密度水泥漿，按重量份計，所述水泥漿組成如下：g級水泥100份，納米粉體材料5～20份，海泡石10～50份，超細水泥5～20份，人造空心微珠0～30份，減阻劑1～5份，粉體降失水劑3～7份，緩凝劑0～3份，水90～260份。
通過以上內(nèi)容可以看出，本發(fā)明實施例通過將納米粉體材料引入低密度水泥漿中，并與其它組分按一定配比進行復配，使各組分間發(fā)生相互協(xié)同作用，從而使水泥漿在高水灰比下仍具有較高的強度和穩(wěn)定性；通過水和人造空心微珠復合減輕，從而在保證水泥漿極高耐壓性能的同時，降低水泥漿的成本。
為了更好的理解上述技術方案，下面通過具體實施例對本發(fā)明技術方案做詳細的說明，應當理解本發(fā)明實施例以及實施例中的具體特征是對本發(fā)明技術方案的詳細的說明，而不是對本發(fā)明技術方案的限定，在不沖突的情況下，本發(fā)明實施例以及實施例中的技術特征可以相互結合。
本發(fā)明實施例提供了一種納米基低密度水泥漿，按重量份計，所述水泥漿組成如下：g級水泥100份，納米粉體材料5～20份，海泡石10～50份，超細水泥5～20份，人造空心微珠0～30份，減阻劑1～5份，粉體降失水劑3～7份，緩凝劑0～3份，水90～260份。
本發(fā)明實施例中，所述低密度水泥漿的密度范圍為1.25-1.60g/cm3。
本發(fā)明實施例中，所述粉體納米材料選自納米氧化硅、納米氧化鋁、納米氧化鋅中的一種或幾種。具體而言，當選用其中兩種或兩種以上納米材料時，納米氧化硅、納米氧化鋁、納米氧化鋅的重量比為50～60∶10～20∶25～30。此重量比可充分發(fā)揮不同納米材料間的作用，最大限度的提高水泥漿的強度、穩(wěn)定性及耐壓性能等。
優(yōu)選的，所述納米粉體材料的細度為50～70nm。所述海泡石的粒度為40～60μm。所述超細水泥的粒度為5～10μm。所述人造空心微珠粒度為20～50μm。本發(fā)明通過分別控制納米粉體材料、海泡石、超細水泥、人造空心微珠的細度或粒度，可實現(xiàn)更好的顆粒級配，不同粒度的組分能夠充分進行填充，從而得到成本低、耐壓能力強、強度高、穩(wěn)定性良好的低密度水泥漿。
為了保證水泥漿具有高耐壓性，本發(fā)明實施例要求所選用的人造空心微珠的抗壓強度在80mpa以上。
本發(fā)明實施例中，所述減阻劑為氨基磺酸鹽。
本發(fā)明實施例中，所述粉體降失水劑為2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(amps)類聚合物。作為進一步的優(yōu)選，在具體實施例過程中可選用商品型號為bcf-200s、bcg-200s的amps類聚合物。
本發(fā)明實施例中，所述緩凝劑為有機磷酸鹽類。作為進一步的優(yōu)選，在具體實施例過程中可選用商品型號為bxr-200l的緩凝劑。
為了使本領域所屬技術人員能夠進一步的了解本發(fā)明實施例的方案，下面將基于本發(fā)明實施例所介紹的方案對其進行詳細介紹。
實施例1
稱取100重量份的g級水泥，17重量份的納米粉體材料，50重量份的海泡石，20重量份的超細水泥，26重量份的高性能人造空心微珠，5重量份的減阻劑，7重量份的粉體降失水劑，237重量份的水，再加入一定量緩凝劑，按照gb19139-2012《油井水泥試驗方法》中規(guī)定的水泥漿制備方法配制1.25g/cm3納米基低密度水泥漿。本實施例中納米粉體材料為納米氧化硅。
按照gb/t19139-2012《油井水泥試驗方法》中規(guī)定的試驗方法對水泥漿性能進行評價，實驗結果如表1。
表1不同條件下1.25g/cm3納米基低密度水泥漿評價結果
實施例2
稱取100重量份的g級水泥，10重量份的納米粉體材料，35重量份的海泡石，15重量份的超細水泥，12重量份的高性能人造空心微珠，3重量份的減阻劑，5重量份的粉體降失水劑，146重量份的水，再加入一定量緩凝劑，按照gb19139-2012《油井水泥試驗方法》中規(guī)定的水泥漿制備方法配制1.40g/cm3納米基低密度水泥漿。本實施例中納米粉體材料為重量比為55∶15的納米氧化硅和納米氧化鋁的混合物。
按照gb/t19139-2012《油井水泥試驗方法》中規(guī)定的試驗方法對水泥漿性能進行評價，實驗結果如表2。
表2不同條件下1.40g/cm3納米基低密度水泥漿評價結果
實施例3
稱取100重量份的g級水泥，10重量份的納米粉體材料，30重量份的海泡石，15重量份的超細水泥，1重量份的減阻劑，6重量份的粉體降失水劑，150重量份的水，再加入一定量緩凝劑，按照gb19139-2012《油井水泥試驗方法》中規(guī)定的水泥漿制備方法配制1.50g/cm3納米基低密度水泥漿。本實施例中納米粉體材料為重量比為50∶20∶30的納米氧化硅、納米氧化鋁和納米氧化鋅的混合物。
按照gb/t19139-2012《油井水泥試驗方法》中規(guī)定的試驗方法對水泥漿性能進行評價，實驗結果如表3。
表3不同條件下1.50g/cm3納米基低密度水泥漿評價結果
實施例4
稱取100重量份的g級水泥，5重量份的納米粉體材料，10重量份的海泡石，5重量份的超細水泥，1重量份的減阻劑，4重量份的粉體降失水劑，95重量份的水，再加入一定量緩凝劑，按照gb19139-2012《油井水泥試驗方法》中規(guī)定的水泥漿制備方法配制1.60g/cm3納米基低密度水泥漿。本實施例中納米粉體材料為重量比為60∶15∶25的納米氧化硅、納米氧化鋁和納米氧化鋅的混合物。
按照gb/t19139-2012《油井水泥試驗方法》中規(guī)定的試驗方法對水泥漿性能進行評價，實驗結果如表4。
表4不同條件下1.60g/cm3納米基低密度水泥漿評價結果
需要說明的是，實施例1-4中納米粉體材料的細度為50～70nm；海泡石的粒度為40～60μm；超細水泥的粒度為5～10μm；人造空心微珠粒度為20～50μm。
以上實驗證明，本發(fā)明實施例的納米基低密度水泥漿，在高水灰比下，仍具有很高的強度和極好的穩(wěn)定性，且由于水量的增加可大大降低空心微珠的加量，使體系在降低成本的同時具有高的耐壓能力，從而可很好的滿足固井現(xiàn)場需求。
最后所應說明的是，以上具體實施方式僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管參照實例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。