[发明专利]一种深水低温低密早强固井水泥浆

说明书

技术领域

本发明是一种石油钻井工程领域，特别是固井注水泥技术所用的 一种深水低温低密早强固井水泥浆，用于深水低温固井。

背景技术

世界海洋石油蕴藏量约为1000多亿吨，探明储量380多亿吨； 海洋天然气储量约为140万亿立方米，已探明的储量约为40万亿立 方米。海洋平均深度为3730米，3000米～6000米水深的海域占了海 洋总面积的73.83％。但目前已探明的海洋石油储量的80％还是集中 在500米水深以内的的近大陆架区域，这说明在深水(500米-1500 米)甚至超深水(1500米以上)的海底还蕴藏着未勘探开发的丰富油气 资源。目前超过300米以上的海洋深水钻井在世界各地每年都有大量 的作业，最高的水深深度达到近3000米。

深水固井是深水油气资源勘探开发有效进行的前提条件和重要保 障，但是深水固井尤其是深水表层段固井作业相对陆地作业其地形条件 更加复杂，海底地层松软，地层破裂压力低，并容易产生流体移动。深 水固井海底地层温度低，抑制油井水泥的水化过程，且深水作业日均费 用昂贵，钻井船的日费一般在22～30万美元之间。一般情况下海底的温 度很低，只有4℃左右，延缓了水泥的水化，影响了水泥抗压强度的发 展，不能有效抵御流体的侵入并保证后续作业的顺利进行。表层地层孔 隙压力和破裂压力之间“窗口”狭窄，地层易压漏，要求在固井时使用 低密度水泥浆，密度在1.32～1.56g/cm³之间，这给水泥浆的性能提出 了更高的要求。海水中富含氯盐和多种高价金属例子，会对固井水泥产 生腐蚀，破坏其长期性能。因此，要求固井水泥具有较高的耐久性和良 好的综合性能。

深水低温固井对水泥浆的基本性能要求是：①水泥浆密度低；② 低温下较短的过渡时间和优良的抗压强度；③好的水泥浆完整性；④ 水泥浆与套管和地层的密封和胶结等长期性能好；⑤顶替效率高。

目前，国内刚开始对深水固井水泥浆进行研究，国外的深水固井 水泥浆主要有：①充气水泥浆技术，如EP1123907，②高铝水泥浆体 系，如US6244343、US6060535，③PSD水泥浆技术，采用常规G级 油井水泥与超细颗粒材料配合形成紧密堆积，如Schlunberger的 US6656265。

存在的主要问题：高铝水泥体系在抗压强度发展方面有优势，但 对温度敏感性强，对污染物敏感，水化放热过快；充气水泥浆技术复 杂，成本高；采用G级油井水泥在低温下强度发展缓慢，静胶凝发展 慢，影响水泥浆的防窜能力，影响深水固井质量，深水固井质量影响 着深水油气井的寿命，甚至危及油气开采及平台的安全性。

发明内容

本发明的目的是：提供一种深水低温低密早强固井水泥浆，在低 温、浅层流、易漏井完成深水固井，提高固井水泥浆的适应性，提高 固井质量。开展低温低密早强水泥浆的研究，开发出在深水低温条件 具有良好综合性能低温低密早强水泥浆体系。

本发明采用的技术方案：根据各种组分在低温下水化活性不同， 在水泥中适当提高低温下反应活性高的组分，形成低温早强水泥，并 配合其他的外掺料和外加剂，配制出低密早强水泥浆。本发明的深水 低温低密早强固井水泥浆，其特征是：各组分质量份为：

低温早强水泥    100份

低温增强材料    10～30份

低密度减轻材料  10～80份

早强剂    2.5～8份

减阻剂    0.5～4份

降失水剂  2.5～8份

缓凝剂    0.1～5份

消泡剂    0.15～1.2份

水        57～95份

上述深水低温低密早强固井水泥浆中：

所述的低温早强水泥为100重量份低温早强水泥中矿物含量及重 量份为：SiO₂，3～13份；Al₂O₃，30～38份；Fe₂O₃，1～3份；CaO， 38～45份；SO₃，8～15份。