[发明专利]一种固井水泥浆、其制备方法及用途

说明书

技术领域

本发明是关于一种固井水泥浆、其制备方法及用途。

背景技术

目前，我国未动用储量共35亿吨，70%为低压油藏，在钻井中极易发生漏失，在欠平衡钻井过程中，泥浆比重在1.0以下，水泥浆比重要求在0.95～1.10g/cm³，一些低渗（0.025～15.6md），低孔隙、低丰度、低产能的油气藏，存在多压力层系，为提高勘探的成功率，防止漏失和地层污染，降低成本，实现一次封固，要求使用超低密度水泥浆进行有效的封隔。低压易漏地层固井是钻井技术面临的难题，低压地层，由于承压能力小，固井水泥浆密度大，易压漏地层，水泥返不到预定位置，影响固井质量，严重的影响井的寿命。为了满足固井要求，选择合理的固井压差，适宜的固井水泥浆密度以及合理的施工工艺成为关键。

上世纪60年代初，在中东、苏联、美国墨西哥湾等地区已广泛成功地使用了以膨润土、硅藻土、膨胀珍珠盐、水玻璃、硅质充填物等材料配置的低密度水泥浆，用这类材料配置具有合适强度的水泥浆最低密度极限是1.318g/cm³。上世纪九十年代后期美国斯伦贝谢公司等将紧密堆积理论应用于固井水泥浆的设计中，开发了新一代低密高强水泥浆。美国哈里伯顿用该法配制的1.2g/cm³的水泥浆抗压强度可达到14MPa，且渗透率低，已在低压易漏等复杂地层固井中有着较多的应用报道。1998年用低密高强技术在北非、北海等地区固井257口。我国油气盆地多有低压层，地层漏失影响较大，给后期带来无法补救的损失。因此，对低压易漏地层固井技术的研究成为油气资源高效、经济、安全开采的前提条件和重要保障。

低密度水泥浆由于大量外掺料的掺入，致使水泥浆密度的降低、水泥浆体系稳定性差，体系分层离析；水泥浆失水量难以控制；水泥浆流变性差，泵送困难；水泥石强度发展慢，强度低，水泥浆石渗透性高，易引起腐蚀性介质的腐蚀。

目前国内所能提供的超低密度减轻材料在其强度、活性、配浆性能等方面都达不到超低密度水泥浆的配浆要求；采用泡沫水泥浆来实现超低密度水泥浆是可以实现的，但常规的泡沫水泥浆由于受井下温度和压力的影响，使实际密度与地面密度相差较大，低温下强度偏低，泡沫外加剂与其它外加剂的适应性较差而不能满足水泥浆综合性能的要求等缺点，单一的超低密度的泡沫水泥浆很难满足高强度、低渗透和井下水泥浆密度的要求，故在现有技术的基础上研究低密度高强度水泥浆体系。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种固井水泥浆，所述水泥浆初始稠度小，有利于现场混配、减小流动阻力，且高温性能稳定，稠化时间可调。

本发明的另一目的在于提供所述水泥浆在油层固井中的应用。

本发明的另一目的在于提供所述水泥浆的制备方法。

为达上述目的，一方面，本发明提供了一种固井水泥浆，所述水泥浆包括以下重量份的组分：

a．水泥65～75份，

b．减轻剂20～30份，

c．增强剂3～6份，

d．降失水剂0.3～1份，

e．早强剂2～4份，

f．缓凝剂0.6～1.0份，

g．水60～80份。

如本发明具体实施方案所述的水泥浆，本发明优选所述减轻剂为空心微珠。

如本发明具体实施方案所述的水泥浆，本发明优选所述空心微珠中含有以下重量百分比的成分：58%SiO₂，35%Al₂O₃，3.4%Fe₂O₃，2.0%CaO，1.6%MgO。

本发明的空心微珠成分为一种铁氧体化合物，是将二氧化硅、三氧化二铝、石灰、氧化镁、三氧化二铁的铁氧体化合物原料配好后送入温度180-200℃的喷雾干燥器的进风口，经过出口温度120-150℃后收集到收集器中，收集到粉料，然后进入节能炉的上段温度400-600℃，粉料经过下降落入温度115-150℃的回收器中，即得到。

常规低密度水泥浆体系是以G级水泥和漂珠为基本材料，而本发明空心微珠其壳体主要由硅铝玻璃体质组成，能与水泥水化产物Ca（OH）₂和矿物中的CaSO₄作用，生成具有胶凝特性的产物，从而有利于水泥石强度的发展和渗透率的降低。

如本发明具体实施方案所述的水泥浆，本发明优选所述空心微珠，颗粒粒径为56～360μm，密度为0.80g/cm³。