[发明专利]一种固井用早强泡沫水泥浆

说明书

本发明公开了一种固井用早强泡沫水泥浆，其组分及质量配比为：硫铝酸盐水泥100份、发泡剂4～12份、稳泡剂2～7份、缓凝剂1～3份、降失水剂3～5份，水30～40份。本发明的泡沫水泥浆密度在0.55～1.40g/cm3可调，并且低温强度发展快，可用于井底温度为4～25℃的油气井固井施工。

技术领域

本发明涉及石油钻井工程领域，特别涉及低温易漏地层固井用早强泡沫水泥浆。

背景技术

泡沫水泥浆是采用直接在水泥浆中充气的方法降低水泥浆密度，即以气体作为减轻剂达到降低密度的目的。1978年，美国S.Yamada等人试验并第一次成功地制造出油井用泡沫水泥。八十年代，泡沫水泥的固井技术有了很大发展。研究人员改进了泡沫发生器，并严格选择表面活性剂作为稳泡剂，使气体以互相分离的均匀气泡的形式稳定分散于整个体系中，制造出性能优良的泡沫水泥浆。

前苏联、美国、加拿大等地的油田以及一些海上油田，多次应用泡沫水泥固井，成功率较高。我国新疆也成功的应用了泡沫水泥的固井技术。泡沫水泥浆为平衡压力固井、保护地层提供了条件，而且是典型的可压缩体系，为克服“失重”现象发生，以及超长封固段固井提供了可能。

随着石油资源的勘探开发的不断拓展，目前勘探区域已经向深海及寒冷地区发展。深海固井时，表层温度低、地层疏松，易发生漏失、浅层窜流等问题，而泡沫水泥浆具有良好的防漏、防窜的能力，同时具有可压缩性的特点，有利于保持水泥环的完整性，因此国外深水表层固井广泛采用了泡沫水泥浆技术。目前的泡沫水泥浆主要有机械发泡和化学发泡两种方法。国外主要采用机械发泡方法，机械充气泡沫水泥浆需要设备多，工艺复杂，需精心设计和计算机自动控制，不适当的设计和控制将导致泡沫不稳定而造成严重后果。

在文章“适用于长庆油田固井的超低密度泡沫水泥浆”(《钻井液与完井液》1997年05期)研究了化学发泡水泥浆，开发了发泡剂FCA、FCB和稳泡剂FCF，采用以漂珠水泥浆为基浆，加入FCA和FCB产生氮气，进一步降低水泥浆密度，加入稳泡剂FCF提高泡沫稳定性，配成超低密度泡沫水泥浆，使水泥浆密度可降至1.20g/cm3。

在专利CN103525387中公开了一种化学发泡水泥浆体系，其发泡剂1为含有氯、氧、溴或氮的阴离子基团与含有钾、钠、铵、镁、锂、钙或铝组成了阳离子基团组成的易溶于水的化合物，发泡剂2为含氮物质配制的溶液，可为氯化铵、盐酸羟胺、乙二胺等。该发明的化学充氮泡沫水泥浆密度在0.80～1.50g/cm3可调，可用于10～95℃范围油气井固井作业。

以上的化学发泡水泥浆均采用油井水泥配制基浆，而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，导致固井质量差，不能适应低温尤其深水表层固井要求。

发明内容

本发明所要解决是针对采用油井水泥配制的泡沫水泥在低温下强度发展缓慢的问题，提供一种满足低温易漏地层固井要求的早强泡沫水泥浆。

本发明采用的技术方案是：

一种固井用早强泡沫水泥浆，组分及质量配比为：硫铝酸盐水泥100份、发泡剂4～12份、稳泡剂2～7份、缓凝剂1～3份、降失水剂3～5份，水30～40份。

进一步地，所述发泡剂由发泡剂A和发泡剂B组成，其中发泡剂A为2～6份，发泡剂B为2～6份；所述的发泡剂A是由氯酸钾、氯酸钠、高氯酸钠、氯酸钙、硝酸钙、硝酸钠和硝酸钾中的一种或几种组合，所述发泡剂B是由氯化铵、盐酸羟胺、亚硝酸铵、甲酰胺、硫酸铵和乙酰胺中的一种或几种组合所配成质量百分浓度为40～60％的溶液。