[发明专利]一种煤层气固井用低温早强低密度水泥浆体系

说明书

本发明公开了一种煤层气固井用低温早强低密度水泥浆体系，该水泥浆体系包括的原料组分及其重量含量如下：油井水泥：430份；矿渣粉：430份；粉煤灰：140份；漂珠：0～140份；降失水剂：28～32份；早强剂：10～12份；膨胀剂：4～6份；分散剂：10～12份；缓凝剂：6～8份；水：600～920份。本申请通过将油井水泥与矿渣粉、粉煤灰、漂珠等按比例混合，并添加确定量的降失水剂、早强剂、膨胀剂、分散剂和缓凝剂等水泥浆外加剂，从而改善了水泥浆体系的强度、流变性和密度等性能，制作出一种综合性能更加的水泥浆体系，可以满足煤层气开采中固井施工及开采中低温、早强、低密度的要求。

技术领域

本发明涉及煤层气固井技术领域，特别涉及一种煤层气固井用低温早强低密度水泥浆体系。

背景技术

煤层气的开发是油气开采的重要组成部分，因此，与煤层气开采配套的固井技术也需要不断发展完善，水泥浆作为固井技术中最重要的一部分，其性能能否满足固井施工要求、后期开采要求等，对水泥浆的综合性能提出了更高的要求。其中，水泥外加剂的作用就是改善水泥浆性能，使之能适应煤层气地层的固井施工。

对煤层气井而言，煤层既是气源岩，又是储集岩。煤层气井在储气机理、孔渗性能、气井的产气机理和产量动态等方面与天然气井有明显区别。煤层气地层具有疏松易坍塌的特点，针对底层要求应采用合适的低密度水泥浆体系，减轻剂的加入，可调节水泥浆体系的密度，但是，目前减轻剂的加入对体系的整体性能产生影响，选择合适的减轻剂将成为体系构建的关键。

同时，煤层气固井的低温环境条件，将导致水泥水化速率降低，水泥浆的凝结时间变长并且水泥石的抗压强度发展缓慢，环空水泥石无法在短时间达到足够的剪切应力以支撑套管重量，对水泥浆的早期强度提出了更高的要求。

此外，在固井作业中作业时间长，水泥浆经过的地层环境复杂且恶劣，要保证水泥浆注替到位，必须保证水泥浆具有足够的泵送时间，这是注水泥作业成功的最基本前提，因此其流变性以及凝固时间也有更高的要求。

因此，随着近年来油田煤层气数量的逐年增加，同时建设方对固井质量要求的越来越高，煤层气固井质量问题越来越明显。为了进一步稳固固井市场，开展煤层气固井配套工艺技术研究，尤其是水泥浆体系研究，已经成为迫切需要解决的问题。

发明内容

鉴于现有技术煤层气固井技术对水泥浆性能有更高要求的问题，提出了本发明的一种煤层气固井用低温早强低密度水泥浆体系，以便克服上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种煤层气固井用低温早强低密度水泥浆体系，该水泥浆体系包括的原料组分及其重量含量如下：油井水泥：430份；矿渣粉：430份；粉煤灰：140 份；漂珠：0～140份；降失水剂：28～32份；早强剂：10～12份；膨胀剂： 4～6份；分散剂：10～12份；缓凝剂：6～8份；水：600～920份。

可选地，所述油井水泥为油井G级水泥。

可选地，所述矿渣粉中，无机物的含量大于30％，粒径范围为1～10μ m。

可选地，所述粉煤灰包括如下氧化物：SiO₂、Al₂O₃、FeO、Fe₂O₃、CaO 和TiO₂，所述粉煤灰的堆积密度为0.53～1.26g/cm³，粒径范围为5～50μm。

可选地，所述漂珠包括：氧化硅、氧化铝、氧化铁、氧化镁、氧化钙、三氧化硫、二氧化钛、氧化钠和氧化钾，所述漂珠的堆积密度为0.7g/cm³，粒径范围为20～100μm。