[发明专利]一种固井作业用低密度水泥浆和固井作业用水泥组合物

说明书

本发明涉及一种固井作业用低密度水泥浆和固井作业用水泥组合物，属于油井钻井工程技术领域。本发明的固井作业用低密度水泥浆，包括水和以下重量份数的组分：油井水泥70～100份、超细水泥0～30份、减轻材料35～80份、微硅15～20份；所述减轻材料包括漂珠、玻璃微珠中的至少一种。该水泥浆的各组分材料性能好、添加比例适中，通过各组分材料制得的水泥浆密度可达到1.15～1.25g/cm³，且水泥浆的稳定性高、流动性好、强度高，进而可降低固井漏失风险，提高固井质量及顶替效率。

技术领域

本发明涉及一种固井作业用低密度水泥浆和固井作业用水泥组合物，属于油井钻井工程技术领域。

背景技术

目前，国内各大油田的开发已经进入后期，各大油田都转入复杂低压油藏的开发，但是随着欠平衡钻井技术应用不断扩大，钻井和固井过程中会经常发生严重漏失。国内机构通过各种减轻材料的复合使用以及外加剂的添加配制出了低密度水泥浆并成功应用于多个油田。减轻材料主要有膨润土、火山灰、粉煤灰、漂珠等，目前油田现场应用最广的减轻材料是漂珠，但是漂珠是空心薄壳球体，在高速搅拌下会引起一定量的漂珠球体破碎，进而影响漂珠的减轻作用，使得水泥浆的密度升高，水泥石体积收缩严重。

此外，随着欠平衡钻井技术的深入应用，一般的密度范围在1.33～1.55g/cm³的低密度水泥浆越来越不能满足低破裂压力地层固井的需求。超低密度便可以解决低破裂压力地层固井的需求。目前国内外超低密度水泥浆的制备方法主要有以下两种：一种是加入密度超低、抗压强度较高的中空玻璃微球和微珠；另外一种是泡沫水泥浆，即通过机械充气或自身发气的方式往基浆中充入气体，以此来降低水泥浆的密度。但是这两种水泥浆都存在明显的弊端。玻璃微珠价格昂贵，导致固井成本大幅度提高。泡沫水泥浆密度随压力即井深变化大，尤其是在超深井中，由于地面密度与井下密度相差较大，诱发注水泥过程中薄弱地层井漏，造成固井失败。因此，目前急需研发一种成本相对较低且密度低的水泥浆。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种固井作业用低密度水泥浆，该水泥浆体系的密度较低，能够满足国内外大多数低破裂压力地层固井的需求。

本发明还提供了一种固井作业用水泥组合物，以解决现有水泥组合物和水配制而成的水泥浆体系因密度大不能满足防漏要求的问题。

为了实现上述目的，本发明的固井作业用低密度水泥浆所采用的技术方案是：

一种固井作业用低密度水泥浆，包括水和以下重量份数的组分：油井水泥70～100份、超细水泥0～30份、减轻材料35～80份、微硅15～20份；所述减轻材料包括漂珠、玻璃微珠中的至少一种。

该水泥浆的各组分材料性能好、添加比例适中，通过各组分材料制得的水泥浆密度可达到1.15～1.25g/cm³，且水泥浆的稳定性高、流动性好、强度高，进而可降低固井漏失风险，提高固井质量及顶替效率。

漂珠质轻、绝热、耐酸碱、不吸水，可以降低浆体的加水量，同一密度条件下添加有漂珠的水泥石的强度高于其它类型的水泥；玻璃微珠易润湿、易混合、易拌灰、承受力强、密闭率高，在高压下不易破碎或进水，添加有玻璃微珠的水泥石强度高，渗透率低，在高压条件下密度恒定。漂珠和玻璃微珠按照一定的配比作为减轻材料混合使用可以增强水泥浆的抗压能力和稳定性。优选的，所述减轻材料包括漂珠和玻璃微珠，漂珠和玻璃微珠的质量比为4～7:1。

所述油井水泥为G级油井水泥，所述超细水泥粒径为0.301～9.624μm。G级油井水泥是水泥浆的基础材料，其性能优越，强度大；超细水泥粒径在0.301～9.624μm，其表面积是普通水泥的2～3倍，使得水泥的利用率成倍提高，此外，超细水泥通过窄缝的能力强，有一定的堵漏效果。