[发明专利]一种固井用低水化热低密度水泥浆体系及其制备方法和用途

说明书

本发明提供了一种固井用低水化热低密度水泥浆体系及其制备方法和用途，该低水化热低密度水泥浆体系，按重量份数计，包括以下组份：低热硅酸盐水泥60～70份；复合减轻材料30～40份；降失水剂2～3份；缓凝剂0～0.15份；增强剂0～1.5份；水70～85份。本发明所配制的低水化热低密度水泥浆体系，具有较宽的温度使用范围：40‑85℃，适中的密度使用范围：1.25‑1.45g/cm³；对比同条件下G级水泥低密度体系，具备更长的稠化时间(延长40‑80min)，更高的24/48h凝固强度(提高15‑30％)。同时给配方体系性能调整，留出了合理的单向调整空间，解决了现有体系中”缓凝剂”与”增强剂”同时使用的矛盾和难题，同时又大量降低外加剂的使用量。

技术领域

本发明属于固井技术领域，具体涉及一种固井用低水化热低密度水泥浆体系及其制备方法和用途。

背景技术

固井注水泥施工就是向井筒中的地层和套管之间注入水泥浆，待水泥浆凝固之后起到分隔不同压力的地层以及支撑保护套管的作用；良好的固井质量是保证油气井寿命，提高采收率以及合理开发油气田的关键技术之一。随着钻井技术进步，固井遭遇到的深井、超深井、特殊井、疑难井越来越多，为了解决一系列特殊问题，不断地创造出多种固井用特种水泥浆体系。

在长庆油、气井固井中，为缩短建井周期，普遍采用”一次上返”封固，低密度浆体需从井口的套管内注入井底，再由井底套管和地层间的环空被顶替返至井口，需要耐受”井口—井底—井口”的较大温度差变化；为了确保施工安全及固井质量，低密度浆体必须在井筒下部封固产层的尾浆段凝固后，才能后续稠化凝固，普遍设计采用缓凝剂来延长低密度浆体的稠化凝固时间，设计温度条件采用井底温度，但低密度体系通过井底后又返至井筒中上部，实际上长时间处于低于设计温度的状态，实际稠化凝固时间普遍长于设计时间；长时间的缓凝，给井筒上部的活跃地层流体留出了较大的侵、窜伤害水泥环固时间窗口，影响固井质量；只有再向体系中添加各类早强、促凝剂，加快凝固闭口时间，减轻侵窜伤害；添加的早强、速凝类外加剂会明显的缩短简体稠化凝固时间长度，影响施工安全和目的层段的压稳。

上述体系设计中存在明显的矛盾，给低密度体系的现场性能调整造成困难，影响固井质量。想要从根本上解决问题，必须更深入的研究水泥组分构成，增加既能满足固井施工时间又能快速胶结凝固的组分，降低不符合设计要求的组分；降低使用外加剂调整体系性能的难度，降低设计及现场施工风险，从根本上解决低密度体系的质量提高难题。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种低热硅酸盐水泥，该低热硅酸盐水泥具有放热速率低、高后期强度和抗侵蚀性能好等特性，保证后期凝固强度满足行标要求。

本发明的第二目的在于提供一种包括上述低热硅酸盐水泥的固井用低水化热低密度水泥浆体系，解决现有低密度水泥浆体系的缺陷，同时减少外加剂加量，提高油气井固井质量及生产效益。

本发明的第三目的在于提供一种上述固井用低水化热低密度水泥浆体系的制备方法。

本发明的第四目的在于提供一种上述固井用低水化热低密度水泥浆体系在油气井固井作业中的应用。

为了实现本发明的上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种固井用低水化热低密度水泥浆体系，该低水化热低密度水泥浆体系，按重量份数计，包括以下组份：

一种固井用低水化热低密度水泥浆体系，该低水化热低密度水泥浆体系，按重量份数计，包括以下组份：

作为进一步优选的技术方案，所述低热硅酸盐水泥，包括如下质量百分比的矿物组份：硅酸三钙28％～33％；硅酸二钙42％～48％；铝酸三钙0～3％；铁铝酸四钙15％～17％；氧化钙3～4％；余量为混杂矿物成分。