一种可酸溶水泥浆及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种可酸溶水泥浆及制备方法和应用，属于钻井、完井及固定作业领域。该水泥浆通过以下重量份数的组分制备得到：0.8～1.2份重烧镁砂、0.5～1.0份氯化镁、0.05～0.15份碳酸镁、0.1～0.4份碳酸钙、0.01～0.05份缓凝剂、0.03～0.06份降失水剂、0.3～0.6份水。该水泥浆，通过采用重烧镁砂、氯化镁、碳酸镁、碳酸钙与其他组分协同反应，得到可溶于酸的水化产物，以便于硬化后的水泥浆在酸液中溶解，进而便于在完井作业中，疏通射孔孔眼及裂缝内的水泥屑。通过添加降失水剂和缓凝剂并与其他组分协同反应，减少了水泥浆的失水量，减缓了水泥浆的稠化及硬化速度，进而使水泥浆具有良好的流动性。并且该水泥浆在温度高于50℃时的稠化时间长，能够满足油气井固井作业的要求。

An acid-soluble cement slurry and its preparation method and Application

The invention discloses an acid soluble cement slurry, a preparation method and application thereof, belonging to the field of drilling, completion and fixed operation. The cement slurry was prepared by the following components: 0.8-1.2 parts of calcined magnesia, 0.5-1.0 parts of magnesium chloride, 0.05-0.15 parts of magnesium carbonate, 0.1-0.4 parts of calcium carbonate, 0.01-0.05 parts of retarder, 0.03-0.06 parts of water loss reducer and 0.3-0.6 parts of water. The cement slurry can synergistically react with magnesia, magnesium chloride, magnesium carbonate, calcium carbonate and other components to obtain acid-soluble hydration products, so as to facilitate the dissolution of hardened cement slurry in acid solution, and then facilitate the dredging of cement debris in perforation hole and fracture during completion operation. By adding water loss reducer and retarder and cooperating with other components, the water loss of cement slurry is reduced, the thickening and hardening speed of cement slurry is slowed down, and the fluidity of cement slurry is improved. Moreover, the cement slurry has a long thickening time when the temperature is higher than 50 C, which can meet the requirements of oil and gas well cementing operation.

【技术实现步骤摘要】
一种可酸溶水泥浆及其制备方法和应用
本专利技术涉及钻井、完井及固定作业领域，特别涉及一种可酸溶水泥浆及其制备方法和应用。
技术介绍
在油气田固井作业中，需要在井眼和套管之间灌注流动性好的水泥浆，水泥浆在硬化后形成水泥环，并封隔地层内的油、气、水等，以避免油、气、水等进入井眼内损坏套管，还可避免井眼坍塌。在完井作业中，为了提高开采效率，可通过射孔压裂作业使井眼的壁上产生孔眼及裂缝，而孔眼及裂缝中容易残留硬化后的水泥屑，不易清除。基于上述可知，提供一种流动性好，硬化后容易被清除的水泥浆是十分必要的。现有技术提供了两种可酸溶水泥浆，第一种可酸溶水泥浆为在普通的油井水泥浆制备过程中添加可溶于酸的碳酸钙，即该水泥浆通过以下组分制备得到：硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、碳酸钙、水。第二种可酸溶水泥浆为镁氧水泥浆，镁氧水泥浆通过以下组分制备得到：氧化镁、六水氯化镁、水。在应用时，按照上述组分配制水泥浆(上述组分协同反应后形成水化产物)，并通过控制固井水泥车将水泥浆注入井眼与套管之间的环形间隙中，以起到保护井眼和套管的作用。在射孔压裂作业后，射孔孔眼及裂缝内容易被水泥屑封堵，通过向井内注入酸液，使水泥屑溶解，进而疏通射孔孔眼及裂缝，以提高油气的开采效率。专利技术人发现现有技术至少存在以下问题：现有技术提供的第一种水泥浆中，仅碳酸钙能够溶于酸，所以在经过酸洗后，残留于射孔孔眼及裂缝内的水泥屑不能完全溶解。第二种水泥浆在温度高于50℃时，易稠化并硬化，流动性变差，而油气井井内的温度为30℃～100℃，故镁氧水泥浆不能满足油气井固井作业的要求。
技术实现思路
本专利技术实施例所要解决的技术问题在于，提供了一种在温度高于50℃时，流动性好，能够满足油气井固井作业的要求，并且在水泥浆硬化后能够在酸液中完全溶解的水泥浆及其制备方法和应用。具体技术方案如下：第一方面，本专利技术实施例提供了一种可酸溶水泥浆，所述水泥浆通过以下重量份数的组分制备得到：0.8～1.2份重烧镁砂、0.5～1.0份氯化镁、0.05～0.15份碳酸镁、0.1～0.4份碳酸钙、0.01～0.05份缓凝剂、0.03～0.06份降失水剂、0.3～0.6份水。具体地，作为优选，用于制备所述水泥浆的组分还包括：0.005～0.01重量份超细二氧化硅、0.01～0.04重量份磷酸铵、0.01～0.05重量份三聚磷酸钠。具体地，作为优选，所述超细二氧化硅的粒度为2～9μm。具体地，作为优选，所述水泥浆通过以下重量份数的组分制备得到：1份所述重烧镁砂、0.6～0.8份所述氯化镁、0.08～0.12份所述碳酸镁、0.2～0.3份所述碳酸钙、0.02～0.04份所述缓凝剂、0.04～0.05份所述降失水剂、0.006～0.008份所述超细二氧化硅、0.02～0.03份所述磷酸铵、0.02～0.03份所述三聚磷酸钠、0.4～0.5份所述水。具体地，作为优选，所述重烧镁砂通过将天然菱镁石置于高温竖窑内，并在1400～1800℃下煅烧得到。具体地，作为优选，所述缓凝剂为有机磷酸/马来酸酐共聚物。具体地，作为优选，所述降失水剂为丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸/聚乙烯吡咯烷酮共聚物。具体地，作为优选，所述丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸/聚乙烯吡咯烷酮共聚物通过以下方法制备得到：在催化作用下，使50～75重量份的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、10～20重量份的丙烯酸、10～30重量份的聚乙烯吡咯烷酮进行共聚反应，得到所述丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸/聚乙烯吡咯烷酮共聚物。第二方面，本专利技术实施例提供了所述的可酸溶水泥浆的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：按照各组分的重量份数，在第一配料罐中加入水、氯化镁、缓凝剂、降失水剂、以及可选的三聚磷酸钠，搅拌得到混合溶液。在第二配料罐中加入重烧镁砂、碳酸镁、碳酸钙、以及可选的超细二氧化硅和磷酸铵，搅拌得到干混料。在第三配液罐中，使所述混合溶液与所述干混料搅拌反应，得到所述水泥浆。第三方面，本专利技术实施例提供了所述的可酸溶水泥浆在钻井作业、固井作业、以及完井作业中的应用。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本专利技术实施例提供的可酸溶水泥浆，通过采用重烧镁砂、氯化镁、碳酸镁、碳酸钙与其他组分协同反应，得到可溶于酸的水化产物，以便于硬化后的水泥浆在酸液中溶解，进而便于在完井作业中，疏通射孔孔眼及裂缝内的水泥屑。通过添加降失水剂和缓凝剂并与其他组分协同反应，减少了水泥浆的失水量，减缓了水泥浆的稠化及硬化速度，进而使水泥浆具有良好的流动性。并且该水泥浆在温度高于50℃时的稠化时间长，能够满足油气井固井作业的要求。具体实施方式除非另有定义，本专利技术实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。第一方面，本专利技术实施例提供了一种可酸溶水泥浆，该水泥浆通过以下重量份数的组分制备得到：0.8～1.2份重烧镁砂、0.5～1.0份氯化镁、0.05～0.15份碳酸镁、0.1～0.4份碳酸钙、0.01～0.05份缓凝剂、0.03～0.06份降失水剂、0.3～0.6份水。本专利技术实施例提供的可酸溶水泥浆，通过采用重烧镁砂、氯化镁、碳酸镁、碳酸钙与其他组分协同反应，得到可溶于酸的水化产物，以便于硬化后的水泥浆在酸液中溶解，进而便于在完井作业中，疏通射孔孔眼及裂缝内的水泥屑。通过添加降失水剂和缓凝剂并与其他组分协同反应，减少了水泥浆的失水量，减缓了水泥浆的稠化及硬化速度，进而使水泥浆具有良好的流动性。并且该水泥浆在温度高于50℃时的稠化时间长，能够满足油气井固井作业的要求。具体地，重烧镁砂的重量份数可以为0.8份、0.9份、1.0份、1.1份、1.2份等。氯化镁的重量份数可以为0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1.0份等。碳酸镁的重量份数可以为0.05份、0.07份、0.09份、0.11份、0.13份、0.15份等。碳酸钙的重量份数可以为0.1份、0.2份、0.3份、0.4份等。缓凝剂的重量份数可以为0.01份、0.02份、0.03份、0.04份、0.05份等。降失水剂的重量份数可以为0.03份、0.04份、0.05份、0.06份等。水的重量份数可以为0.3份、0.4份、0.5份、0.6份等。如此设置上述各组分的重量份数，在节省成本的前提下，制备得到在高于50℃的环境下，具有稠化时间长、流动性好的水泥浆，并且在水泥浆硬化后能够完全溶解于酸。此外，用于制备本专利技术实施例提供的水泥浆的组分还包括：0.005～0.01重量份超细二氧化硅、0.01～0.04重量份磷酸铵、0.01～0.05重量份三聚磷酸钠。例如，超细二氧化硅的重量份数可以为0.005份、0.006份、0.007份、0.008份、0.009份、0.01份等。磷酸铵的重量份数可以为0.01份、0.02份、0.03份、0.04份等。三聚磷酸钠的重量份数可以为0.01份、0.02份、0.03份、0.04份、0.05份等。添加上述重量份数的超细二氧化硅、磷酸铵、三聚磷酸钠，并与其他分组协同反应，可以使水泥浆具有优异的稳定性，并且使水泥浆在硬化后具有优异的抗老化性能和强度，以延长油气井的使用寿命。其中，在各本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可酸溶水泥浆，其特征在于，所述水泥浆通过以下重量份数的组分制备得到：0.8～1.2份重烧镁砂、0.5～1.0份氯化镁、0.05～0.15份碳酸镁、0.1～0.4份碳酸钙、0.01～0.05份缓凝剂、0.03～0.06份降失水剂、0.3～0.6份水。

【技术特征摘要】
1.一种可酸溶水泥浆，其特征在于，所述水泥浆通过以下重量份数的组分制备得到：0.8～1.2份重烧镁砂、0.5～1.0份氯化镁、0.05～0.15份碳酸镁、0.1～0.4份碳酸钙、0.01～0.05份缓凝剂、0.03～0.06份降失水剂、0.3～0.6份水。2.根据权利要求1所述的可酸溶水泥浆，其特征在于，用于制备所述水泥浆的组分还包括：0.005～0.01重量份超细二氧化硅、0.01～0.04重量份磷酸铵、0.01～0.05重量份三聚磷酸钠。3.根据权利要求2所述的可酸溶水泥浆，其特征在于，所述超细二氧化硅的粒度为2～9μm。4.根据权利要求2所述的可酸溶水泥浆，其特征在于，所述水泥浆通过以下重量份数的组分制备得到：1份所述重烧镁砂、0.6～0.8份所述氯化镁、0.08～0.12份所述碳酸镁、0.2～0.3份所述碳酸钙、0.02～0.04份所述缓凝剂、0.04～0.05份所述降失水剂、0.006～0.008份所述超细二氧化硅、0.02～0.03份所述磷酸铵、0.02～0.03份所述三聚磷酸钠、0.4～0.5份所述水。5.根据权利要求1所述的可酸溶水泥浆，其特征在于，所述重烧镁砂通过将天然菱镁石置于高温竖窑内，并在1...

【专利技术属性】
技术研发人员：席方柱，孙富全，刘爱萍，熊钰丹，邹建龙，曾建国，王翀，李鹏晓，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团公司，天津中油渤星工程科技有限公司，中国石油集团海洋工程有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11