一种水平井固井膨胀水泥浆及其制备方法技术

一种水平井固井膨胀水泥浆及其制备方法，属于油气井固井注水泥技术领域。水泥100份，高温稳定剂30-45份，高温膨胀剂1-10份，悬浮剂0-3份，降滤失剂4-10份，分散剂0-2份，缓凝剂0-5份，水40-50份，消泡剂0.2份；水泥是满足API规范的油井G级水泥；高温稳定剂为微硅、纯度大于98%的二氧化硅粉末中的一种或两种混合；本发明专利技术的优点是经过室内研制和测试，该水泥浆体系综合性能优良，水泥石在高温下具有良好的沉降稳定性和微膨胀特性。满足高温超高温水平井或大斜度固井要求，具有现场操作可行性。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】，属于油气井固井注水泥
。水泥100份，高温稳定剂30-45份，高温膨胀剂1-10份，悬浮剂0-3份，降滤失剂4-10份，分散剂0-2份，缓凝剂0-5份，水40-50份，消泡剂0.2份；水泥是满足API规范的油井G级水泥；高温稳定剂为微硅、纯度大于98%的二氧化硅粉末中的一种或两种混合；本专利技术的优点是经过室内研制和测试，该水泥浆体系综合性能优良，水泥石在高温下具有良好的沉降稳定性和微膨胀特性。满足高温超高温水平井或大斜度固井要求，具有现场操作可行性。【专利说明】
本专利技术涉及，属于油气井固井注水泥技 术领域。
技术介绍
作业主要目的是对套管外环形空间进行有效封隔，防止油气井钻井、增产作业和 生产过程中的地层流体窜流，为套管提供有效支撑和保护，减小和缓和地层围岩对套管的 作用，改善套管的受力状况、延长油气井寿命、保证油气生产的正常进行。 在高温深井水平井固井中，水泥浆或因部分外加剂在高温下失效而使水泥浆颗粒 沉降，产生自由水，形成高边水带；或因高温下水泥石体积收缩，环空产生微间隙，给高压气 体上窜提供了通道，造成环空气窜。目前，水泥浆在高温凝结过程中的沉降问题及凝结水泥 石体积收缩引发的固井质量问题，在国内外固井界均尚未得到很好解决。主要体现在常温 下能产生悬浮作用的外加剂在高温下降解失去悬浮作用，水泥浆沉降在水平段中形成高边 水带，在中低温下对水泥石产生微膨胀的膨胀剂在在温度超过ll〇°C时膨胀效果不明显或 者失去作用，在高温深井固井中使用受到限制。另外，水泥中加入这些成分的膨胀剂后，使 水泥环与套管界面处晶体体积分数增加，使原本薄弱的界面胶结质量更差，不能提高界面 胶结质量。并且这些物质的加入，增加水泥石抗压强度的同时，也使水泥石弹性模量增加， 水泥石变脆，对后期生产作业产生不良影响。 解决水泥浆体在高温下的沉降问题以及水泥石凝固后的收缩问题，是提高固井质 量、避免油气窜的根本所在。在水泥浆中加入高温悬浮剂，使其在被泵送或替到位置之后保 持良好的沉降稳定性，在高温条件下水泥浆自由水含量为0。在水泥浆体中加入高温膨胀 齐IJ，使水泥石在凝固前产生一定量的膨胀量，此膨胀量均匀的分布在水泥浆体中。其体积膨 胀作用，也可以抑制水泥石的收缩，从而消除水泥内及水泥石与地层间形成的微裂缝，防止 地层流体窜流通道的出现以及由于水泥收缩引起了固井质量诸多问题。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种水平井固井膨胀水泥浆及其制备方 法。满足高温深井水平井固井、修井、挤水泥及水泥封堵作业要求。 本专利技术所要解决的技术问题是提供一种水平井固井膨胀水泥浆，这种固井水泥浆 高温下无沉降，综合性能好，使凝固后的水泥石产生微膨胀。在深、超深水平井固井中，膨胀 效果不会因为温度升高而失去作用使水泥环产生微间隙，提高水泥石胶结强度。这种高温 膨胀水泥浆能有效提高油气井固井质量，延长油气井的开采寿命。 本专利技术所要解决的技术问题还在于提供一种水平井固井膨胀水泥浆的制备方法， 该制备方法所述水泥、高温稳定剂、高温膨胀剂、悬浮剂干混至均匀，所述降失水剂、分散 齐?、缓凝剂、消泡剂和水湿混至均匀，所述干混与湿混物按照API操作规范进行混拌成水泥 浆，水泥浆配浆容易。 本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案是： -种水平井固井膨胀水泥浆，包括以下各组分及重量份数： 水泥 100 份， 高温稳定剂30-45份， 高温膨胀剂1-10份， 悬浮剂0-3份， 降滤失剂4-10份， 分散剂0-2份， 缓凝剂0-5份， 水 40-50 份， 消泡剂0.2份， 所述水泥是满足API规范的油井G级水泥； 所述高温稳定剂为微硅、纯度大于98%的二氧化硅粉末中的一种或两种混合； 所述高温膨胀剂为矾石类、MgO类、氧化钙类、氧化铁类和铝粉类中的一种或几种 复合； 所述悬浮剂为膨润土、纤维素、高分子聚合物中的一种或几种； 所述降滤失剂为高分子聚合物、纤维素类和PVA体系中的任意一种； 所述分散剂为醛酮缩合物或萘系分散剂； 所述缓凝剂为高分子聚合物类、木质素磺酸盐类、有机磷酸盐类中的一种或几 种； 所述消泡剂为聚醚类、有机硅类、聚醚改性类中任意一种；所述水优选淡水或含盐 量小于〇. 5g/L的水。 进一步的技术方案，所述高温、超高温水平井固井膨胀水泥浆的组成成分中，所述 高温膨胀剂的重量份数为1-10份。 当加入高温膨胀剂并且高温膨胀剂的重量份数为1份-10份时，对水泥浆常规性 能影响很小，能使凝固后的水泥石产生微膨胀，提高水泥石界面胶结强度，提高水泥石线性 膨胀率和体积膨胀率。 本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案还包括：一种水平井固井膨胀水泥浆 的制备方法，含有以下步骤： 称取水泥100份，高温稳定剂30-45份，高温膨胀剂1-10份，悬浮剂0-3份，降滤 失剂4-10份，分散剂0-2份，缓凝剂0-5份，水40-50份，消泡剂0. 2份； 将所述水泥、高温稳定剂、高温膨胀剂、悬浮剂干混至均匀， 所述降失水剂、分散剂、缓凝剂、消泡剂和水湿混至均匀， 干混与湿混物通过按照API操作规范进行混拌成水泥浆。 综上所述，本专利技术与现有技术相比，具有如下优点： 1、本专利技术制备得到的固井水泥浆抗高温性能好。在高温深水平井固井施工作业 中，具备良好的工程性能。高温下无沉降，稠化时间可调，抗压强度高，综合性能好，同时凝 固后的水泥石还具有适量的膨胀率，可有效提高较高水泥浆与套管和地层界面胶结质量。 2、本专利技术通过添加高温膨胀剂产生足够大的塑性膨胀及后期体积膨胀。膨胀量随 养护温度的升高和养护龄期的延长而增大，在三围压力受限状态下能显著改善水泥石的抗 压强度和胶结强度。水泥浆在一定的温度压力下，有适量的线性膨胀率和体积膨胀率，因此 具有较好的层间密封性能。 3、本专利技术高温膨胀剂加入水泥中，配浆容易；成本较低且能够均匀的分散在水泥 浆中，与其他外加剂配伍性好，水泥浆性能稳定。在高温下不会因为温度过高而失效，相对 于现有技术改善了膨胀剂受温度限制的问题，同时相对其他膨胀水泥体系层间密封作用更 强，且价格低廉，成本较低。 本专利技术的优点是经过室内研制和测试，该水泥浆体系综合性能优良，水泥石在高 温下具有良好的沉降稳定性和微膨胀特性。满足高温超高温水平井或大斜度固井要求，具 有现场操作可行性。 【具体实施方式】 显然，本领域技术人员基于本专利技术的宗旨所做的许多修改和变化属于本专利技术的保 护范围。 实施例1 : ， 针对目如水平井钻井固井趋向深井、超深井，固井面临商温和超商温，对固井水泥 浆性能要求高，而目前很多水泥浆体系在面临高温和超高温条件下，存在沉降稳定性差，水 泥石体系收缩，影响固井质量并有油气窜危险，针对目前高温超高温水平井固井面临的难 点问题，专利技术。 有添加高温膨胀剂和无添加高温膨胀剂的固井水泥浆的分别制备及性能测定 如表1所示，实施例的高温膨胀固体水泥楽，由下列重量组成的原料混合制成： 表1水泥浆基本配方 【权利要求】1. 一种水平井本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水平井固井膨胀水泥浆，其特征在于包括以下各组分及重量份数：水泥100份，高温稳定剂30‑45份，高温膨胀剂1‑10份，悬浮剂0‑3份，降滤失剂4‑10份，分散剂0‑2份，缓凝剂0‑5份，水40‑50份，消泡剂0.2份； 水泥是满足API规范的油井G级水泥； 高温稳定剂为微硅、纯度大于98%的二氧化硅粉末中的一种或两种混合； 高温膨胀剂为矾石类、MgO类、氧化钙类、氧化铁类和铝粉类中的一种或几种复合； 悬浮剂为膨润土、纤维素、高分子聚合物中的一种或几种; 降滤失剂为高分子聚合物、纤维素类和PVA体系中的任意一种； 分散剂为醛酮缩合物或萘系分散剂； 缓凝剂为高分子聚合物类、木质素磺酸盐类、有机磷酸盐类中的一种或几种; 消泡剂为聚醚类、有机硅类、聚醚改性类中任意一种。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：滕学清，余才焌，李宁，石庆，艾正青，杨向宇，文志明，邓理，盛勇，周晓红，秦宏德，刘德英，宾国成，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11