水泥浆及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种水泥浆及其制备方法，属于油田固井技术领域。本发明专利技术实施例提供的水泥浆，通过添加加重剂，增加该水泥浆的密度，制备出高密度水泥浆。制备降失水剂时，通过添加链类单体，提高该降失水剂在该水泥浆中的分散性能；通过添加润滑剂，降低该水泥浆各组分之间的内聚力以及摩擦力；通过添加表面活性剂，降低该水泥浆的粘度；通过添加链类单体、润滑剂和表面活性剂均能改善含盐高密度水泥浆的流变性能。因此，本发明专利技术实施例不仅可以制备含盐高密度水泥浆，并且制备的含盐高密度水泥浆具有良好的流变性能，符合盐膏层窄安全密度窗口固井施工要求，从而实现在压稳盐膏层的同时，避免压漏盐膏层，保障固井施工安全，提高固井质量。质量。质量。

【技术实现步骤摘要】
水泥浆及其制备方法


[0001]本专利技术涉及油田固井
特别涉及一种水泥浆及其制备方法。

技术介绍

[0002]我国许多油田区块存在着盐膏层，盐膏层为含有氯化钠和其它水溶性无机盐的地层。盐膏层一般埋藏较深，压力较高，盐膏层中存在着高压盐水层，容易发生井涌、井喷等事故，因此，在固井作业时需要采用高密度的水泥浆来压稳盐膏层。同时盐膏层之间又存在薄弱层，固井时，水泥浆的动态当量密度过高时，又容易压漏盐膏层，水泥浆漏失进入盐膏层和除盐膏层之外的其他层，不仅影响固井施工安全，还会污染盐膏层和其他层。因此，在对盐膏层固井作业时，需要制备出符合盐膏层窄安全密度窗口固井施工要求的含盐高密度水泥浆。其中，水泥浆的动态当量密度与水泥浆的静液柱压力和流动阻力有关，水泥浆的密度确定后，其静液柱压力就确定了。此时，动态当量密度主要取决于水泥浆的流动阻力，流动阻力越大，动态当量密度越高。
[0003]相关技术中，水泥浆的制备原料主要包括水泥、加重剂、缓凝剂、消泡剂、降失水剂、减阻剂、悬浮剂和水。在制备水泥浆时，主要通过加重剂增加水泥浆的密度，通过降失水剂降低水泥浆的失水量。
[0004]而在固井作业过程中，通过含盐高密度水泥浆压稳盐膏层的同时，还需避免含盐高密度水泥浆压漏盐膏层。而含盐高密度水泥浆，其固相含量一般较高，液相含量一般较少，因此，液固比低，流变性能较差；并且，相关技术中所用的降失水剂一般为聚合物类降失水剂，该聚合物类降失水剂在水泥浆中的分散性较差，加入含盐高密度水泥浆中，也会导致含盐高密度水泥浆的流变性能变差，流动阻力变大，动态当量密度增加，对盐膏层的压力增大。在固井作业时可能会压漏盐膏层，导致固井施工的安全性低，固井质量差。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例提供了一种水泥浆及其制备方法，能够改善含盐高密度水泥浆的流变性能，提高固井施工的安全性和固井质量。具体技术方案如下：
[0006]一方面，本专利技术实施例提供了一种水泥浆，所述水泥浆包括以下重量份数的各组分：
[0007]100重量份的水泥、5～7.5重量份的降失水剂、35～40重量份的硅粉、3重量份的微硅、105～180重量份的加重剂、7重量份的盐、3～4重量份的缓凝剂、0.2重量份的消泡剂以及56～62重量份的水；
[0008]其中，所述降失水剂包括以下重量份数的各组分：
[0009]100重量份的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、0.1～0.5重量份的链类单体、1～3重量份的润滑剂、1～3重量份的表面活性剂、3～5重量份的环状单体、8～10重量份的酰胺类单体、1～3重量份的羧酸类单体以及300～400重量份的水；
[0010]所述缓凝剂为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸/对苯乙烯磺酸钠/衣康酸三元聚合物，
用于延长所述水泥浆的凝结时间，避免所述水泥浆在泵送过程中出现凝结；
[0011]所述水泥浆为盐膏层固井作业所用的水泥浆；
[0012]所述链类单体用于提高所述降失水剂在所述水泥浆中的分散性能，所述润滑剂用于降低所述水泥浆的各组分之间的内聚力及摩擦力，提高所述水泥浆的流变性能，所述表面活性剂用于降低所述水泥浆的粘度，提高所述水泥浆的流变性能。
[0013]在一种可能的实现方式中，所述链类单体为第一烯丙基聚乙二醇和第二烯丙基聚乙二醇中的至少一种；
[0014]所述第一烯丙基聚乙二醇中聚乙二醇的相对分子量为2100；
[0015]所述第二烯丙基聚乙二醇中聚乙二醇的相对分子量为2400。
[0016]在另一种可能的实现方式中，所述润滑剂为滑石粉和石墨中的至少一种。
[0017]在另一种可能的实现方式中，所述表面活性剂为十二烷基二甲基苄基溴化铵和十二烷基苯磺酸钠中的至少一种。
[0018]在另一种可能的实现方式中，所述环状单体为N-乙烯基吡咯烷酮和N-乙烯己内酰胺中的至少一种。
[0019]在另一种可能的实现方式中，所述酰胺类单体为N,N-二甲基丙烯酰胺和丙烯酰胺中的至少一种；
[0020]所述羧酸类单体为衣康酸、马来酸酐和丙烯酸中的至少一种。
[0021]在另一种可能的实现方式中，所述降失水剂的制备方法包括：
[0022]按照各组分的重量份数，向反应器中依次加入水、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、环状单体、酰胺类单体、羧酸类单体、链类单体、润滑剂和表面活性剂，得到反应液；
[0023]在200转/分钟的速度下搅拌，待所述各组分均溶解后，将所述反应液的氢离子浓度指数pH调节至7～9，将所述反应液的温度升高至50～60℃；
[0024]向所述反应液中加入引发剂，反应2～3小时，冷却至室温，得到所述降失水剂。
[0025]在另一种可能的实现方式中，所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、偶氮二异丁脒盐酸盐和偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐中的至少一种。
[0026]在另一种可能的实现方式中，所述水泥为G级油井水泥；
[0027]所述硅粉和所述微硅中二氧化硅的含量均大于98％；
[0028]所述硅粉的平均粒径为74μm；
[0029]所述微硅的平均粒径为0.1～0.3μm，其中，不少于80％的微硅的粒径小于1μm。
[0030]在另一种可能的实现方式中，所述加重剂为铁矿粉和锰矿粉中的至少一种；
[0031]所述消泡剂为磷酸三丁酯和白油中的至少一种。
[0032]另一方面，提供了一种水泥浆的制备方法，所述制备方法包括：
[0033]按照各组分的重量份数，向搅拌器中加入盐、缓凝剂、降失水剂和水，在4000转/分钟的速度下搅拌均匀后，加入消泡剂；
[0034]向混合器中加入将水泥、硅粉、微硅和加重剂，在所述混合器中混合均匀，得到混合物；
[0035]将所述混合物加入所述搅拌器中，15秒内加完所述混合物，在12000转/分钟的速度下搅拌35秒，得到所述水泥浆。
[0036]本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
[0037]本专利技术实施例提供的水泥浆，通过添加加重剂，可以增加该水泥浆的密度，制备高密度水泥浆；通过添加缓凝剂，可以延长该水泥浆的凝结时间，避免该水泥浆在泵送过程中出现凝结。制备降失水剂时，通过添加链类单体，提高该降失水剂在该水泥浆中的分散性能；通过添加润滑剂，降低该水泥浆各组分之间的内聚力及摩擦力；通过添加表面活性剂，降低该水泥浆的粘度，提高该水泥浆的流变性能；通过添加链类单体、润滑剂和表面活性剂均能改善含盐高密度水泥浆的流变性能。因此，本专利技术实施例不仅可以制备含盐高密度水泥浆，并且制备的含盐高密度水泥浆具有良好的流变性能，符合盐膏层窄窄安全密度窗口固井施工要求，从而实现在压稳盐膏层的同时，避免压漏盐膏层，保障固井施工安全，提高固井质量。
附图说明
[0038]图1是本专利技术实施例1提供的一种水泥浆在150℃、80MPa下的稠化曲线图；
[0039]图2是本专利技术实施例2提供的一种水泥浆在150℃、80MPa下的稠化曲线本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水泥浆，其特征在于，所述水泥浆包括以下重量份数的各组分：100重量份的水泥、5～7.5重量份的降失水剂、35～40重量份的硅粉、3重量份的微硅、105～180重量份的加重剂、7重量份的盐、3～4重量份的缓凝剂、0.2重量份的消泡剂以及56～62重量份的水；其中，所述降失水剂包括以下重量份数的各组分：100重量份的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、0.1～0.5重量份的链类单体、1～3重量份的润滑剂、1～3重量份的表面活性剂、3～5重量份的环状单体、8～10重量份的酰胺类单体、1～3重量份的羧酸类单体以及300～400重量份的水；所述缓凝剂为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸/对苯乙烯磺酸钠/衣康酸三元聚合物，用于延长所述水泥浆的凝结时间，避免所述水泥浆在泵送过程中出现凝结；所述水泥浆为盐膏层固井作业所用的水泥浆；所述链类单体用于提高所述降失水剂在所述水泥浆中的分散性能，所述润滑剂用于降低所述水泥浆的各组分之间的内聚力及摩擦力，提高所述水泥浆的流变性能，所述表面活性剂用于降低所述水泥浆的粘度，提高所述水泥浆的流变性能。2.根据权利要求1所述的水泥浆，其特征在于，所述链类单体为第一烯丙基聚乙二醇和第二烯丙基聚乙二醇中的至少一种；所述第一烯丙基聚乙二醇中聚乙二醇的相对分子量为2100；所述第二烯丙基聚乙二醇中聚乙二醇的相对分子量为2400。3.根据权利要求1所述的水泥浆，其特征在于，所述润滑剂为滑石粉和石墨中的至少一种。4.根据权利要求1所述的水泥浆，其特征在于，所述表面活性剂为十二烷基二甲基苄基溴化铵和十二烷基苯磺酸钠中的至少一种。5.根据权利要求1所述的水泥浆，其特征在于，所述环状单体为N-乙烯基吡咯烷酮和N-乙烯己内酰胺中的至少一种。6.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹双，曾建国，王建瑶，邹建龙，赵宝辉，孙富全，夏元博，谢飞燕，杨昆鹏，
申请(专利权)人：中国石油集团海洋工程有限公司天津中油渤星工程科技有限公司，
类型：发明
国别省市：