抗高温、增韧、防气窜固井水泥浆及其制备方法技术

本发明专利技术涉及石油钻井固井水泥浆技术领域，是一种抗高温、增韧、防气窜固井水泥浆及其制备方法，前者原料包括油井水泥、降失水剂、抗高温缓凝剂、增韧防窜剂、分散剂、140目石英砂、500目石英砂、膨胀剂、浆体稳定剂和水，按照颗粒级配原理在水泥浆中按照一定比例加入不同粒径的石英砂，加入其它外加剂调整水泥浆性能，得到抗高温、增韧、防气窜固井水泥浆。本发明专利技术配方简单，现场制备操作简单，产品具有良好的物理性能，在高温条件下浆体稳定性、流变性好，失水小；水化后形成的水泥石具有韧性强、弹性模量小的特性，且适用性强、稠化时间可控、成本低、水泥石高温强度衰退慢的特性，可以保证油气井水泥环的长期完整性。油气井水泥环的长期完整性。

【技术实现步骤摘要】
抗高温、增韧、防气窜固井水泥浆及其制备方法


[0001]本专利技术涉及石油钻井固井水泥浆
，是一种抗高温、增韧、防气窜固井水泥浆及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着石油勘探开发的不断深入，井深逐渐增大，地层越来越复杂，温度越来越高，油田投产方式越来越苛刻，对井筒完整性要求越来越高，投产成本控制越来越严，这对固井水泥浆提出了技术挑战。例如吐哈油田胜北区块是新开发的重点区块，但气藏埋藏深，井底静止温度达180℃，所钻井为大位移水平井，对水泥浆耐温、防窜、稳定性要求高，后期大规模体积压裂投产对水泥环完整性要求大。前期完钻的水平井固井质量差，严重影响了投产措施的实施。对于该区超深井而言，其固井作业所需要的固井水泥浆必须具备抗高温、防气窜、流变性能好、性能稳定的特性。
[0003]由于该区块为新开发区块，还没有与之配套的、适应该区块抗高温、防气窜和大位移水平井固井要求的水泥浆。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种抗高温、增韧、防气窜固井水泥浆及其制备方法，克服了上述现有技术之不足，其能提供一种抗高温达到180℃、浆体稳定性能和流变性能好、失水小、抗冲击性能和防气窜性能强的抗高温、增韧、防气窜固井水泥浆，保证油气井水泥环的长期完整性。
[0005]本专利技术的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种抗高温、增韧、防气窜固井水泥浆，原料按照重量份数计，包括油井水泥100份、降失水剂3.5份至5.0份、抗高温缓凝剂4.0份至6.0份、增韧防窜剂4.0份、分散剂1.0份至1.5份、140目石英砂30.0份至40.0份、500目石英砂10.0份、膨胀剂1.0份、浆体稳定剂2.0份和水60份。
[0006]下面是对上述专利技术技术方案之一的进一步优化或/和改进：上述井水泥为天山G级水泥。
[0007]上述降失水剂为固态的以AMPS为主体的三元聚合物。
[0008]上述抗高温缓凝剂为液态的APMS类聚合物。
[0009]上述增韧防窜剂为固态的化胶乳和有机纤维的混合物。
[0010]上述膨胀剂为晶格膨胀剂与水结合生成的氢氧化镁晶体。
[0011]上述浆体稳定剂为火电厂的附属产物微硅粉，比表面积为20m2/g至28m2/g。
[0012]上述石英砂的纯度大于98％。
[0013]上述按照下述方法制备得到：第一步，将所需量的油井水泥、降失水剂、增韧防窜剂、分散剂、石英砂、膨胀剂和浆体稳定剂干混为干粉状混合物，混拌均匀，同时将所需量的抗高温缓凝剂溶于所需量的水中，得到混合溶液；第二步，将混合溶液加入搅拌杯中，开启搅拌器，以4000
±
150r/min的速度带动搅拌杯进行转动，并在15秒内将混拌均匀的干粉状
混合物加入到搅拌杯中；第三步，切换搅拌器的转速至12000
±
150r/min，持续搅拌35s，使搅拌杯内形成混拌均匀的水泥浆液，即为抗高温、增韧、防气窜固井水泥浆。
[0014]本专利技术的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种抗高温、增韧、防气窜固井水泥浆的制备方法，按照下述方法进行：第一步，将所需量的油井水泥、降失水剂、增韧防窜剂、分散剂、石英砂、膨胀剂和浆体稳定剂干混为干粉状混合物，混拌均匀，同时将所需量的抗高温缓凝剂溶于所需量的水中，得到混合溶液；第二步，将混合溶液加入搅拌杯中，开启搅拌器，以4000
±
150r/min的速度带动搅拌杯进行转动，并在15秒内将混拌均匀的干粉状混合物加入到搅拌杯中；第三步，切换搅拌器的转速至12000
±
150r/min，持续搅拌35s，使搅拌杯内形成混拌均匀的水泥浆液，即为抗高温、增韧、防气窜固井水泥浆。
[0015]本专利技术配方简单，现场制备操作简单，产品具有良好的物理性能，在高温条件下浆体稳定性、流变性好，失水小；水化后形成的水泥石具有韧性强、弹性模量小的特性，且适用性强、稠化时间可控、成本低、水泥石高温强度衰退慢的特性，可以保证油气井水泥环的长期完整性。
附图说明
[0016]附图1为本专利技术实施例2稠化时间试验曲线图。
[0017]附图2为本专利技术实施例3稠化时间试验曲线图。
[0018]附图3为本专利技术实施例2静胶凝强度试验曲线图。
[0019]附图4为本专利技术实施例3静胶凝强度试验曲线图。
具体实施方式
[0020]本专利技术不受下述实施例的限制，可根据本专利技术的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。本专利技术中所提到各种化学试剂和化学用品如无特殊说明，均为现有技术中公知公用的化学试剂和化学用品。
[0021]下面结合实施例对本专利技术作进一步描述：实施例1：该抗高温、增韧、防气窜固井水泥浆，其特征在于原料按照重量份数计，包括油井水泥100份、降失水剂3.5份至5.0份、抗高温缓凝剂4.0份至6.0份、增韧防窜剂4.0份、分散剂1.0份至1.5份、140目石英砂30.0份至40.0份、500目石英砂10.0份、膨胀剂1.0份、浆体稳定剂2.0份和水60份。
[0022]本专利技术配方简单，使用方便，成本低：油井水泥、降失水剂、增韧防窜剂、分散剂、石英砂、膨胀剂、浆体稳定剂均为固体，可全部一次性混拌，抗高温缓凝剂在钻井队现场水罐混配即可，水泥浆性能优良，颗粒级配合理，现场其操作简单，且外加剂各组份的来源广泛，成本低廉，经济性好。得到的抗高温、增韧、防气窜固井水泥浆主要物理参数：抗高温180℃，密度为1.87g/cm至1.90g/cm3，API滤失量≤50ml，流变性能n≥0.5、K≤2, 静胶凝强度由48Pa过渡到240Pa的时间＜10min ，180℃
×
95MPa
×
70min升温条件下稠化时间200min至320min可调。
[0023]实施例2：该抗高温、增韧、防气窜固井水泥浆，其特征在于原料按照重量份数计，包括油井水泥100份、降失水剂3.5份或5.0份、抗高温缓凝剂4.0份或6.0份、增韧防窜剂4.0份、分散剂1.0份或1.5份、140目石英砂30.0份或40.0份、500目石英砂10.0份、膨胀剂1.0
份、浆体稳定剂2.0份和水60份。
[0024]本专利技术中，分散剂为本领域公知公用的聚羧酸类分散剂和脂肪族类分散剂。
[0025]实施例3：作为上述实施例的优化，油井水泥为天山G级水泥。
[0026]实施例4：作为上述实施例的优化，降失水剂为固态的以AMPS为主体的三元聚合物。
[0027]实施例5：作为上述实施例的优化，抗高温缓凝剂为液态的APMS类聚合物。
[0028]实施例6：作为上述实施例的优化，增韧防窜剂为固态的化胶乳和有机纤维的混合物。
[0029]实施例7：作为上述实施例的优化，膨胀剂为晶格膨胀剂与水结合生成的氢氧化镁晶体。
[0030]实施例8：作为上述实施例的优化，浆体稳定剂为火电厂的附属产物微硅粉，比表面积为20m2/g至28m2/g。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗高温、增韧、防气窜固井水泥浆，其特征在于原料按照重量份数计，包括油井水泥100份、降失水剂3.5份至5.0份、抗高温缓凝剂4.0份至6.0份、增韧防窜剂4.0份、分散剂1.0份至1.5份、140目石英砂30.0份至40.0份 、500目石英砂10.0份、膨胀剂1.0份、浆体稳定剂2.0份和水60份。2.根据权利要求1所述的抗高温、增韧、防气窜固井水泥浆，其特征在于油井水泥为天山G级水泥。3.根据权利要求1或2所述的抗高温、增韧、防气窜固井水泥浆，其特征在于降失水剂为固态的以AMPS为主体的三元聚合物。4.根据权利要求1或2或3所述的抗高温、增韧、防气窜固井水泥浆，其特征在于抗高温缓凝剂为液态的APMS类聚合物。5.根据权利要求1或2或3或4所述的抗高温、增韧、防气窜固井水泥浆，其特征在于增韧防窜剂为固态的化胶乳和有机纤维的混合物。6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的抗高温、增韧、防气窜固井水泥浆，其特征在于膨胀剂为晶格膨胀剂与水结合生成的氢氧化镁晶体。7.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的抗高温、增韧、防气窜固井水泥浆，其特征在于浆体稳定剂为火电厂的附属产物微硅粉，比表面积为220m2/g至28m2/g。8.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7所述的抗高温、增韧、防气窜固井水泥浆，其特征在于石英砂的纯度大于98％。9.根据权利要求1至8任意一项所述的所述的抗高温、增韧、防...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈杰，宋朝晖，柯学，王军，代红，秦曦，唐玉科，王勇，王学成，谢冬，
申请(专利权)人：中国石油集团西部钻探工程有限公司，
类型：发明
国别省市：