一种抑制套管变形的水泥浆及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种抑制套管变形的水泥浆及其制备方法。所述抑制套管变形的水泥浆由按照质量份数计的以下原料混合得到：按照100份硅酸盐水泥质量份数计，各组分用量为：25～30.0份的硅粉、10.0～50.0份的应变剂、0.5～4.0份的微硅、2.0～4.0份的膨胀剂、0.8～1.4份的分散剂、1.4～2.1份的降失水剂、0.1～0.8份的缓凝剂、0.2～0.25份的消泡剂和55～85份的水。本发明专利技术的有益效果可包括：水泥浆具有良好的工程性能，1.60～1.85g/cm3范围可调，流变性和稳定性良好，API滤失水量小于50ml，稠化时间易于调节；水泥浆凝固后形成的水泥石吸收形变量大于20mm。量大于20mm。量大于20mm。

【技术实现步骤摘要】
一种抑制套管变形的水泥浆及其制备方法


[0001]本专利技术属于油气井水泥
，具体来讲，涉及一种抑制套管变形的水泥浆及其制备方法。

技术介绍

[0002]内页岩气高效开发已经进行新时代，伴随高参数水力压裂工艺改造储层，增加了产能，也引发了套管变形，使得减少套管通径，使桥塞和射孔抢等工具不能正常下入。套管变形不仅降低压裂时效，增加压裂成本，严重影响压裂效果和天然气产量，而且对井筒完整性和页岩气产能造成了严重的威胁，直接影响页岩气行业的发展。
[0003]针对页岩气井压裂套管变形问题，国内外专家学者做了大量的研究。研究认为，固井质量不好，产生的水泥环缺失会造成套管应力集中，水泥环壁厚不均以及椭圆度等参数，诱发套管变形。
[0004]公开号为“CN109516745A”的中国专利技术专利公开了固井用水泥浆及其制备方法，本专利技术提供一种固井用水泥浆及其制备方法，固井用水泥浆包括水泥浆基础料、降失水剂、缓凝剂、消泡剂以及水，其中，所述降失水剂的重量、所述缓凝剂的重量、所述消泡剂的重量、所述水的重量分别占所述水泥浆基础料重量的3
‑
4％、0
‑
2％、0
‑
0.5％、40
‑
50％。但是该水泥无法抑制套管变形，不能提高水泥环变形能力，无法减缓套管变形。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本专利技术目的之一在于提供了一种抑制套管变形的水泥浆。本专利技术的另一目的在于提供了一种抑制套管变形的水泥浆的制备方法。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术的一方面提供了一种抑制套管变形的水泥浆，所述抑制套管变形的水泥浆由按照质量份数计的以下原料混合得到：按照100份硅酸盐水泥质量份数计，各组分用量为25～30.0份的硅粉、10.0～50.0份的应变剂、0.5～4.0份的微硅、2.0～4.0份的膨胀剂、0.8～1.4份的分散剂、1.4～2.1份的降失水剂、0.1～0.8份的缓凝剂、0.2～0.25份的消泡剂和55～85份的水。
[0007]例如，按照100份硅酸盐水泥的质量份数计，各组分用量为26～28份的硅粉、15～40份的应变剂、1～3份的微硅、2.5～3.5份的膨胀剂，1～1.3份的分散剂、1.6～2.0份的降失水剂、0.3～0.5份的缓凝剂、0.21～0.23份的消泡剂和55～85份的水。
[0008]其中，所述硅粉为2.6～2.7g/cm3的硅粉；所述应变剂为硼硅酸盐材料；所述膨胀剂包括铝酸盐、氧化钙和氧化镁中的一种；所述分散剂为磺化丙酮甲醛缩聚物；所述降失水剂包括丙烯酰胺基甲基丙磺酸油井水泥降失水剂和丙烯酰胺共聚物油井水泥降失水剂中的一种；所述缓凝剂包括丙烯酰胺基甲基丙磺酸类聚合物油井水泥缓凝剂、有机磺酸盐、羧酸单体和有机磷酸中的一种；所述消泡剂包括聚二甲基硅氧烷、二甲基硅油和聚醚改性硅中的一种。
[0009]在本专利技术的一个示例性实施例中，所述硼硅酸盐空心材料可为球形硼硅酸盐空心材料。
[0010]在本专利技术的一个示例性实施例中，所述硼硅酸盐材料中二氧化硅的质量百分含量可大于67％。
[0011]在本专利技术的一个示例性实施例中，所述硼硅酸盐材料的粒径可为10～150μm。
[0012]在本专利技术的一个示例性实施例中，所述硼硅酸盐材料的粒径与壁厚之比可大于25。
[0013]在本专利技术的一个示例性实施例中，所述抑制套管变形的水泥浆密度可为1.60～1.85g/cm 3
。
[0014]在本专利技术的一个示例性实施例中，所述抑制套管变形的水泥浆的静滤失量(又称，API滤失水量)可以小于50ml。
[0015]在本专利技术的一个示例性实施例中，所述抑制套管变形的水泥浆凝固后水泥石的吸收形变量可大于20mm。
[0016]本专利技术的另一目的在于提供了一种抑制套管变形的水泥浆的制备方法，所述抑制套管变形的水泥浆的制备方法包括以下步骤：将硅粉、应变剂、微硅、降失水剂、分散剂和水泥干混均匀，得到第一混合物；将缓凝剂和消泡剂加入水中混合均匀，得到第二混合物；以及将第一混合物和第二混合物混合，得到水泥浆。
[0017]在本专利技术的一个示例性实施例中，所述水泥干混均匀的时间可为10～15min。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果可包括以下中的至少一项：
[0019]1)本专利技术提供的水泥浆具有良好的工程性能，1.60～1.85g/cm3范围可调，流变性和稳定性良好，API滤失水量小于50ml，稠化时间易于调节。
[0020]2)应变剂为正球形硼硅酸盐空心材料，弹性模量低，加入应变剂后，水泥浆弹性模量降低，弹性增加，其中，当纯水泥石弹性模量为9.0GPa，应变剂加量为20％时弹性模量降低至3.0GPa，降幅达67％，进一步增加应变剂加量为40～50％时，水泥石弹性模量降低为1.1～1.0GPa，有利于增加水泥石韧性。
[0021]3)应变剂为正球形硼硅酸盐空心材料，易分散、高强度下易破碎，均匀分布在水泥石内部，降低了水泥环的强度和刚度，使水泥石的形变能力得以明显改善，吸收变形；当地层发生滑移时，能降低传递到套管上的应力，应变剂发生破碎，破碎后提供地层滑移空间，凝固后的水泥石吸收变形量大于20mm，减少套管变形。
附图说明
[0022]图1示出了本专利技术的第一示例性实施例的球形硼硅酸盐空心材料的显微图；
[0023]图2示出了本专利技术的混合不同含量应变剂的水泥石抗压弹性模量变化规律示意图；
[0024]图3示出了本专利技术的对比示例2应变剂含量0％的水泥石应力应变曲线图；
[0025]图4示出了本专利技术的示例5的应变剂含量10％的水泥石应力应变曲线图；
[0026]图5示出了本专利技术的示例6的应变剂含量20％的水泥石应力应变曲线图；
[0027]图6示出了本专利技术的示例7的应变剂含量30％的水泥石应力应变曲线图；
[0028]图7示出了本专利技术的对示例2应变剂含量0％的水泥石传递到套管上的应力应变曲
线图；
[0029]图8示出了本专利技术的示例5的应变剂含量10％的水泥石传递到套管上的应力应变曲线图；
[0030]图9示出了本专利技术的示例6的应变剂含量20％的水泥石传递到套管上的应力应变曲线图；
[0031]图10示出了本专利技术的示例7的应变剂含量30％的水泥石传递到套管上的应力图。
具体实施方式
[0032]在下文中，将结合附图和示例性实施例详细地描述本专利技术的一种抑制套管变形的水泥浆及其制备方法。
[0033]需要说明的是，“第一”、“第二”仅仅为了便于区别和描述，而并非指示或暗示重要性或顺序性。
[0034]诱发套管变形可能是固井质量不好，产生的水泥环缺失会造成套管应力集中，水泥环壁厚不均、椭圆度等参数。统计某地区页岩气套管变形段，其中，电测固井质量为优质占比83.1％，固井质量差占比4.7％，固井质量与套管变形无本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抑制套管变形的水泥浆，其特征在于，所述抑制套管变形的水泥浆由按照质量份数计的以下原料混合得到：按照100份硅酸盐水泥质量份数计，各组分用量为25～30.0份的硅粉、10.0～50.0份的应变剂、0.5～4.0份的微硅、2.0～4.0份的膨胀剂、0.8～1.4份的分散剂、1.4～2.1份的降失水剂、0.1～0.8份的缓凝剂、0.2～0.25份的消泡剂和55～85份的水；其中，所述硅粉为2.6～2.7g/cm3的硅粉；所述应变剂为硼硅酸盐材料；所述膨胀剂包括铝酸盐、氧化钙和氧化镁中的一种；所述分散剂为磺化丙酮甲醛缩聚物；所述降失水剂包括丙烯酰胺基甲基丙磺酸油井水泥降失水剂和丙烯酰胺共聚物油井水泥降失水剂中的一种；所述缓凝剂包括丙烯酰胺基甲基丙磺酸类聚合物油井水泥缓凝剂、有机磺酸盐、羧酸单体和有机磷酸中的一种；所述消泡剂包括聚二甲基硅氧烷、二甲基硅油和聚醚改性硅中的一种。2.根据权利要求1所述的抑制套管变形的水泥浆，其特征在于，所述硼硅酸盐材料为球形硼硅酸盐空心材料。3.根据权利要求1所述的抑制套管变形的水泥浆，其特征在于，所述硼硅酸盐材料中二氧化硅的质量百分含量大...

【专利技术属性】
技术研发人员：王纯全，刘子平，张平，屈玲，杨尚谕，韩礼红，王鹏，严海兵，赵启阳，尧艳，戴昆，赵晗，
申请(专利权)人：中国石油集团川庆钻探工程有限公司，
类型：发明
国别省市：