專利名稱：觸變早強防竄低密度水泥漿的制作方法
技術領域：
本發明涉及石油鉆井工程領域油氣井固井所用的水泥漿，特別是用于低壓易漏地層固井用的低密度水泥漿。
二、技術背景綜合工程性能良好的低密度水泥漿是低壓易漏地層固井的基礎。常規低密度水泥漿靠增加配漿水的量來降低體系的密度，而增加配漿水的量將降低體系的密實程度。當其配漿水的量增加到一定的值以后，將使其水泥石的抗壓強度偏低、滲透率偏高而難以滿足后續作業的要求，因此，其密度降低有限，如過去常用的膨潤土低密度水泥漿和水玻璃低密度水泥漿，都只能降低到1.6g/cm3左右，難以滿足超低壓易漏地層，如破裂壓力梯度＜1.4g/cm3的地層固井的需要。
三、技術內容本發明的目的，在于提供一套體系綜合工程性能更好、密度可降至1.25g/cm3的觸變早強防竄低密度水泥漿。
為實現上述目的，本發明采用如下技術方案(1)通過在體系內使用超輕的減輕材料，如密度僅為0.7g/cm3左右的漂珠來降低體系的密度，因此，無須大幅度增加體系的配漿水量即可使體系的密度降低到需要的水平，從而保證了體系的密實性。
(2)在體系內使用超細的活性材料微硅來提高體系的穩定性和水化反應活性，同時，使體系獲得觸變堵漏功能。
(3)用一定量的發氣材料使體系獲得良好的壓穩防竄能力。
(4)使用配套的處理劑來改善體系的綜合工程性能。
本發明的特征組成為水泥減輕劑18％～50％穩定劑5％～20％早強劑3％～6％防氣竄劑1.5％～3％以及濕混5％～10％降失水劑、0.4％～0.8％減阻劑、0.01％～0.4％緩凝劑或0.5％～3％促凝劑和0.05％消泡劑，使得濕混的外加劑與拌合水的重量為上述其他材料重量的52％～65％。
其中，百分比是各外加劑占水泥重量的百分比。減輕劑為空心微珠等超輕材料；穩定劑為微硅等超細材料；早強劑為硫酸鈣、有機酸鹽、硅鋁酸鹽等無機化合物或其混合物；防氣竄劑為活性鋁粉等發氣材料；降失水劑為纖維素、液體膠乳、水溶性高分子聚合物或其混合物；減阻劑為甲醛丙酮縮聚物類陰離子表面活性劑；緩凝劑為葡萄糖酸鈣液體、葡萄糖庚酸鹽液體或其混合物；促凝劑為硫酸鹽類。
與其它低密度水泥漿相比，本發明的優點在于(1)用超輕的減輕材料，如密度僅為0.7g/cm3左右的漂珠來降低體系的密度，因此，在密度相同的條件下，體系更為密實，在液態時的穩定性更好，凝結后其水泥石的強度更高、滲透率更低、耐腐蝕能力更強，能更好地滿足油氣井長期生產的需要。
(2)可以在使體系獲得良好綜合工程性能的條件下，將體系密度降低到其它低密度難以達到的超低密度水平，如1.25g/cm3。
(3)體系具備良好的觸變堵漏功能，更有利于在低壓易漏地層實現平衡壓力固井、防止井漏。
(4)體系具備良好的壓穩防竄能力，更有利于在候凝過程壓穩地層以及流體防竄，防止由于井底有效壓力降低、壓不穩地層流體、地層流體侵入環空、破壞水泥漿柱的完整性、使其無法形成優質完整的水泥環而引發的環空竄流。
(5)體系具有良好的穩定性，有利于防止候凝過程中體系失穩分層、自由水聚集上竄形成通道、體積收縮出現微環隙、出現水化裂縫而引發的環空竄流。
本發明可解決其它低密度水泥漿密度降低有限、體系穩定性差、強度偏低、滲透率偏高、難以滿足后續施工需要的問題，能在使體系獲得良好綜合工程性能的條件下將體系密度降低到其它低密度水泥漿難以達到的超低水平，從而解決超低壓易漏地層固井容易井漏的問題。
本發明的配制方法按比例稱取所用材料，將濕混的外加劑與水混合均勻，使得濕混的外加劑與拌合水重量占其它固體材料重量的52％～65％，然后在低剪切速率4000rpm下攪拌均勻，即得到本發明。
下面結合實例進一步說明本發明所提供的觸變早強低密度水泥漿體系的性能及其應用效果。
實例1G級水泥
20％減輕劑10％穩定劑4％早強劑2％防氣竄劑以及濕混10％降失水劑、0.5％減阻劑、0.18％緩凝劑、0.05％消泡劑，使得濕混外加劑與拌合水的重量占上述其他材料重量的52％。
密度1.50g/cm3實例2G級水泥46％減輕劑18％穩定劑6％早強劑2.5％防氣竄劑以及濕混7％降失水劑、2％交聯劑、0.4％減阻劑、0.25％緩凝劑、0.05％消泡劑，使得濕混外加劑與拌合水的重量占上述其他材料重量的62％。
密度1.30g/cm3實例3G級水泥50％減輕劑20％穩定劑6％早強劑
2％防氣竄劑以及濕混8％降失水劑、0.5％減阻劑、0.14％緩凝劑、0.05％消泡劑，使得濕混外加劑與拌合水的重量占上述其他材料重量的65％。
密度1.25g/cm3實例1、2、3所述的觸變早強防竄低密度水泥漿的性能及應用效果如下表所示。
觸變早強防竄低密度水泥漿性能表
權利要求
1.一種觸變早強防竄低密度水泥漿體系，其特征組成為水泥減輕劑18％～50％穩定劑5％～20％早強劑3％～6％防氣竄劑1.5％～3％以及濕混5％～10％降失水劑、0.4％～0.8％減阻劑、0.01％～0.4％緩凝劑或0.5％～3％促凝劑和0.05％消泡劑，使得濕混的外加劑與拌合水的重量為上述其他材料重量的52％～65％。其中，百分比是各外加劑占水泥重量的百分比。
2.如權利要求1所述的觸變早強防竄低密度水泥漿，其中所述的減輕劑為空心微珠等超輕材料。
3.如權利要求1所述的觸變早強防竄低密度水泥漿，其中所述的穩定劑為微硅等超細材料。
4.如權利要求1所述的觸變早強防竄低密度水泥漿，其中所述的早強劑為硫酸鈣、有機酸鹽、硅鋁酸鹽等無機化合物或其混合物。
5.如權利要求1所述的觸變早強防竄低密度水泥漿，其中所述的防氣竄劑為活性鋁粉等發氣材料。
6.如權利要求1所述的觸變早強防竄低密度水泥漿，其中所述的降失水劑為纖維素、液體膠乳、水溶性高分子聚合物或其混合物。
7.如權利要求1所述的觸變早強防竄低密度水泥漿，其中所述的減阻劑為甲醛丙酮縮聚物類陰離子表面活性劑。
8.如權利要求1所述的觸變早強防竄低密度水泥漿，其中所述的緩凝劑為葡萄糖酸鈣液體、葡萄糖庚酸鹽液體或其混合物。
9.如權利要求1所述的觸變早強防竄低密度水泥漿，當進行淺層和低溫層的封固及稠化時間要求短時，可在漿體中加入促凝劑來調節稠化時間，促凝劑為硫酸鹽類。
全文摘要
本發明涉及石油鉆井工程領域注水泥固井所用的水泥漿體系，由水泥混合減輕劑、穩定劑、早強劑、防氣竄劑外加劑以及濕混的外加劑即降失水劑、減阻劑、緩凝劑或促凝劑和消泡劑組成，在低剪切速率4000rpm下混合均勻。本發明解決了其它低密度水泥漿降低密度有限、體系穩定性差、強度偏低、滲透率偏高、難以滿足后續施工需要的問題，能在使體系獲得良好綜合工程性能的條件下將體系密度降低到其它低密度水泥漿難以達到的超低水平，如1.25g/cm
文檔編號C04B24/00GK1778751SQ20041009288
公開日2006年5月31日 申請日期2004年11月23日 優先權日2004年11月23日
發明者許樹謙, 蘇洪生, 張新文, 王云, 張艷紅 申請人:新疆石油管理局鉆井工藝研究院