本发明专利技术提供了一种新型高温低密度水泥浆体系，主要解决现有的高温低密度水泥浆防气窜差、低温强度发展慢和高温沉降等问题，适用于深井超深井低压易漏、长封固段、大温差等高温固井。该新型低密度水泥浆体系各组份以及重量比例为：油井水泥100份、粉煤灰50～80份、硅砂30～40份、活性增强剂Ⅰ24～76份、活性增强剂Ⅱ13～60份、高温降失水剂8.0～17份、高温缓凝剂0.2～0.8份、分散剂0.0～0.5份、水140～200份。密度在1.40～1.60g/cm3可调，可用于70～150℃范围固井作业，具有突出的高温稳定性好、防气窜能力强和低温强度高等优点，可大幅度降低高温固井成本，应用前景广阔。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种新型高温低密度水泥浆体系，主要解决现有的高温低密度水泥浆防气窜差、低温强度发展慢和高温沉降等问题，适用于深井超深井低压易漏、长封固段、大温差等高温固井。该新型低密度水泥浆体系各组份以及重量比例为：油井水泥100份、粉煤灰50～80份、硅砂30～40份、活性增强剂Ⅰ24～76份、活性增强剂Ⅱ13～60份、高温降失水剂8.0～17份、高温缓凝剂0.2～0.8份、分散剂0.0～0.5份、水140～200份。密度在1.40～1.60g/cm3可调，可用于70～150℃范围固井作业，具有突出的高温稳定性好、防气窜能力强和低温强度高等优点，可大幅度降低高温固井成本，应用前景广阔。【专利说明】一种新型高温低密度水泥浆体系
本专利技术涉及高温水泥固井技术，尤其涉及一种新型高温低密度水泥浆体系，特别 适用于深井超深井长封固段、大温差长封固段等高温低密度固井作业。
技术介绍
固井就是将水泥注入井壁和套管之间环形空间的过程。固井的主要目的是封隔地 下油气水层，防止上下串通，为油气生产建立长期、稳定、安全的通道。目前我国国内剩余油 气资源40%以上分布在深层，近五年来发现的大型油气田中深层的占72.7%。因此，油气 上产必须动用深层油气资源，钻探的深井超深井数量将越来越多。深井超深井由于井底温 度、压力高，固井施工风险大，对水泥浆配方设计及性能要求都极高。我国的深层油气资源 主要分布在西部塔里木盆地和四川盆地，在四川盆地中上部地层、塔里木盆地碳酸盐岩地 层等都存在着低压漏失性地层，固井常需要采用耐高温低密度水泥浆体系。低密度水泥浆 固井可以降低套管外液柱压力，从而降低水泥浆液柱压力与地层孔隙压力差，实行合理压 差固井，有利于减少水泥浆的漏失，从而保证固井水泥浆环空返高达到要求。随着近年来为 加快勘探开发速度，提速增效，节约钻井成本，普遍推广应用简化井身结构钻井技术，大幅 度地降低了钻井周期，但固井一次性封固段却更长，同一裸眼段内可能存在着多套地层压 力体系、多个低压易漏层等，由此出现了低压易漏、长封固段、大温差等固井难题，给高温深 井、超深井固井水泥浆体系的设计带来了巨大挑战。固井水泥浆不仅需要较低的密度，还要 求水泥浆具有较强的防窜能力，并且水泥浆能够适用下部和顶部的大温差环境，既要保证 高温下水泥浆安全泵送，又要满足顶部水泥浆在较低的候凝温度下仍有较快的抗压强度发 展。 经过近年来国内外的大力研究与发展，在高温低密度减轻剂、高温外加剂、防窜理 论与技术等方面都取得了较大的进步，开发出了不同类型的高温低密度水泥浆体系，较好 地解决了高温深井、超深井的低压易漏、长封固段、大温差固井难题，但仍有许多问题和不 足亟待解决。 首先，由于固井一次性封固段长，井底温度高，而封固段顶部温度却较低，上下温 差大，为了保证高温下注水泥施工安全，常需要加入高温缓凝剂来调节水泥浆的稠化时间， 并且缓凝剂加量一般都较大，但其缓凝效果在低温下却无法消除，致使封固段顶部的水泥 浆出现"超缓凝"现象，72小时仍无抗压强度值，甚至候凝一周后仍没有抗压强度值，严重影 响固井质量和后续的钻进作业等。 其次，水泥浆防气窜能力弱。水泥浆的静胶凝强度发展缓慢，特别是静胶凝强度 48-240Pa "过渡时间"长，而水泥浆静胶凝强度从48-240Pa这段"过渡时间"是发生窜流的 危险期，"过渡时间"越长越容易发生气窜。 另外，目前高温深井低密度水泥浆主要有两类。一类是以中空玻璃微珠（密度 0. 38-0. 60g/cm3)为减轻剂，浆体综合性能较好，水泥石强度较高，但成本很高；另一类是以 粉煤灰、微硅等为外掺料，通过增大水灰比来降低水泥浆密度，成本较低，但浆体综合性能 相对较差，浆体高温下稳定性较差，并且水泥石强度发展缓慢。 随着我国加快深部油气资源的勘探开发，高温深井、超深井固井将面临着更严峻 的挑战。虽然国内目前已经开展了有关高温深井、超深井低密度水泥浆体系的研究，但在新 技术、新材料和新体系上的研究却相当缺乏。因此，积极开展新技术、新材料在高温深井、超 深井固井上的应用具有重要意义，研究新型高温低密度水泥浆具有显著的市场效益。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服现有高温低密度水泥浆体系存在的上述缺点和不足， 提供了一种新型的高温粉煤灰低密度水泥浆，该粉煤灰水泥浆中通过掺入活性增强剂I、 活性增强剂II以及其它高温固井外掺料、外加剂，如硅砂、高温分散剂、高温降失水剂、高温 缓凝剂等，能够制备出密度为1. 40g/cm3?1. 60g/cm3的粉煤灰低密度水泥浆，适用温度范 围为70°C?150°C。该新型高温低密度水泥浆体系具有非常突出的高温稳定性好、静胶凝 强度发展快和低温抗压强度较高等优点，其它各项性能指标都完全满足现场固井要求，具 有现场施工简单和大幅度降低高温固井成本的优势。 为实现上述专利技术目的，本申请的新型高温低密度水泥浆体系，按照质量份数其组 成为： 油井水泥 1〇〇份； 粉煤灰 50?80份； 硅砂 30?40份； 活性增强剂I 24?76份； 活性增强剂II 13?60份； 高温降失水剂 8. 0?17份； 高温缓凝剂 0? 2?0? 8份； 分散剂 0?0?0.5份； 水 140 ?200 份。 所述的油井水泥可以是API油井G级水泥、H级水泥。 所述的粉煤灰为一种燃煤电厂排出的主要固体废物，主要成分为Si02和A1 203，密 度介于1. 90?2. 50g/cm3,粒径介于4. 0?80 ii m。 所述的硅砂为一种天然石英粉末，主要成分为Si02，密度介于2. 40?2. 70g/cm3， 粒径介于120?180 iim。 所述活性增强剂I是由活性Si02、微硅、活性A120 3、CaC03物质按质量组成比例活 性Si02 :微硅：活性A1203 : CaC03 = 36?75 : 15?28 : 6?27 : 4?10所混合的 固体粉末。 所述的活性Si02为一种固体粉末，晶型为六方晶系，密度介于2. 50?2. 60g/cm3， 粒径介于0. 6?15 u m。 所述的微硅是生产硅和硅铁合金的副产品，主要成分为无定型的二氧化硅，密度 介于2. 50?2. 60g/cm3,粒径介于0? 5?3. 0 u m。 所述的活性A1203为一种固体粉末，晶型为a -A1203，密度介于3. 70?3. 80g/cm3， 粒径介于0. 5?10 y m。 所述的CaC03为球形结晶粉末，密度介于2. 50?2. 55g/cm3,粒径介于8. 0? 30 u m〇 所述活性增强剂II是由CaO、硅酸钾、石膏物质按质量组成比例CaO :硅酸钾：石 膏=48?70 : 17?55 : 12?30所混合的固体粉末。 所述的CaO是由碳酸钙矿石在900-1100°C高温煅烧制得，冷却后粉碎而成，为一 种白色固体粉末，密度介于3. 10-3. 25g/cm3,粒径介于5. 0-25ii m。 所述的硅酸钾为一种无色固体粉末，粒径介于75-180 ii m。 所述的石膏为一种灰本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种新型的高温低密度水泥浆体系，其特征在于各组份以及重量比例如下：
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王成文，徐伟祥，孟凡昌，孟仁洲，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东;37
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。