一种超细低密度水泥浆及其生产方法技术

本发明专利技术公开了一种超细低密度水泥浆及其方法生产方法，其中水泥浆是由下述重量百分比组分配制而成：G级油井水泥35‑45%、生物灰40‑50%、硅灰5‑11%、混合灰5‑11%、降失水剂2%、复合外加剂0.1‑0.35%，其中混合灰是指粉煤灰和矿粉按55‑75:25‑45的重量比混合而成。本发明专利技术废物利用，降低了成本，流动度可达200‑290mm，对于易漏层、垂直裂缝性地层或孔隙性地层，具备了良好的挤水泥、堵漏和充填微小空隙的作用，满足了实际应用需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种低密度油井水泥，具体涉及一种超细低密度水泥浆及其生产方法，属于油气井固井

技术介绍
随着我国石油工业科技的不断进步及对石油资源需求的日益突出，对开放油气藏（低压低渗漏、易漏失地层等）及其对储层保护要求越来越得到高度重视。低密度水泥因其浆体密度低于常规水泥，对于易漏失低压地层、深井长封固或全井封固、欠平衡钻井、近平衡或平衡固井等特殊井的固井施工具有良好的适应性。不仅能以较低的液柱压力作用于地层，避免造成水泥浆注替过程中发生漏失，同时由于其超低密度的特殊性能，进一步为实现平衡压力固井提供了条件，对于实现减少注水泥施工及其水泥浆侯凝过程对产层的污染提供了可靠的技术途径。现有技术中的低密度水泥主要是由水泥、稳定剂、填充剂、分散剂等配制而成，对于易漏层、垂直裂缝性地层或孔隙性地层的挤水泥、堵漏和充填微小空隙等作业仍存在缺陷，无法完全满足实际应用需求。专利号为ZL2011103710719的专利技术公开了一种固井用轻珠防漏失水泥浆，是由G级油井水泥60-90份和轻珠10-40份复配而成，具备了在固井过程中减缓和阻止漏失的能力，在现场使用时，可直接通过控制轻珠的加量和水固比，有效控制水泥浆密度在1.24g/㎝³-1.60g/㎝³，避免了压漏地层。但水泥浆成本偏高，而且充填微小空隙效果有限。目前我国有许多发电厂利用各种植物秸秆来燃烧发电，秸秆灰自身燃烧反应不完全，就会将秸秆灰无定型二氧化硅，大量转变成结晶二氧化硅，从而影响了秸秆灰质量不稳定，应用就受到限制。因此，若是能将秸秆灰燃烧后的生物灰应用到水泥浆的制备中，以解决现有技术中低密度水泥成本较高、防堵漏及充填微小空隙效果差的不足，显得意义十分重大。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种能充分利用秸秆燃烧后的生物灰代替部分水泥，并获得防堵漏效果好的超细低密度水泥浆及其生产方法。为达到上述目的，本专利技术采用以下的技术方案来实现：一种超细低密度水泥浆，其特征在于，由下述重量百分比组分配制而成：G级油井水泥35-45%、生物灰 40-50%、硅灰5-11%、混合灰5-11%、降失水剂2%、复合外加剂0.1-0.35%，其中混合灰是指粉煤灰和矿粉按55-75:25-45的重量比混合而成。所述G级油井水泥的比表面积≥800m2/kg，所述生物灰的比表面积≥1200m2/kg，所述硅灰的比表面积≥3000m2/kg。所述复合外加剂为丙烯酰胺40-50份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸8-30份、丙烯酸5-10份、淀粉1-4.5份。此外加剂的添加提高水泥浆的流变性及外加剂配伍效果。根据实际使用情况，稠化时间可调节。所述G级油井水泥熟料化学要求，以重量百分比计为：氧化镁最大值为5.0%，三氧化硫最大值3.0%，烧失量最大值2.0%，不溶残渣最大值0.75%，硅酸三钙53%—65%，铝酸三钙1.8%—3.0%，用氧化钠当量表示的总碱含量最大值0.75%，铁铝酸四钙+2*铝酸三钙最大值24%。各组分的松散容重分别为： G级油井水泥 1000g/L，硅灰300g/L，生物灰450g/L。各组分的干灰密度分别为： G级油井水泥3.19g/cm3,硅灰2.18g/cm3，生物灰2.15g/cm3。本专利技术超细低密度水泥的成品干灰密度＜2.50g/cm3。上述超细低密度水泥浆的生产方法，包括如下步骤：先将G级油井水泥熟料、生物灰、硅灰、混合灰分别磨细，然后按配方比重将磨细后的比表面积≥800m2/kg 的G级油井水泥熟料、比表面积≥1200m2/kg的生物灰、比表面积≥3000m2/kg硅灰，以及混合灰、降失水剂、外加剂采用精准的计量设施，送入混磨机内进行混磨复配，从而生产出超细低密度水泥浆。本专利技术的优点：1、以生物灰代替部分水泥，废物利用，也降低了成本；2、生物灰的活性较强，通过混合灰的添加，流动度可达200-290mm，而且水泥浆粒度较细能够渗透到水泥环、地层和套管接头的微细缝中，对于易漏层、垂直裂缝性地层或孔隙性地层，具备了良好的挤水泥、堵漏和充填微小空隙的作用，满足了实际应用需求；3、生物灰中的二氧化硅及其它纤维组织，形成了阻隔液体渗入的膜，有效限制了液相在浆体中的运动，渗透性降低；4、生物灰的加入，缩短了稠化过渡时间；5、具有适宜的抗压强度，35℃养护温度，强度1d≥3.0MPa,2d≥7.0MPa；45℃养护温度，强度1d≥7.0MPa，2d≥16.8MPa；65℃养护温度，强度1d≥18.0Mpa；6、沉降稳定性好，试体不退缩，并有微量增长；7、稠化时间可调，一般在90min~300min,根据实际需要，稠化时间可更长而不影响强度；8、水泥浆密度范围在1.45g/cm3—1.50g/cm3，且比表面积较大，粒度超细，平均粒径小于5μm，最大不超过10μm。具体实施方式现结合具体实施例，对本专利技术作进一步描述。实施例一超细低密度水泥浆组分：G级油井水泥（比表面积≥800m2/kg)38%、生物灰（比表面积≥1200m2/kg)46%、硅灰（比表面积≥3000m2/kg)7%、混合灰9%、降失水剂2%、外加剂0.1%，其中混合灰是指粉煤灰和矿粉按75: 25的重量比混合而成，复合外加剂为丙烯酰胺50份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸30份、丙烯酸10份、淀粉4.5份。该低密度水泥浆浆密为1.48（水灰比0.80），15—30min后的稠度为8.1Bc，起稠时间为108min，最终稠化时间为124min。曲线平滑无波动。其稠度30Bc—90Bc所对应的时间点分别为：30Bc：113min、40Bc：116min、50Bc：118min、60Bc：119min、70Bc：121min、80Bc：122min、90Bc：123min。其中40Bc—70Bc所运行的时间间隔为5min,时间短，稠化迅速，物理性能指标见表1。实施例二超细低密度水泥浆组分：G级油井水泥（比表面积≥800m2/kg)40%、生物灰（比表面积≥1200m2/kg)45%、硅灰（比表面积≥3000m2/kg)7.5%、混合灰7.5%、降失水剂2%、外加剂0.15%。其中混合灰是指粉煤灰和矿粉按55: 45的重量比混合而成，复合外加剂为丙烯酰胺40份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸8份、丙烯酸5份、淀粉1份。该低密度水泥浆浆密为1.488（水灰比0.80），15—30min的稠度为5.9Bc，起稠时间为130min，最终稠化时间为161min。曲线平滑无波动。其稠度30Bc—90Bc所对应的时间点分别为：30Bc：147min、40Bc：153min、50Bc：157min、60Bc：159min、70Bc：160min、80Bc：160min、90Bc：160min。其中40Bc—70Bc所运行的时间间隔为7min，时间短，稠化迅速。物理性能指标见表1。实施例三超细低密度水泥浆组分：G级油井水泥（比表面积≥550m2/kg)38%、生物灰（比表面积≥1200m2/kg)44%、硅灰（比表面积≥3000m2/kg)8.0%、混合灰8.0%、降失水剂2%、外加剂0.18%，其中混合灰是指粉煤灰和矿粉按60:40的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超细低密度水泥浆，其特征在于，由下述重量百分比组分配制而成：G级油井水泥35‑45%、生物灰 40‑50%、硅灰5‑11%、混合灰5‑11%、降失水剂2%、复合外加剂0.1‑0.35%，其中混合灰是指粉煤灰和矿粉按55‑75:25‑45的重量比混合而成。

【技术特征摘要】
1.一种超细低密度水泥浆，其特征在于，由下述重量百分比组分配制而成：G级油井水泥35-45%、生物灰 40-50%、硅灰5-11%、混合灰5-11%、降失水剂2%、复合外加剂0.1-0.35%，其中混合灰是指粉煤灰和矿粉按55-75:25-45的重量比混合而成。2.根据权利要求1所述的超细低密度水泥浆，其特征在于，G级油井水泥的比表面积≥800m2/kg，所述生物灰的比表面积≥1200m2/kg，所述硅灰的比表面积≥3000m2/kg。3.根据权利要求1或2所述的超细低密度水泥浆，其特征在于，复合外加剂为丙烯酰胺40-50份、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸8-30份、丙烯酸5-10份、淀粉1-4.5份。4.根据权利要求3所述的超细低密度水泥浆，其特征在于，G级油井水泥熟料化学要求，以重量百分比计为：氧化镁最大值为5.0%，三氧化硫最大值3.0%，烧失量最大值2.0%，不溶残渣最大...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐合林，李昌清，覃爱平，候益红，高飞，程海平，邓建华，
申请(专利权)人：葛洲坝石门特种水泥有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43