一种深水固井防浅层流磷铝酸盐水泥浆 |
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| 申请号 | CN201510053703.5 | 申请日 | 2015-02-02 | 公开(公告)号 | CN104610948A | 公开(公告)日 | 2015-05-13 |
| 申请人 | 中国海洋石油总公司; 中海油研究总院; 长江大学; | 发明人 | 许明标; 蒋世全; 周建良; 朱荣东; 王晓亮; 姜智博; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种深 水 固井用控制浅 层流 灾害 水泥 浆。该水泥浆它包括以下组分：调和水泥、消泡剂、降失水剂、促凝剂、 缓凝剂 和 海水 。所述水泥浆还可包括减轻剂。所述水泥浆可由下述重量份的组分组成：调和水泥：100；消泡剂：0.2～0.4；降失水剂：3.5～4；促凝剂：1～1.5；缓凝剂：0.2～0.5；减轻剂：0～35；海水：48～75。本发明深水固井用控制浅层流灾害水泥浆具有以下优点：(1)低温强度发展快，且低温下抗压强度较高；(2)稠化时间短，稠化曲线近直 角 稠化，能够有效的防止浅层流灾害；(3)该水泥浆具有游离液为零，滤失量较小和稠化时间可调等特点。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种深水固井用控制浅层流灾害水泥浆，其特征在于：它包括以下组分：调和水泥、消泡剂、降失水剂、促凝剂、缓凝剂和海水。 |
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| 说明书全文 | 一种深水固井防浅层流磷铝酸盐水泥浆技术领域[0001] 本发明涉及一种控制浅层流灾害水泥浆，尤其涉及一种深水固井防浅层流磷铝酸盐水泥浆，属于深水油气资源勘探开发钻完井领域。 背景技术[0002] 随着海洋石油储量开采比例的增加，海洋石油勘探逐步向深水区域发展以发现新的石油资源，然而由于水深引起的各种复杂问题给深水固井作业带了更为严峻的挑战，其中高压浅层流的影响是深水固井作业面临的比较大的困难之一。 [0003] 浅层流包含浅层流和浅层气，圈闭于泥线以下150～1000米左右的地层中，浅层流对固井作业危害特别大，一方面，浅层流经常造成井眼过度冲刷，井眼变形，井眼清洁困难，对固井造成影响，导致固井界面胶结不好，产生缝隙。另一方面，在固井工程中，水泥浆在候凝过程中，浅层高压流体就会涌出薄弱的沉积地层，侵入水泥浆内，造成流体窜，产生窜槽，影响水泥石胶结性能，降低了水泥的环空封固作用，给固井作业带来风险，严重可能造成井喷、井口塌陷、火灾等灾害，危及整个井的作业和生产安全，现有的水泥浆体系在深水浅层流环境下很难凝固，且稠化转化时间较长，低温强度发展性能也较差。 发明内容[0004] 本发明的目的是提供一种深水固井用控制浅层流灾害水泥浆，该水泥浆能够在深水浅层流环境下使用，且具有稠化时间可调、水泥浆密度和失水可控、低温强度发展迅速、早期强度高、直角稠化和良好的防窜性能等特点。 [0006] 上述水泥浆中，所述水泥浆还包括减轻剂。 [0007] 上述水泥浆中，所述水泥浆由下述1)和2)中任一种组分组成： [0008] 1)调和水泥、消泡剂、降失水剂、促凝剂、缓凝剂、海水； [0009] 2)调和水泥、消泡剂、降失水剂、促凝剂、缓凝剂、减轻剂和海水。 [0010] 上述水泥浆中，各组分重量份如下： [0011] 调和水泥：100份 [0012] 消泡剂：0.2～0.4份 [0013] 降失水剂：3.5～4份 [0014] 促凝剂：1～1.5份 [0015] 缓凝剂：0.2～0.5份 [0016] 减轻剂：0～35份 [0017] 海水：48～75份。 [0018] 上述深水固井用控制浅层流灾害水泥浆具体可为下述1)-9)中任一种： [0019] 1)由下述质量份的组分组成： [0020] 调和水泥：100份，消泡剂：0.2份，降失水剂：4份，促凝剂：1.5份，缓凝剂：0.5份，减轻剂：0～20份，海水：48～58份； [0021] 2)由下述质量份的组分组成： [0022] 调和水泥：100份，消泡剂：0.2份，降失水剂：4份，促凝剂：1.5份，缓凝剂：0.5份，减轻剂：12～35份，海水：53～75份； [0023] 3)由下述质量份的组分组成： [0024] 调和水泥：100份，消泡剂：0.2份，降失水剂：4份，促凝剂：1.5份，缓凝剂：0.5份，减轻剂：7～31份，海水：50～65份； [0025] 4)由下述质量份的组分组成： [0026] 调和水泥：100份，消泡剂：0.2份，降失水剂：4份，促凝剂：1.5份，缓凝剂：0.5份，减轻剂：0份，海水：48份； [0027] 5)由下述质量份的组分组成： [0028] 调和水泥：100份，消泡剂：0.2份，降失水剂：4份，促凝剂：1.5份，缓凝剂：0.5份，减轻剂：7份，海水：50份； [0029] 6)由下述质量份的组分组成： [0030] 调和水泥：100份，消泡剂：0.2份，降失水剂：4份，促凝剂：1.5份，缓凝剂：0.5份，减轻剂：12份，海水：53份； [0031] 7)由下述质量份的组分组成： [0032] 调和水泥：100份，消泡剂：0.2份，降失水剂：4份，促凝剂：1.5份，缓凝剂：0.5份，减轻剂：20份，海水：58份； [0033] 8)由下述质量份的组分组成： [0034] 调和水泥：100份，消泡剂：0.2份，降失水剂：4份，促凝剂：1.5份，缓凝剂：0.5份，减轻剂：31份，海水：65份； [0035] 9)由下述质量份的组分组成： [0036] 调和水泥：100份，消泡剂：0.2份，降失水剂：4份，促凝剂：1.5份，缓凝剂：0.5份，减轻剂：35份，海水：75份。 [0037] 上述水泥浆中，所述调和水泥可由90％的磷铝酸盐水泥和10％的超细高活性矿渣组成；所述超细高活性矿渣粒径为20～90μm。 [0039] 上述水泥浆中，所述降失水剂可为水溶性高分子聚合物；所述水溶性高分子聚合物可为丙烯酰胺-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物和丙烯酰胺-丙烯酸钠共聚物中至少5 一种；所述丙烯酰胺-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物的数均分子量可为2×10g/mol～ 6 5 1×10g/mol，具体可为9×10g/mol，所述丙烯酰胺-丙烯酸钠共聚物的数均分子量可为 5 6 5 2×10g/mol～1×10g/mol，具体可为7×10g/mol。 [0042] 上述水泥浆中，所述减轻剂可为空心玻璃微珠；所述空心玻璃微珠的材质可为硅3 硼酸钙盐；所述空心玻璃微珠的密度可为0.4～0.8kg/L，具体可为0.44g/cm；在70MPa压力下所述空心玻璃微珠的残活率在90％以上，不溶于水和油，具有不可压缩性，呈低碱性，与大多数的树脂类物质有兼容性，有降低粘度和改善流动性的功能。 [0043] 本发明深水固井用控制浅层流灾害水泥浆具有以下优点： [0044] (1)低温强度发展快，且低温下抗压强度较高； [0045] (2)稠化时间短，稠化曲线近直角稠化，能够有效的防止浅层流灾害； [0046] (3)该水泥浆具有游离液为零，滤失量较小和稠化时间可调等特点。 具体实施方式[0047] 下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。 [0048] 下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。 [0049] 下述实施例中的调和水泥由90％的磷铝酸盐水泥和10％的超细高活性矿渣(粒径为20～90μm)组成，均购买于荆州嘉华科技有限公司。 [0050] 下述实施例中的海水均来自中国南海深海海水。 [0051] 下述实施例中的消泡剂为硅油消泡剂，购买于中海油田服务股份有限公司，商品代号为CX66L。 [0052] 下述实施例中的丙烯酰胺-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物购自中海油田服务股份有限公司。 [0053] 下述实施例中的减轻剂均为空心玻璃微珠，购自河北方盛石油助剂科技有限公司。 [0054] 实施例1、深水固井用控制浅层流灾害水泥浆的制备 [0055] 按照下述配方称取各组分： [0056] 调和水泥100kg、海水75kg、硅油消泡剂CX66L 0.2kg、丙烯酰胺-2-丙烯酰5 胺-2-甲基丙磺酸共聚物(数均分子量为9×10g/mol)4kg、氯化锂1.5kg、硼酸0.5kg、空 3 心玻璃微珠(密度为0.44g/cm)35kg。 [0057] 制备方法：将所需固体材料预先混合均匀待用，再将液体材料混合均匀之后，加入预先混合好的固体材料，并搅拌均匀得到控制浅层流灾害水泥浆。 [0058] 实施例2、深水固井用控制浅层流灾害水泥浆的制备 [0059] 按照下述配方称取各组分： [0060] 调和水泥100kg、海水65kg、硅油消泡剂CX66L0.2kg、丙烯酰胺-2-丙烯酰5 胺-2-甲基丙磺酸共聚物(数均分子量为9×10g/mol)4kg、氯化锂1.5kg、硼酸0.5kg、空 3 心玻璃微珠(密度为0.44g/cm)31kg。 [0061] 制备方法：将所需固体材料预先混合均匀待用，再将液体材料混合均匀之后，加入预先混合好的固体材料，并搅拌均匀得到控制浅层流灾害水泥浆。 [0062] 实施例3、深水固井用控制浅层流灾害水泥浆的制备 [0063] 按照下述配方称取各组分： [0064] 调和水泥100kg、海水58kg、硅油消泡剂CX66L 0.2kg、丙烯酰胺-2-丙烯酰5 胺-2-甲基丙磺酸共聚物(数均分子量为9×10g/mol)4kg、氯化锂1.5kg、硼酸0.5kg、空 3 心玻璃微珠(密度为0.44g/cm)20kg。 [0065] 制备方法：将所需固体材料预先混合均匀待用，再将液体材料混合均匀之后，加入预先混合好的固体材料，并搅拌均匀得到控制浅层流灾害水泥浆。 [0066] 实施例4、深水固井用控制浅层流灾害水泥浆的制备 [0067] 按照下述配方称取各组分： [0068] 调和水泥100kg、海水53kg、硅油消泡剂CX66L 0.2kg、丙烯酰胺-2-丙烯酰5 胺-2-甲基丙磺酸共聚物(数均分子量为9×10g/mol)4kg、氯化锂1.5kg、硼酸0.5kg、空 3 心玻璃微珠(密度为0.44g/cm)12kg。 [0069] 制备方法：将所需固体材料预先混合均匀待用，再将液体材料混合均匀之后，加入预先混合好的固体材料，并搅拌均匀得到控制浅层流灾害水泥浆。 [0070] 实施例5、深水固井用控制浅层流灾害水泥浆的制备 [0071] 按照下述配方称取各组分： [0072] 调和水泥100kg、海水50kg、硅油消泡剂CX66L 0.2kg、丙烯酰胺-2-丙烯酰5 胺-2-甲基丙磺酸共聚物(数均分子量为9×10g/mol)4kg、氯化锂1.5kg、硼酸0.5kg、空 3 心玻璃微珠(密度为0.44g/cm)7kg。 [0073] 制备方法：将所需固体材料预先混合均匀待用，再将液体材料混合均匀之后，加入预先混合好的固体材料，并搅拌均匀得到控制浅层流灾害水泥浆。 [0074] 实施例6、深水固井用控制浅层流灾害水泥浆的制备 [0075] 按照下述配方称取各组分： [0076] 调和水泥100kg、海水48kg、硅油消泡剂CX66L 0.2kg、丙烯酰胺-2-丙烯酰5 胺-2-甲基丙磺酸共聚物(数均分子量为9×10g/mol)4kg、氯化锂1.5kg、硼酸0.5kg。 [0077] 制备方法：将所需固体材料预先混合均匀待用，再将液体材料混合均匀之后，加入预先混合好的固体材料，并搅拌均匀得到控制浅层流灾害水泥浆。 [0078] 实施例7、实施例1-6所制备得到的水泥浆的性能测试 [0079] 按照固井试验标准API10B-2-2005和深水固井标准API10B-3-2004对实施例1-6制备得到的深水固井用控制浅层流灾害水泥浆进行性能测试，其结果如表1所示。 [0080] 表1 实施例1-6制备得到的深水固井用控制浅层流灾害水泥浆的性能[0081] [0082] 由表1所示数据可知，本发明控制浅层流灾害水泥浆具有稠化时间可调，密度和失水可控，低温强度发展迅速，早期强度高的特点；水泥浆稠化转化时间能够控制在20分 |
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