本發(fā)明屬于石油鉆井工程,具體涉及一種中低溫抗水侵低密度水泥漿。
背景技術(shù):
1、為保證全井段封固,普遍采用小于1.75g/cm3的低密度水泥漿封固上部井段,上部層位地層溫度低(20-45℃),低密度水泥漿體系水灰比大(0.6-0.9),水泥水化速度慢,液體-塑性態(tài)過(guò)渡時(shí)間長(zhǎng),候凝期間收到地層水的侵竄幾率大,含水、出水層段封固質(zhì)量難以保證。
2、近年來(lái),針對(duì)水侵、水竄問(wèn)題,行業(yè)內(nèi)越來(lái)越重視,業(yè)界學(xué)者圍繞如何提高含水層、出水層段固井質(zhì)量已開展大量研究。
3、cn202110401187.6改性天然纖維素纖維及其制備方法和抗水侵固井水泥漿公開的技術(shù)方案是從油井水泥漿角度出發(fā),為提升高含水地層固井水泥漿體系的抗水侵能力,通過(guò)改性天然可再生纖維素纖維,研發(fā)出一種抗水侵固井水泥漿,具有綠色環(huán)保、低成本、水中不分散、抗水侵能力強(qiáng)、力學(xué)性能優(yōu)良、可根據(jù)施工要求調(diào)整水泥漿稠化時(shí)間等優(yōu)勢(shì)。但該水泥漿在中低溫條件下使用時(shí),存在水泥漿的水化速度慢、凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng)、水泥石強(qiáng)度發(fā)展緩慢、早期強(qiáng)度低等問(wèn)題,導(dǎo)致油、氣、水竄的幾率升高,嚴(yán)重影響固井質(zhì)量。
4、王建瑤等用自由基聚合方式合成了一種油井水泥抗分散絮凝劑,能滿足水泥漿在80℃受水沖刷作用下不離析、不分散(王建瑤,曾建國(guó)?,孫富全,等.一種油井水泥用抗分散絮凝劑[j].鉆井液與完井液,2018,35(2):90-93),介紹了一種抗水侵功能性高分子材料,但合成工藝較為復(fù)雜,未形成水泥漿體系,且影響水泥早期水化反應(yīng),水泥石早期強(qiáng)度降低,不適用于中低溫條件下含水、出水層固井。
5、盧海川等通過(guò)混配海泡石等無(wú)機(jī)材料、苯乙烯磺酸-馬來(lái)酸酐等共聚物的方式制備了固井用防水竄材料(盧海川,劉勇,張維濱等.一種固井用防水竄材料及其制備方法[p].cn106701048a,2017),該發(fā)明水泥漿體系為常規(guī)水泥漿體系,且密度范圍未限定,且需要合成,工藝復(fù)雜。該防水竄材料的無(wú)機(jī)材料和疏水性材料水化活性低,會(huì)影響水泥石早期強(qiáng)度;且該防水竄材料為液體材料,不適用于干混作業(yè)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于提供一種中低溫抗水侵低密度水泥漿,克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問(wèn)題。
2、為此,本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下:
3、一種中低溫抗水侵低密度水泥漿,包括以下重量份數(shù)的組份:低溫早強(qiáng)水泥200-300份、粉煤灰200-300份、二氧化硅粉15-25份、降失水劑10-15份、膨脹劑4-8份、水350-430份、抗水侵材料0.8-1份、減輕材料0-50份。
4、所述低溫早強(qiáng)水泥中硅酸三鈣含量60-67%,鋁酸三鈣含量5-8%,硅酸二鈣含量12-14%,鐵鋁酸四鈣含量9-10%。
5、所述粉煤灰為符合份b/t1596-2019的ⅰ級(jí)或ⅱ級(jí)粉煤灰。
6、所述二氧化硅粉選用符合份b/t?21236-2007的二氧化硅微粉,其中,sio2含量≥90%。
7、所述抗水侵材料為甲基纖維素醚、羥乙基纖維素醚、羥乙基甲基纖維素醚或羥丙基甲基纖維素醚。
8、所述降失水劑為2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、丙烯酸共聚物或聚乙烯醇類降失水劑。
9、所述膨脹劑為氧化鈣、氧化鋁或硫酸鈣。
10、所述減輕材料為空心玻璃微珠、空心陶瓷微珠、漂珠或膨脹珍珠巖。
11、一種中低溫抗水侵低密度水泥漿,低溫早強(qiáng)水泥250份、粉煤灰250份、二氧化硅粉20份、降失水劑12.5份、膨脹劑5份、水400份和抗水侵材料1份。
12、一種中低溫抗水侵低密度水泥漿,低溫早強(qiáng)水泥250份、粉煤灰250份、二氧化硅粉20份、降失水劑12.5份、膨脹劑5份、減輕材料50份、水400份和抗水侵材料1份。
13、本發(fā)明的有益效果是:
14、本發(fā)明提供的這種中低溫抗水侵低密度水泥漿,采用低溫早強(qiáng)水泥,促進(jìn)水泥早期水化進(jìn)程,提高中低溫條件下水泥漿體系的早期強(qiáng)度,彌補(bǔ)加入高分子抗水侵材料后對(duì)水泥水化的影響,提高低密度水泥漿體系防水侵性能,保障固井質(zhì)量。
15、本發(fā)明采用多羥基高分子聚合物作為抗水侵材料,高分子上的羥基和醚鍵上的氧原子與水分子締和成氫鍵,使游離水變成結(jié)合水,并可在水泥漿體系內(nèi)部形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),使水泥漿具有一定的耐沖刷和水中不分散性能。
1.一種中低溫抗水侵低密度水泥漿,其特征在于:包括以下重量份數(shù)的組份:低溫早強(qiáng)水泥200-300份、粉煤灰200-300份、二氧化硅粉15-25份、降失水劑10-15份、膨脹劑4-8份、水350-430份、抗水侵材料0.8-1份、減輕材料0-50份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中低溫抗水侵低密度水泥漿,其特征在于:所述低溫早強(qiáng)水泥中硅酸三鈣含量60-67%,鋁酸三鈣含量5-8%,硅酸二鈣含量12-14%,鐵鋁酸四鈣含量9-10%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中低溫抗水侵低密度水泥漿,其特征在于:所述粉煤灰為符合份b/t1596-2019的ⅰ級(jí)或ⅱ級(jí)粉煤灰。
4.?根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中低溫抗水侵低密度水泥漿,其特征在于:所述二氧化硅粉選用符合份b/t?21236-2007的二氧化硅微粉,其中,sio2含量≥90%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中低溫抗水侵低密度水泥漿,其特征在于:所述抗水侵材料為甲基纖維素醚、羥乙基纖維素醚、羥乙基甲基纖維素醚或羥丙基甲基纖維素醚。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中低溫抗水侵低密度水泥漿,其特征在于:所述降失水劑為2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、丙烯酸共聚物或聚乙烯醇類降失水劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中低溫抗水侵低密度水泥漿,其特征在于:所述膨脹劑為氧化鈣、氧化鋁或硫酸鈣。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中低溫抗水侵低密度水泥漿,其特征在于:所述減輕材料為空心玻璃微珠、空心陶瓷微珠、漂珠或膨脹珍珠巖。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的一種中低溫抗水侵低密度水泥漿,其特征在于:低溫早強(qiáng)水泥250份、粉煤灰250份、二氧化硅粉20份、降失水劑12.5份、膨脹劑5份、水400份和抗水侵材料1份。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的一種中低溫抗水侵低密度水泥漿,其特征在于:低溫早強(qiáng)水泥250份、粉煤灰250份、二氧化硅粉20份、降失水劑12.5份、膨脹劑5份、減輕材料50份、水400份和抗水侵材料1份。