[发明专利]低密度水泥浆

说明书

技术领域

本发明涉及一种石油钻井工程领域，尤其是涉及一种适用于井温高且易漏失地层封固的水泥浆。

背景技术

在石油钻井工程中，随着勘探开发的深入，钻探深度加深，需要封固的地层更为复杂。例如塔里木盆地其中深部灰岩、白云岩地层缝洞发育，地层孔隙压力低，钻井和固井易发生漏失，白云岩缝洞型层段储层保护要求高，堵漏难度大，难以对其进行有效封堵，无法满足常规固井施工条件。另外，套管下入深，井底温度高，水泥石强度易发生衰减。

目前使用的水泥浆大多采取漂珠+微硅配制而成，用漂珠作为主要减轻材料，微硅作为填充材料，该体系具有密度可调范围大、具有良好的稳定性、流动性和一定的触变性、失水量低和早期强度高等优点，能有效地防止漏失及其对油气层的保护。但对于井深，井底压力高（≥70MPa），国产普通漂珠低密度水泥浆密度破碎率较大，已不适应深井压力要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有水泥浆中漂珠易破碎，不能满足深井压力要求的缺陷，提供了一种低密度水泥浆，该水泥浆密度稳定且低至1.29-1.31g/cm³，综合性能良好，强度高且能抗高温。

本发明低密度水泥浆，采用颗粒堆积和粒径级配原理，复配抗压强度高（124MPa以上）、密度低（0.6g/cm³以下）的空心玻璃微珠，G级水泥+超细水泥，以及长度4.5-5.5mm（优选5mm）的短纤维，使得所得低密度水泥浆适用于具有高温、高压、井深为特点的固井，尤其是灰岩、白云岩地层裂缝发育固井。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种低密度水泥浆，该水泥浆水固比为58-65：100；以重量份计，该水泥浆固体成分包括：水泥112-118份，减轻剂微珠35-45份以及稳定剂微硅5-12份，其中所述水泥包括平均粒径为12-14μm（D₅₀为16-17μm）的水泥第一组分100份以及平均粒径为6-7μm（D₅₀为6-8μm）的水泥第二组分12-18份；以水泥浆体积计，每升水泥浆中包括纤维0.1-0.25g；该水泥浆密度为1.29-1.31g/cm³。

本发明所述水泥浆水固比是指水和固体成分的质量比。

前述的低密度水泥浆，该水泥浆水固比为60-63：100；以重量份计，该水泥浆固体成分包括：水泥114-116份，减轻剂微珠38-42份以及稳定剂微硅6-10份，其中所述水泥包括水泥第一组分100份以及水泥第二组分14-16份；以水泥浆体积计，每升水泥浆中包括纤维0.1-0.2g。

前述的低密度水泥浆，所述水泥第一组分平均粒径为12.96μm；所述水泥第二组分平均粒径为6.03μm。

前述的低密度水泥浆，所述微珠是空心玻璃珠，抗压强达124MPa（18000psi）以上。该微珠优选壁厚为1.8-2.2μm（优选2μm），密度为0.6g/cm³以下。

前述的低密度水泥浆，所述微硅的平均粒径为0.28-0.32μm（优选0.3μm）。

前述的低密度水泥浆，所述纤维是玻璃纤维，碳纤维，聚丙烯纤维或尼龙纤维，其长度为4.5-5.5mm。

前述的低密度水泥浆，以水泥浆中水泥，微珠以及微硅含量总和为100重量份计，该水泥浆进一步包括：早强剂2~4.5重量份，分散剂0.3~0.7重量份，降失水剂5~8.5重量份，第一防气窜剂1.5~3.5重量份，第二防气窜剂2-4重量份，缓凝剂0.8~1.5重量份，以及消泡剂0.15~0.45重量份中的至少一种。

前述的低密度水泥浆，以水泥浆中水泥，微珠以及微硅含量总和为100重量份计，所述水泥浆进一步包括：早强剂3.5~4.5重量份，分散剂0.35~0.65重量份，降失水剂5.5~8.5重量份，第一防气窜剂1.5~3.5重量份，第二防气窜剂2-4重量份，缓凝剂1.0~1.5重量份，以及消泡剂0.15~0.35重量份中的至少一种。

前述的低密度水泥浆，所述第一防气窜剂是丁苯胶乳；所述第二防气窜剂是羧基丁苯胶乳。

前述的低密度水泥浆，所述早强剂包括硫代硫酸铝、硅酸钠或碱式氯化铝；所述分散剂是丙酮甲醛磺化缩聚物；所述降失水剂是2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸、丙烯酸和丙烯酰胺的三元共聚物；所述缓凝剂是六偏磷酸钠；以及所述消泡剂是磷酸三丁酯。