[发明专利]一种低密度油井水泥

说明书

本发明公开了一种低密度油井水泥，属于油气井固井技术领域。所述油井水泥包括以下按重量百分比计的原料：水泥熟料82～90%、石膏1～8%、空心玻璃微珠5～10%、分散剂0～0.3%、缓凝剂0.5～0.8%；所述水泥熟料为硫铝酸盐水泥熟料、高贝利特硫铝酸盐水泥熟料中的一种。所述硫铝酸盐水泥熟料的比表面积为470～520cm²/g；硫铝酸盐水泥熟料矿物中无水硫铝酸钙C₄A₃含量为50～75%。本发明的水泥主要用于浅部地层的海上钻井作业，具有早期强度高，稠化时间长，能够实现整个固井前、固井中以及固井后满足压稳要求。

技术领域

本发明涉及一种低密度油井水泥，属于油气井固井技术领域。

背景技术

钻井作业过程中，如果发生浅层气井喷，将带来较为严重的结果，尤其在海上钻井作业中，井喷严重时会造成地表处的碗形塌陷，船只和平台损失等。浅层岩性疏松、承压能力低，导致压力窗口窄，压稳控制难，浅部地层温度低，水泥浆水化速度慢，水泥石早期强度低，加剧了气窜的风险，表层环空容积大、顶替效率低、封隔上部浅层气的水泥浆受钻井液伤害严重，难以保证水泥石的良好胶结。因此对于浅部地层来说，浅层气是表层固井的主要难点，为保证其固井质量，实现浅层气的有效封固，对水泥浆体系的选择、优化水泥浆柱设计是至关重要的。

现有技术中的低密度水泥，如公开号为“CN101463248”，名称为“深海用低温低密度油井水泥”的发明专利，该专利公开的油井水泥由水泥材料、减轻材料、分散剂和水泥增强剂组成，特征是所述组分中的水泥材料为低温快硬基材水泥，在产品制备时混配入减轻材料、分散剂和的水泥增强剂，解决了深海低温条件下固井施工的难题，在5℃、常压、8小时条件下，水泥石强度可以达到3.5MPa以上，水泥浆密度控制在1.50±0.02g/cm³范围内，水泥浆流动度≥220mm，满足深海钻井固井的要求。

该水泥的应用环境为5℃的低温环境，如果在本发明的申请的使用环境当中，存在两个问题，其一，由于上述专利中提到的低温快硬基材水泥，并未明确指出水泥水化产物，那么在30℃条件下，12h强度＞12MPa，24h强度＞24MPa的指标不一定能够达到；其二，该水泥浆体系中并未加入缓凝剂，为了实现低温早强的同时，加入了碳酸盐类的水泥增强剂，会缩短水泥的凝结时间，不满特殊表层固井环境对早强要求高，凝结时间长的要求。

又如公开号为“CN101805596A”，名称为“非漂珠低密度油井水泥”的发明专利，该专利公开的油井水泥由100份油井水泥、12～20份纳米硅灰石、120～180份粉煤灰、3～6份早强剂和4～8份水泥分散剂组成，其中油井水泥按重量份数比由100份水泥生料、3～5份石膏和1～3份铜尾矿制成。

该专利使用的油井水泥是由油井水泥熟料粉磨而成，该熟料矿物组成为硅酸三钙，硅酸二钙，铝酸三钙，铁铝酸四钙等四种固溶体，其水泥浆密度为1.60±0.02g/cm3，抗压强度20℃，24h为4.2MPa，40℃，24h抗压强度为5.2MPa，抗压强度不够高，不能满足特殊表层固井的使用要求。

综上，现有技术中的低密度水泥的早期强度不够高，且稠化时间短，不能满足特殊条件下的固井施工。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中的低密度水泥早强不够高，稠化时间短的技术问题，提供一种新的低密度油井水泥，既能满足早强要求，又具有较长的稠化时间，能够满足特殊表层固井环境对强度和稠化的特殊要求，实现整个固井前、固井中以及固井后均满足压稳要求。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

一种低密度油井水泥，其特征在于：包括以下按重量百分比计的原料：水泥熟料82～90%、石膏1～8%、空心玻璃微珠5～10%、分散剂0～0.3%、缓凝剂0.5～0.8%；

所述水泥熟料为硫铝酸盐水泥熟料、高贝利特硫铝酸盐水泥熟料中的一种；