[发明专利]一种水泥浆及其制备方法

说明书

本申请公开了一种水泥浆，所述水泥浆包括以下重量份的各组分：G级油井水泥100份，胶凝材料15份至40份，悬浮剂5份至20份，调凝剂0份至10份，降失水剂4份至10份，消泡剂0至1份；水70份至250份。此外，本申请的低密度低水化热水泥浆体系，配方简单，成本低廉，综合性能优良，并且施工方便，适用于液体自动添加系统，降低了固井作业劳动强度，可满足含天然气水合物地层的固井施工尤其是海上固井施工的需要。

技术领域

本申请涉及但不限于固井水泥浆领域，尤指一种水泥浆及其制备方法。

背景技术

针对含水合物地层的深水表层固井作业，常规的水泥浆体系由于水化放热量大，容易使含水合物地层吸热分解，释放出大量气体，严重影响固井质量，甚至引发井喷重大安全风险。因此，深水表层含水合物地层固井一般采用低密度低水化热水泥浆。目前，通常采用三种方法来构建低水化热水泥浆体系：(1)加入有机相变材料，利用相变潜热来吸收水泥水化释放出的热量；但当环境温度变化较大或者水泥水化放热超过相变材料吸热能力时，将失去原有效果，另外，由于有机相变材料的成本通常较高，水泥浆单方成本通常较高；(2)加入低水化热胶凝材料，该类胶凝材料活性低，通过取代部分水泥能够降低水泥浆水化热，同时材料本身成本低廉，因此水泥浆单方成本通常较低；但由于材料活性低导致反应速率较慢，其早期强度一般比较低，不易达到海上固井要求；通常采用同时加入低水化热胶凝材料与人造玻璃微珠作为减轻剂的方法，来提高水泥石早期强度，但是由于人造玻璃微珠成本较高，导致水泥浆单方成本增加，而且配浆不方便，增加了作业复杂程度；(3)使用低热水泥，这种水泥浆体系的流变性好，水化热低，耐侵蚀性好，尽管后期强度增进率大，但是早期强度低，并且这类方法采用了特种水泥，增加了海上固井现场作业施工的复杂度和工作量。

构建低密度水泥浆体系由两种常用方法：(1)以中空微珠作为减轻剂，加入人造玻璃微珠或者天然漂珠配制漂珠低密度水泥浆，水泥石具有较高的抗压强度，但是成本较高；(2)以水作为减轻剂，加入粉煤灰、膨润土等材料配制大水灰比的低密度水泥浆，但这类水泥浆通常早期强度较低、浆体流动性不好，稳定性差，不能满足某些地层的要求。

总而言之，由于海洋钻井现场条件的限制和固井材料的局限性，目前的低密度低水化热水泥浆还不能满足海上固井的实际作业需求。

发明内容

以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制本申请的保护范围。

本申请提供了一种低密度低水化热水泥浆及其制备方法，该低密度低水化热水泥浆的水化热较低且可调，浆体流动性好，稠化时间可调，早期强度高，可满足含水合物的深水表层海上固井施工的需要。

本申请提供了一种水泥浆，所述水泥浆包括以下重量份的各组分：G级油井水泥100份，胶凝材料15份至40份，悬浮剂5份至20份，调凝剂0份至10份，降失水剂4份至10份，消泡剂0至1份；水70份至250份。

在本申请提供的一种实施方式中，所述胶凝材料包括以下组分：偏高岭土、轻质碳酸钙、超细粉煤灰、沸石粉和碱金属硫酸盐；

在本申请提供的一种实施方式中，所述偏高岭土、轻质碳酸钙、超细粉煤灰、沸石粉和碱金属硫酸盐的重量比为(10至40):(10至40):(10至40):(10至40):(2至8)。

在本申请提供的一种实施方式中，所述悬浮剂为硅溶胶；

在本申请提供的一种实施方式中，所述硅溶胶为碱性硅溶胶，优选地，所述硅溶胶的粒径为8-20nm。

在本申请提供的一种实施方式中，所述调凝剂为促凝剂或缓凝剂，其中，促凝剂为无机盐与有机醇胺的混合物；

在本申请提供的一种实施方式中，所述促凝剂为中海油服化学有限公司生产的C-A95L；

在本申请提供的一种实施方式中，缓凝剂为有机磷酸盐类缓凝剂，优选地，所述缓凝剂为中海油服化学有限公司生产的C-R21L。