CN111825355A - 一种低触变性油井水泥 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低触变性油井水泥，涉及水泥技术领域，按重量百分比计，水泥包括：油井水泥熟料90～95％，脱硫石膏5～10％，其中，所述油井水泥熟料的三率值：KH：0.90±0.02，SM：2.7±0.1，IM：0.8±0.1。本发明的低触变性油井水泥稠化时间可调控。

Description

一种低触变性油井水泥
技术领域
本发明属于油气井固井胶凝材料技术领域，尤其涉及一种低触变性油井水泥。
背景技术
油气井固井的触变性水泥浆是在普通油井水泥中加入触变剂后，使其在混合与注替过程中具有良好的流动性能，而当其静止后，又能迅速形成胶凝强度较高的特种水泥浆。触变性水泥浆主要用于防窜与堵漏作业中。注水泥作业中产生的窜流主要是由于水泥浆静液柱压力和地层压力不平衡所致，且常发生在水泥浆由液态转变为固态的过渡时期内，如果使用触变性水泥浆，当其进入过渡状态后，由于胶凝强度迅速增大，使流体窜流的阻力增大；如果胶凝强度的增长速度与胶凝强度数值达到一定程度，就可以达到防止流体窜流的目的，因此触变性水泥浆可以防止气窜。触变性水泥浆在油田固井领域已应用多年，由于其良好的触变性，而越来越受到人们的关注。
但是通常的低触变性油井水泥有强度不能满足施工现场的要求以及沉降稳定性差等缺陷，本领域的技术人员致力于开发出一种具有强度高和良好的沉降稳定性的低触变性油井水泥，使得1h稠度损失减小，适用于低压易漏失井、长封固段井、调整井、气井、水平井、大斜度井固井等不同的工况。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种低触变性油井水泥，具有强度高和良好的沉降稳定性，使得1h稠度损失减小，适用于低压易漏失井、长封固段井、调整井、气井、水平井、大斜度井固井等不同的工况。
为实现上述目的，本发明提供了一种低触变性油井水泥，按重量百分比计，所述水泥包括：油井水泥熟料90～95％，脱硫石膏5～10％，其中，所述的油井水泥熟料为三率值：KH：0.90±0.02，SM：2.7±0.1，IM：0.8±0.1；本发明与现有技术相比，其优势在于：
(1)本发明的低触变性油井水泥具有高强度和良好的沉降稳定性，1h稠度损失小，适用于低压易漏失井、长封固段井、调整井、气井、水平井、大斜度井固井等不同油井工况；
(2)本发明的低触变性油井水泥稠化时间可以通过温度来调控，稠化平稳，无较大波动；
(3)水泥浆流动性能良好，初始稠度≥240mm，1小时损失≤30mm。
具体实施方式
本发明公开了一种低触变性油井水泥，按重量百分比计，所述水泥包括：油井水泥熟料90～95％，脱硫石膏5～10％，其中，所述的油井水泥熟料的三率值：KH：0.90±0.02，SM：2.7±0.1，IM：0.8±0.1。
一方面，本发明的低触变性油井水泥具有高强度和良好的沉降稳定性，1h稠度损失小，适用于低压易漏失井、长封固段井、调整井、气井、水平井、大斜度井固井等不同油井工况；
另一方面，本发明的低触变性油井水泥稠化时间通过调节温度来调控，稠化平稳，无较大波动；
其次，水泥浆流动性能良好，初始稠度≥240mm，1小时损失≤30mm。
在一个较佳的实施例中，所述油井水泥熟料的53％≤C3S≤65％，1.5％≤C3A≤2.5％，f-CaO≤1.0％，立升重1350±75g/L；出窑熟料温度≤120℃；净浆流动度初始≥240mm，1小时经时损失≤30mm；52℃，35.6MPa条件下稠化时间90-115mins，初始稠度10-15BC，常压38℃，8h抗压强度≥5.0MPa，常压60℃，8h抗压强度≥13.0MPa。
在一个较佳的实施例中，所述脱硫石膏中三氧化硫含量≥40％，结晶水≥14％。
在一个较佳的实施例中，所述的油井水泥为比表面积为340～370m2/kg，45μm筛余为14～16％。
在一个较佳的实施例中，所述的油井水泥中三氧化硫为1.8～2.4％。
在一个较佳的实施例中，本发明的油井水泥还可以包括降失水剂、膨胀剂、增强剂、减阻剂和缓凝剂。
以下介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
实施例1：
一种低触变性油井水泥，按重量百分比计包括以下原材料：油井水泥熟料95％，脱硫石膏5％配成油井水泥。
本实施例中，油井水泥比表面积为340m2/kg，密度为3.14g/cm3。
本实施例中，原水泥在35.6mpa，52℃条件下检测初稠、稠化时间、流动度、1h流动度、密度、游离液、38℃8h强度、60℃8h强度。
本实施例中，按照(油井水泥+2.0％降失水剂G307A+1.5％膨胀剂GJ-Z+1.5％增强剂GJ-F+0.3％减阻剂G408+0.1％缓凝剂G407)配置高密度在85℃下进行实验，记录稠化时间、40BC-70BC用时、游离液、初稠、密度、流动度、1h流动度。
实施例2：
一种低触变性油井水泥，按重量百分比计包括以下原材料：油井水泥熟料94％，脱硫石膏6％配成油井水泥。
本实施例中，油井水泥比表面积为3345m2/kg，密度为3.14g/cm3。
本实施例中，原水泥在35.6mpa，52℃条件下检测初稠、稠化时间、流动度、1h流动度、密度、游离液、38℃8h强度、60℃8h强度。
本实施例中，按照(油井水泥+2.0％降失水剂G307A+1.5％膨胀剂GJ-Z+1.5％增强剂GJ-F+0.3％减阻剂G408+0.1％缓凝剂G407)配置高密度在85℃下进行实验，记录稠化时间、40BC-70BC用时、游离液、初稠、密度、流动度、1h流动度。
实施例3：
一种低触变性油井水泥，按重量百分比计包括以下原材料：油井水泥熟料93％，脱硫石膏7％配成油井水泥。
本实施例中，油井水泥比表面积为353m2/kg，密度为3.14g/cm3。
本实施例中，原水泥在35.6mpa，52℃条件下检测初稠、稠化时间、流动度、1h流动度、密度、游离液、38℃8h强度、60℃8h强度。
本实施例中，按照(油井水泥+2.0％降失水剂G307A+1.5％膨胀剂GJ-Z+1.5％增强剂GJ-F+0.3％减阻剂G408+0.1％缓凝剂G407)配置高密度在85℃下进行实验，记录稠化时间、40BC-70BC用时、游离液、初稠、密度、流动度、1h流动度。
实施例4：
一种低触变性油井水泥，按重量百分比计包括以下原材料：油井水泥熟料94％，脱硫石膏6％配成油井水泥。
本实施例中，油井水泥比表面积为360m2/kg，密度为3.14g/cm3。
本实施例中，原水泥在35.6mpa，52℃条件下检测初稠、稠化时间、流动度、1h流动度、密度、游离液、38℃8h强度、60℃8h强度。
本实施例中，按照(油井水泥+2.0％降失水剂G307A+1.5％膨胀剂GJ-Z+1.5％增强剂GJ-F+0.3％减阻剂G408+0.1％缓凝剂G407)配置高密度在85℃下进行实验，记录稠化时间、40BC-70BC用时、游离液、初稠、密度、流动度、1h流动度。
实施例5：
一种低触变性油井水泥，按重量百分比计包括以下原材料：油井水泥熟料94％，脱硫石膏6％配成油井水泥
本实施例中，油井水泥比表面积为370m2/kg，密度为3.14g/cm3。
本实施例中，原水泥在35.6mpa，52℃条件下检测初稠、稠化时间、流动度、1h流动度、密度、游离液、38℃8h强度、60℃8h强度。
本实施例中，按照(油井水泥+2.0％降失水剂G307A+1.5％膨胀剂GJ-Z+1.5％增强剂GJ-F+0.3％减阻剂G408+0.1％缓凝剂G407)配置高密度在85℃下进行实验，记录稠化时间、40BC-70BC用时、游离液、初稠、密度、流动度、1h流动度。
以上实施例1～5均按照配比进行油井水泥各项检测，具体检测标准与方法依据《GB/T19139-2012油井水泥试验方法》进行。实施例1～5中各配比油井水泥的性能检测指标如下表1、表2所示：
表1 实施例1～5各油井水泥检测指标
Figure BDA0002200664570000051
从上表1中各实施例1～5各油井水泥检测指标来看，在52℃和35.6MPa实验条件下，实施例1～3的低触变性油井水泥比表面积相当，实施例4的低触变性油井水泥比表面积最小而实施例5的低触变性油井水泥比表面积最大；实施例1～5的三氧化硫含量均在2％左右；实施例1～5的游离度在3.18％～3.32％范围内，流动度在241～259mm，初稠BC在11-14，稠化时间在102～114mins，充分说明实施例1～5的低触变性油井水泥具有良好的沉降稳定性，且稠化平稳，流动性能良好；在38℃8h强度测试中，实施例1～5的油井水泥强度在5.0～5.54之间，在60℃8h条件下测试，其强度值较38℃8h下的强度增加了近200％，说明本发明的实施例1～5的油井水泥强度较高。
表2 实施例1～5各高密度油井水泥检测指标
Figure BDA0002200664570000052
Figure BDA0002200664570000061
从上表中看到，在85℃和40MPa条件下测试40mins，实施例1～5的1h流动度在207mm～231mm之间，在45℃常压下稠化48h后的强度可以达到34.2～35.9MPa之间，达到40BC～70BC用时在13～18mins之间，综上，实施例1～5以及表1、表2可以充分表明本发明的低触变性油井水泥一方面具有高强度和良好的沉降稳定性，1h稠度损失小，适用于低压易漏失井、长封固段井、调整井、气井、水平井、大斜度井固井等不同油井工况，另一方面说明本发明的低触变性油井水泥稠化时间可调控，稠化平稳，无较大波动。
同时，从表1和表2中可以看到，在不同的测试条件下本发明的低触变性油井水泥的稠化时间是不同的，因此，我们可以通过控制温度来调节低触变性油井水泥的稠化时间，进而根据稠化时间调整施工时间，给现场施工带来方便。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种低触变性油井水泥，按重量百分比计，所述水泥包括：油井水泥熟料90～95％，脱硫石膏5～10％，其中，所述油井水泥熟料的三率值为：KH：0.90±0.02，SM：2.7±0.1，IM：0.8±0.1。
2.如权利要求1所述的水泥，其中，优选的，所述油井水泥熟料的53％≤C3S≤65％，1.5％≤C3A≤2.5％，f-CaO≤1.0％，立升重1350±75g/L；出窑熟料温度≤120℃；净浆流动度初始≥240mm，1小时经时损失≤30mm；52℃，35.6MPa条件下稠化时间90-115mins，初始稠度10-15BC，常压38℃，8h抗压强度≥5.0MPa，常压60℃，8h抗压强度≥13.0MPa。
3.如权利要求1所述的水泥，其中，所述脱硫石膏中三氧化硫含量≥40％，结晶水≥14％。
4.如权利要求1所述的水泥，其中，所述的油井水泥为比表面积为340～370m2/kg，45μm筛余为14～16％。
5.如权利要求1所述的水泥，其中，所述的油井水泥中三氧化硫为1.8～2.4％。
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