一種固井水泥漿防漏減輕材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種固井水泥漿防漏減輕材料及其制備方法，材料主要成分為閉口膨脹珍珠巖35%-40%，微粒硅粉20%-25%，粉煤灰30%-35%，硫酸鈉5%-10%，上述百分數(shù)按重量計。該制備方法包括以下的制作步驟：（1）在密閉混拌罐中加入的閉口膨脹珍珠巖，并持續(xù)攪拌；（2）邊攪拌邊加入微粒硅粉，再依次加入粉煤灰、硫酸鈉；（3）待全部加完后再攪拌均勻即制得防漏減輕材料。選用該特定的配比材料及制作方法后得到的材料再與水泥干法混合后，形成的水泥漿穩(wěn)定性好，水泥漿密度最低可降1.20g/cm3，所采用的原材料成本低，制備方法和所需設(shè)備條件簡單，易于實施，既滿足低壓易漏井對固井水泥漿的要求，又大幅度降低成本，可廣泛應(yīng)用于油氣田探井、深井等固井施工。
【專利說明】一種固井水泥漿防漏減輕材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及固井水泥漿材料及其制備方法，具體涉及一種固井水泥漿防漏減輕材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]盡管國內(nèi)外對固井減輕材料進行了大量研究，研制了各種固體、液體，以及氣體減輕劑，也在不同油氣田固井作業(yè)中取得了大量的應(yīng)用成果。但是每種減輕材料都有一定的局限性，目前使用的低密度水泥漿體系按照減輕材料的減輕原理可劃分為三類:第一類是以膨潤土、粉煤灰、微硅、珍珠巖、火山灰等超細粉末為減輕材料，這一類減輕材料一般為吸水或增粘物質(zhì)，其水泥漿密度的降低主要依靠較大的水灰比，使用密度范圍一般為1.40-1.60 g/cm3 ;第二類是依靠減輕材料本身的低密度來降低水泥漿密度，如硬浙青、細小的耐壓中空微珠或陶瓷球等，這一類低密度水泥漿的密度主要取決于減輕材料本身密度大小和摻量的多少，其密度范圍一般為1.30-1.60 g/cm3 ;第三類是以氣體為減輕材料的充氣泡沫水泥漿，這一類水泥漿的密度受水泥漿基漿密度、充氣量和井底壓力共同影響，其地表密度可低到0.70 8八1113，井下密度一般在1.30 g/cm3以上。目前普遍使用的各類低密度體系主要存在的問題是:在油田下部的漏失問題上，面對大多破裂壓力1.20-1.35g/cm3以及更低的易滲、易裂地層，雖然大多相應(yīng)采用1.30-1.45g/cm3密度的多種過飽和混合減輕材料漿體，但因壓力安全窗口較小，仍無法克服下部產(chǎn)層的大量壓裂性和滲漏性漏失現(xiàn)象的發(fā)生，施工時經(jīng)常發(fā)生失返，該漏失一般至壓力平衡后停止，因漏失點不同封固段通常缺少，并嚴重影響封固質(zhì)量。
[0003]因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員很有必要根據(jù)地質(zhì)情況和地層特性，結(jié)合本油田固井水泥漿體系特點，研究出與水泥漿體系配套的自身特色具有低成本減輕材料，滿足地區(qū)鉆井需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中地層固井施工中水泥密度過大，導(dǎo)致下部產(chǎn)生的大量壓裂性和滲漏性漏失現(xiàn)象；提供一種能降低水泥漿的密度，在低壓易漏地層固井施工過程能降低液柱壓力、堵塞漏失通道的固井水泥漿減輕防漏材料及其制備方法。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種固井水泥漿防漏減輕材料，主要成分為閉口膨脹珍珠巖35%-40%，微粒硅粉20%-25%，粉煤灰30%_35%，硫酸鈉5%_10%，上述百分數(shù)按重量計。
[0006]該方案優(yōu)選按下述重量百分比的原料組成:閉口膨脹珍珠巖38%，微粒硅粉22%，粉煤灰32%，硫酸鈉8%。
[0007]所述的膨脹珍珠巖粒徑范圍在180 μ m—830 μ m。
[0008]所述閉口膨脹珍珠巖且粒徑值350 μ m。
[0009]所述閉口膨脹珍珠巖是膨脹倍數(shù)為7-10倍的閉口膨脹珍珠巖。
[0010]所述微粒硅粉的粒徑范圍0.1-120 μ m。[0011 ] 所述微粒硅粉的粒徑值為12 μ m。
[0012]一種如上所述防漏減輕材料的制備方法，該方法包括以下次序的制作步驟:
(1)在密閉混拌罐中加入配方量的粒徑范圍在180μ m— 830 μ m的閉口膨脹珍珠巖；
(2)邊攪拌邊加入配方量的粒徑范圍0.1-120 μ m微粒硅粉，攪拌均勻后再依次加入配方量的粉煤灰和硫酸鈉；
(3)待全部加完后再攪拌10-15分鐘，使其充分混拌均勻即制得固井水泥漿防漏減輕材料。
[0013]本發(fā)明的技術(shù)方案和有益效果:上述，使用粒徑為180μπι— 350μπι的7-10閉口膨脹珍珠巖，可控制形成的水泥漿在膨脹壓縮過程中體積變化在3.5%-6%，且閉孔膨脹珍珠巖無破碎，不會影響正常固井；上述方案特別適應(yīng)用于如盆地油氣田探井、深井、水平井等固井施工，起到良好的減輕防漏失作用，選用該特定的配比材料及制作方法后得到的材料再與水泥干法混合后，形成的水泥漿穩(wěn)定性好，水泥漿密度最低可降至1.20g/cm3，所采用的原材料成本低，制備方法和所需設(shè)備條件簡單，易于實施，既能滿足低壓易漏井對固井水泥漿的要求，又能大幅度降低生產(chǎn)成本，獲得良好的經(jīng)濟效益和社會效益，很值得推廣應(yīng)用。
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合本發(fā)明的相關(guān)實驗數(shù)據(jù)來詳述本發(fā)明的較佳的實施方式。
[0015]實施例1，結(jié)合實 際的實驗數(shù)據(jù)描述。
[0016]選取的一種固井水泥漿防漏減輕材料，主要成分為閉口膨脹珍珠巖35%_40%，微粒硅粉20%-25%，粉煤灰30%-35%，硫酸鈉5%_10%，上述百分數(shù)按重量計。
[0017]所述的閉口膨脹珍珠巖粒徑范圍在180 μ m—830 μ m。
[0018]所述閉口膨脹珍珠巖且粒徑值350 μ m。
[0019]所述閉口膨脹珍珠巖是膨脹倍數(shù)為7-10倍的閉口膨脹珍珠巖。
[0020]所述微粒硅粉的粒徑范圍0.1-120 μ m。
[0021]所述微粒硅粉的粒徑值為12 μ m。
[0022]下面結(jié)合相關(guān)的實驗數(shù)據(jù)反饋情況及實驗數(shù)據(jù)表1-3，進一步描述上述材料在實際施工中所取得優(yōu)良技術(shù)效果，包括但不限于該材料的外觀及物理性能、密度性能及材料最終屬性數(shù)據(jù):
1、實施例1固井水泥漿防漏減輕材料的測試試驗。
[0023]本試驗測定了減輕材料的密度，及以不同比例加入水泥中形成的水泥漿密度；放置2小時后，測試漿體游離水、觀測實施例1的減輕材料的穩(wěn)定性。
[0024]測試(I):實施例1的減輕材料樣品的物理性能
在常溫25°C下，觀察生產(chǎn)樣品外觀、測定其物理性能，結(jié)果見表1.
【權(quán)利要求】
1.一種固井水泥漿防漏減輕材料，主要成分為閉口膨脹珍珠巖35%-40%，微粒硅粉20%-25%，粉煤灰30%-35%，硫酸鈉5%_10%，上述百分數(shù)按重量計。
2.如權(quán)利要求1所述的固井水泥漿防漏減輕材料，其特征在于:按下述重量百分比的原料組成:閉口膨脹珍珠巖38%，微粒硅粉22%，粉煤灰32%，硫酸鈉8%。
3.如權(quán)利要求1所述的固井水泥漿防漏減輕材料，其特征在于:所述的閉口膨脹珍珠巖粒徑范圍在180 μ m—830 μ m。
4.如權(quán)利要求1-3中任意之一所述的固井水泥漿防漏減輕材料，其特征在于:所述閉口膨脹珍珠巖且粒徑值為350 μ m。
5.如權(quán)利要求4所述的固井水泥漿防漏減輕材料，其特征在于:閉口膨脹珍珠巖的膨脹倍數(shù)為7-10倍的閉口膨脹珍珠巖。
6.如權(quán)利要求1所述的固井水泥漿防漏減輕材料，其特征在于:所述微粒硅粉的粒徑范圍 0.1-120 μ m。
7.如權(quán)利要求1或5所述的固井水泥漿防漏減輕材料，其特征在于:所述微粒硅粉的粒徑值為12 μ m。
8.—種如權(quán)利要求1-6任意一個所述防漏減輕材料的制備方法，該方法包括以下次序的制作步驟:(1)在密閉混拌罐中加入配方量的粒徑范圍在180μ m— 830 μ m的閉口膨脹珍珠巖； (2)邊攪拌邊加入配方量的粒徑范圍0.1-120 μ m微粒硅粉，攪拌均勻后再依次加入配方量的粉煤灰和硫酸鈉； (3)待全部加完后再攪拌10-15分鐘，使其充分混拌均勻即制得固井水泥漿防漏減輕材料。
【文檔編號】C09K8/473GK103756657SQ201410024661
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月20日
【發(fā)明者】陳興中, 周兵, 李海龍, 劉志雄, 劉小坤, 曹彥琴, 姜向祖, 朱哲, 萬向臣 申請人:中國石油集團川慶鉆探工程有限公司工程技術(shù)研究院