專利名稱：適用于鹽穴儲氣庫的鹽水水泥漿的制作方法
技術領域：
本發(fā)明方法涉及石油和天然氣工程技術領域，特別涉及鹽穴儲氣庫固井水泥漿。
背景技術：
鹽穴儲氣庫是為了滿足“西氣東輸”保障輸氣安全，以及滿足季節(jié)性調峰的需要而建設的。在鹽穴儲氣庫的各項工程作業(yè)中，固井質量與儲氣庫的壽命、長期安全運行緊密相關。特別是“西氣東輸”建設儲氣庫的一些人口稠密，水網密布地區(qū)，一旦發(fā)生天然氣泄露，后果不堪設想?？梢哉f固井質量好壞是關系到鹽穴儲氣庫的“百年大計”。
鹽穴儲氣庫對固井質量的特殊要求，以及一些地區(qū)特殊的地質條件給固井施工帶來了很多困難。主要表現為井淺，井底溫度低；國內適用于低溫鹽水水泥漿的外加劑少，配方篩選困難；鹽水水泥漿密度高，起泡性強，現場施工難度大，密度不易控制；上部地層低壓易滲漏；井眼尺寸較大，固井水泥填充的環(huán)形空間間隙大；井眼不規(guī)則，穩(wěn)定性差，提高頂替效率困難；儲氣庫井運行壓力周期性變化，膠結后的水泥石承受交變應力，對水泥環(huán)的長期膠結性能及密封性能要求高。
滿足淺層鹽穴儲氣庫固井需要的水泥漿體系，要求低溫快凝、抗鹽性好、高早強、微膨脹、漿體穩(wěn)定性好、稠度適宜，和鉆井液及隔離液具有良好相容性。淺層鹽層固井一直是國內外固井人員公認的技術難題之一。在鹽穴儲氣庫這樣淺的鹽層固井在我國尚屬首次，還是一個全新的課題，沒有成熟的經驗可以借鑒，特別是國內沒有適合鹽穴儲氣庫固井的低溫抗鹽水泥漿體系，缺少相關的配套技術與經驗，因此每一項技術工作都可以說是挑戰(zhàn)。
國內雖然在江漢油田、中原油田、青海油田及塔里木油田進行過鹽層固井技術，但是鹽層深度在3500～5000m左右，一般采用高溫抗鹽水泥漿體系，該水泥漿體系是針對深層鹽層固井而開發(fā)的。在鹽穴儲氣庫淺層低溫鹽層條件下，這些抗鹽水泥漿長期不凝固，不能適合淺層鹽層固井。
綜上所述，國內沒有開展過淺層低溫鹽層條件下鹽穴儲氣庫固井技術，沒有成熟的經驗可以借鑒，也沒有性能可靠的水泥漿體系能滿足淺層低溫鹽層條件下鹽穴儲氣庫固井的要求。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種適用于鹽穴儲氣庫的鹽水水泥漿體系，能滿足淺層低溫鹽層條件下鹽穴儲氣庫固井。該水泥漿屬于低溫早強半飽和鹽水水泥漿體系，該水泥漿成本低，現場易于施工，能保證淺層低溫鹽層鹽穴儲氣庫的固井質量及長期的膠結質量，為滿足后期的腔體試壓及儲氣后的長期安全運行。為儲氣庫提供可靠的技術保障?？朔F有的高溫抗鹽水泥漿不能應用于淺層低溫鹽層鹽穴儲氣庫固井的不足。
本發(fā)明采用的技術方案是本發(fā)明提出一種適用于鹽穴儲氣庫的鹽水水泥漿，配方重量比為G級水泥100份；濃度為15％～18％的鹽水44～50份；抗鹽分散劑是磺化丙酮-甲醛縮聚物1.2～1.8份；抗鹽降失水劑是2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸/丙烯酰胺/丙烯酸共聚物3～4份；有機硅消泡劑0.1～0.5份。有機硅消泡劑在市場有銷售，采購人員能采購到；本專業(yè)技術人員熟知的材料。
適用于鹽穴儲氣庫的鹽水水泥漿的配制工作在固井現場，由操作工人完成。
為了適用于鹽穴儲氣庫的鹽水水泥漿，能發(fā)揮出更好的效果，其施工工藝包括下列步驟
(1)固井前進行大排量洗井，充分循環(huán)鉆井液，增加流動性，洗井控制返速在1.2～1.5m/s。
(2)扶正器按要求下入井內，下部井段150m以下，每根套管加一只扶正器；150～500m井段，每2根套管加一只扶正器；500m以上井段每3根套管加一只扶正器。
(3)采用現場鹵水10～20m3為預沖洗液，密度為1.19g/cm3，預沖洗液用量控制在環(huán)空高度300m左右。
(4)采用三段制水泥漿，先注水泥漿前先注入密度為1.50～1.60g/cm3的低密度領漿作為隔離液，用量與沖洗液基本相同；(5)再注入中間漿密度為1.80～1.85g/cm3；(6)最后注入尾漿密度為1.90～1.95g/cm3；(7)注水泥排量控制在1.0～1.2m3/min，開始替漿時排量控制在1.5m3/min左右，碰壓前排量控制在0.7～1.0m3/min，采用水泥車碰壓。
本發(fā)明所述的循環(huán)鉆井液、扶正器下入井內、注水泥漿和碰壓的操作，是普通操作工人利用現場鉆機和固井裝備，能熟練完成，重要的是嚴格按本方案的指標完成操作。
本發(fā)明的有益效果本發(fā)明提供了一種技術可靠、現場操作性強、成本低，能滿足淺層低溫鹽層條件下鹽穴儲氣庫固井的鹽水水泥漿體系，本鹽水水泥漿體系具有低溫快凝、高早強、稠度適宜、失水量低、漿體長期穩(wěn)定性好，固井中不沖蝕鹽層。采用三段制注入水泥漿，水泥石和第一界面、第二界面膠結好，能保證環(huán)空的有效封隔，以抵抗鹽層的蠕變。注水泥完畢，水泥漿應快速由液態(tài)轉變?yōu)楣虘B(tài)，以減少與鹽層及地層的接觸時間，水泥石應有長期的強度穩(wěn)定性，水泥石與套管及地層具有良好的膠結性能。保障了淺層低溫鹽層鹽穴儲氣庫的固井質量及長期的膠結質量，水泥石具有長期的強度穩(wěn)定性及長期的膠結性能；滿足后期的腔體試壓及儲氣后的長期安全運行。滿足了鹽穴儲氣庫淺層鹽層固井的要求，填補了國內鹽穴儲氣庫固井的空白。
適用于鹽穴儲氣庫的鹽水水泥漿已在金壇地區(qū)的有采鹵井西1井、西2井、金資1井等16口井固井中成功試用。經CBL/VDL固井質量檢測，環(huán)空第一界面、第二界面膠結良好，鹽層段膠結優(yōu)質，經套管內試壓25MPa，證明固井質量良好，現場試用表明適用于鹽穴儲氣庫的鹽水水泥漿能滿足鹽穴儲氣庫固井的要求。
以下結合實施實例對本發(fā)明的技術方案作進一步描述。
具體實施例方式
實施例1本發(fā)明的實施例以金壇地區(qū)已有采鹵井西2井采用的適用于鹽穴儲氣庫的鹽水水泥漿為例，進行說明1.西2井的基本情況(1)開采時間8年(2)溶腔容積16.00×104m3(3)鹽層埋深925.2～1065m(4)鹽層厚度139.8m(5)腔頂鹽層厚度11.9m(6)Φ339.7mm套管下深90.22m(7)Φ311.2mm擴眼鉆頭鉆深933.5m(8)Φ244.5mm套管下深931.2m2.適用于鹽穴儲氣庫的鹽水水泥漿配制G級水泥5000Kg，采用嘉華牌G級水泥。
濃度為18％的鹽水242Kg，采用現場鹵水。
抗鹽分散劑，磺化丙酮-甲醛縮聚物85Kg；抗鹽降失水劑175Kg，采用2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸/丙烯酰胺/丙烯酸共聚物。
有機硅消泡劑15Kg。
配制工作由工人在固井現場完成。對配好后的水樣進行檢測，如果混配不均勻，繼續(xù)進行攪拌至檢測合格。
3.固井施工工藝過程(1)固井前進行大排量洗井，循環(huán)鉆井液，洗井控制返速在1.3m/s。
(2)扶正器按要求下入井內，下部井段150m以下，每根套管加一只扶正器；150～500m井段，每2根套管加一只扶正器；500m以上井段每3根套管加一只扶正器。
(3)采用現場鹵水10m3為預沖洗液，密度為1.19g/cm3，預沖洗液用量控制在環(huán)空高度300m左右，排量1.0m3/min。
(4)注水泥漿前先注入密度為1.60g/cm3的低密度領漿作為隔離液，用量10.0m3，排量1.0m3/min。
(5)注入中間漿25.0m3，密度1.85g/cm3，排量1.0m3/min；(6)注入尾漿20.0m3，密度1.94g/cm3，排量1.0m3/min。
(7)開始頂替漿時排量控制在1.5m3/min左右，碰壓前排量控制在0.8m3/min。
(8)停泵，釋放膠塞，水泥車替壓塞液2.0m3，排量1.0m3/min；(9)泵替泥漿28m3，開始時排量1.5m3/min，泥漿返出穩(wěn)定后排量控制1.8m3/min，井口見低密度水泥漿返出后降低泵排量至1.5m3/min以下，碰壓前6.2m3改用水泥車替漿，排量控制在0.8～1.0m3/min；(10)水泥車碰壓，緩慢頂壓至15MPa，穩(wěn)壓5分鐘；(11)放壓，檢查回流；(12)72小時后測CBL/VDL，檢查固井質量。
4.固井質量檢測及試壓(1)72h后用CBL/VDL進行固井質量檢測，水泥漿返到井口，鹽層段聲幅0～3％，第二界面膠結良好，全井固井質量好。
(2)套管內試壓25MPa，30min壓降為0；套管鞋處試壓25MPa，30min壓降為0；經腔體密封性檢測(試壓14.2MPa)，證明固井質量能滿足儲氣的要求。
權利要求
1.一種適用于鹽穴儲氣庫的鹽水水泥漿，其特征是配方重量比為G級水泥100份；濃度為15％～18％的鹽水44～50份；抗鹽分散劑是磺化丙酮-甲醛縮聚物1.2～1.8份；抗鹽降失水劑是2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸/丙烯酰胺/丙烯酸共聚物3～4份；有機硅消泡劑0.1～0.5份。
2.根據權利要求1所述的適用于鹽穴儲氣庫的鹽水水泥漿，其特征是G級水泥采用的是嘉華牌G級水泥。
3.根據權利要求1或2所述的適用于鹽穴儲氣庫的鹽水水泥漿，其特征是其施工工藝包括下列步驟(1)固井前進行大排量洗井，充分循環(huán)鉆井液，增加流動性，洗井控制返速在1.2～1.5m/s；(2)扶正器按要求下入，下部井段150m以下，每根套管加一只扶正器，150～500m井段，每2根套管加一只扶正器，500m以上井段每3根套管加一只扶正器；(3)采用現場鹵水10～20m3作為預沖洗液，預沖洗液采用飽和鹵水，密度為1.19g/cm3，預沖洗液用量控制在環(huán)空高度300m左右；(4)采用三段制水泥漿，先注水泥漿前先注入密度為1.50～1.60g/cm3的低密度領漿作為隔離液，用量與沖洗液基本相同；(5)再注入中間漿密度為1.80～1.85g/cm3；(6)最后注入尾漿密度為1.90～1.95g/cm3；(7)注水泥排量控制在1.0～1.2m3/min，開始替漿時排量控制在1.5m3/min左右，碰壓前排量控制在0.7～1.0m3/min，采用水泥車碰壓。
全文摘要
一種適用于鹽穴儲氣庫的鹽水水泥漿。配方重量比為G級水泥100份；濃度為15％～18％鹽水44～50份；抗鹽分散劑1.2～1.8份；抗鹽降失水劑3～4份；消泡劑0.1～0.5份，并公開了施工工藝。本發(fā)明方法提供了一種成本低、技術可靠、現場操作性強，能滿足鹽穴儲氣庫固井的低溫早強鹽水水泥漿及配套的施工工藝，該水泥漿具有低溫快凝、抗鹽性好、高早強、稠度適宜、失水量低、漿體長期穩(wěn)定性好等特點，克服了國內現有鹽水水泥漿失水量高、稠化時間長、早期強度低、起泡性強等方面的不足，滿足了鹽穴儲氣庫低溫淺層鹽層固井的要求，能夠完全保證鹽穴儲氣庫的固井質量及長期封隔的需要。
文檔編號E21F17/16GK1919963SQ20061008923
公開日2007年2月28日 申請日期2006年8月11日 優(yōu)先權日2006年8月11日
發(fā)明者齊奉忠, 田中蘭, 路立君, 李萍, 袁進平, 何愛國 申請人:中國石油天然氣股份有限公司