阅读说明：本技术 一种用于调整井固井的胶乳防窜水泥组合物、水泥浆 (Latex anti-channeling cement composition and cement slurry for adjusting well cementation ) 是由 曾欣 郭进忠 王海娟 仝继昌 冯名正 张娜 杨少春 于 2019-12-03 设计创作，主要内容包括：本发明属于石油钻井技术领域,具体涉及一种用于调整井固井的胶乳防窜水泥组合物、水泥浆。本发明的胶乳防窜水泥组合物主要由以下重量份数的组分组成：油井水泥60～70份,胶乳0.5～3份,降失水剂1～2份,减阻剂1～1.5份,早强剂1～2份,膨胀剂0.2～0.4份,消泡剂0.1～0.2份；所述膨胀剂为铝粉类发气剂。由本发明的胶乳防窜水泥组合物和水形成的水泥浆综合性能良好,具有过渡时间短,滤失量低、微膨胀、韧性好等特点,用于调整井固井时具有较好的防窜性能。(The invention belongs to the technical field of petroleum drilling, and particularly relates to a latex anti-channeling cement composition and cement slurry for well cementing adjustment. The latex anti-channeling cement composition mainly comprises the following components in parts by weight: 60-70 parts of oil well cement, 0.5-3 parts of latex, 1-2 parts of fluid loss additive, 1-1.5 parts of drag reducer, 1-2 parts of early strength agent, 0.2-0.4 part of expanding agent and 0.1-0.2 part of defoaming agent; the expanding agent is an aluminum powder gas former. The cement paste formed by the latex anti-channeling cement composition and water has good comprehensive performance, has the characteristics of short transition time, low filtration loss, micro-expansion, good toughness and the like, and has better anti-channeling performance when being used for adjusting well cementation.)

一种用于调整井固井的胶乳防窜水泥组合物、水泥浆

技术领域

本发明属于石油钻井技术领域，具体涉及一种用于调整井固井的胶乳防窜水泥组合物、水泥浆。

背景技术

油田经过长时间的开发后，地层能量严重不足，常采区块普遍需要注水或注聚来补充地层能量。而且下二门、双河、古城等区块已进入以聚合物驱和三元复合驱为代表的三次采油时代。长时间的开发造成油田地下压力体系和流体物性变得极为复杂。由于纵向上层间压力差异大，新钻调整井固井时压稳与防漏矛盾突出。固井用水泥水化后体积收缩产生的微间隙导致固井质量不易保证，从而产生产层或层间封固不合格，套管外冒油、气和水等问题，对分层注采造成层间干扰，使采油工艺复杂化，并降低了油井利用率以及缩短了油井使用寿命。

现有技术中，申请公布号为CN106892594A的中国发明专利申请文件中公开了一种微膨胀增韧水泥浆，由以下重量份的组分组成：油井水泥100份、胶乳8～15份、降失水剂1～2份、减阻剂1～5份、早强剂1～2份、膨胀剂2～4份、消泡剂0.2～0.5份、水40份，采用的膨胀剂为CD-10油井水泥膨胀剂。该水泥浆具有微膨胀、低滤失量、流变性好等特点，但其过渡时间较长，难以满足调整井固井的需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于调整井固井的胶乳防窜水泥组合物，可以缩短水泥浆的过渡时间。

本发明的目的还在于提供一种用于调整井固井的水泥浆，该水泥浆具有较短的过渡时间。

为实现上述目的，本发明的用于调整井固井的胶乳防窜水泥组合物采用的技术方案为：

一种用于调整井固井的胶乳防窜水泥组合物，主要由以下重量份数的组分组成：油井水泥60～70份，胶乳0.5～3份，降失水剂1～2份，减阻剂1～1.5份，早强剂1～2份，膨胀剂0.2～0.4份，消泡剂0.1～0.2份；所述膨胀剂为铝粉类发气剂。

本发明的胶乳防窜水泥组合物的各组分的作用为：利用胶乳的高弹性、胶膜的柔韧性以及与油井水泥之间良好的胶结能力的特性，达到提高水泥韧性和致密性的目的；降失水剂具有降低水泥滤失量的作用；早强剂具有提高水泥的早期抗压强度的作用。胶乳防窜水泥组合物与水混合后形成水泥浆，膨胀剂产生的微小气泡均匀分布在水泥浆中，可有效补偿水泥浆凝固时的压力损失和体积收缩；减阻剂具有改善水泥浆的流变性、减小流动阻力的作用；消泡剂具有消除气泡的作用。本发明的胶乳防窜水泥组合物，可以缩短水泥浆的过渡时间，各组分之间配伍性良好。

优选的，用于调整井固井的胶乳防窜水泥组合物主要由以下重量份数的组分组成：油井水泥65份，胶乳2份，降失水剂1.3份，减阻剂1.3份，早强剂1.2份，膨胀剂0.3份，消泡剂0.2份。上述重量份数的组分组成的胶乳防窜水泥组合物的性能最佳。

所述铝粉类发气剂为QJ625油井水泥膨胀剂、TW502、DG29中的至少一种。

本发明的用于调整井固井的水泥浆采用的技术方案为：

一种用于调井固井的水泥浆，包括水和上述用于调整井固井的胶乳防窜水泥组合物。

本发明的用于调整井固井的水泥浆利用胶乳与水泥基体胶结能力良好的特性增加水泥致密性，从而提高水泥本体的抗窜能力。另外，通过在水泥浆中加入铝粉类发气膨胀剂，在水泥浆水化过程中水泥石硬化后体积大于水化前水泥浆体积，避免水泥石体积收缩形成微间隙，达到提高固井质量防止管外窜的目的。该水泥浆具有过渡时间短、滤失量小、体积不收缩、韧性好等特点，具有良好的防窜效果，性能优良、配制方法简单，现场实施固井质量优良，能有效解决高压注水注聚区块调整井管外窜的问题，提高固井质量。

所述水与胶乳防窜水泥组合物中油井水泥的质量比为(5～6)：(12～14)。

具体实施方式

本发明的用于调整井固井的胶乳防窜水泥组合物，主要由以下重量份数的组分组成：油井水泥60～70份，胶乳0.5～3份，降失水剂1～2份，减阻剂1～1.5份，早强剂1～2份，膨胀剂0.2～0.4份，消泡剂0.1～0.2份；所述膨胀剂为铝粉类发气剂。

优选的，油井水泥为G级油井水泥。进一步优选的，油井水泥为G级高抗硫酸盐油井水泥。

优选的，胶乳为丁苯胶乳或聚丁二烯胶乳。进一步优选的，胶乳为BCT-800L丁苯胶乳。

优选的，降失水剂为聚合物类降失水剂。进一步优选的，降失水剂为非离子型合成聚合物降失水剂。进一步优选的，降失水剂为G33S油井水泥抗高温抗盐降失水剂、W99、TW200S、G303中的至少一种。优选的，降失水剂为G33S油井水泥抗高温抗盐降失水剂。

优选的，减阻剂为萘磺酸甲醛缩合物减阻剂。进一步优选的，减阻剂为USZ油井水泥抗高温减阻剂。

优选的，早强剂为复合型早强剂。进一步优选的，早强剂为G203油井水泥早强剂、G209早强剂中的一种。优选的，早强剂为G203油井水泥早强剂。

优选的，消泡剂为硅油类消泡剂。进一步优选的，消泡剂为D50消泡剂、XP-1消泡剂、XP-2消泡剂。优选的，消泡剂为D50消泡剂。

本发明的用于调整井固井的水泥浆由包括以下步骤的方法制备：

(1)取配方量的油井水泥、降失水剂、减阻剂、早强剂和膨胀剂混合得混合物A；取配方量的胶乳、消泡剂加入配方量的水中混合，得混合物B；

(2)将步骤(1)所得的混合物A加入混合物B中混合，即得。

步骤(1)中制备混合物A时所述混合为室温下在干混器中混拌3～5min，制备混合物B时所述混合为在室温下以150～250r/min的搅拌速度搅拌5～10min。

步骤(2)中混合物A加入混合物B时，在3500～4500r/min的搅拌速度下匀速加入，在15s内完成。

步骤(2)中混合物A加入混合物B后，在11500～12500r/min的搅拌速度下搅拌34～36s。

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

在以下实施例中，所用油井水泥为G级高抗硫酸盐油井水泥(四川嘉华企业(集团)股份有限公司)，胶乳为BCT-800L丁苯胶乳(天津中油勃星工程科技有限公司)，降失水剂为G33S油井水泥抗高温抗盐降失水剂(卫辉市化工有限公司)，减阻剂为USZ油井水泥抗高温减阻剂(卫辉市化工有限公司)，早强剂为G203油井水泥早强剂(卫辉市化工有限公司)，消泡剂为G50消泡剂(天津中油渤星工程科技有限公司)。

一、用于调整井固井的胶乳防窜水泥组合物的实施例

实施例1

本实施例的胶乳防窜水泥组合物由以下重量份数的组分组成：油井水泥65份，胶乳3份，降失水剂1.3份，减阻剂1.3份，早强剂1.2份，膨胀剂0.3份，消泡剂0.2份。其中膨胀剂为QJ625(北京奥凯立科技发展股份有限公司)。

实施例2

本实施例的胶乳防窜水泥组合物由以下重量份数的组分组成：油井水泥65份，胶乳2份，降失水剂1.3份，减阻剂1.3份，早强剂1.2份，膨胀剂0.3份，消泡剂0.2份。其中膨胀剂为QJ625(北京奥凯立科技发展股份有限公司)。

实施例3

本实施例的胶乳防窜水泥组合物由以下重量份数的组分组成：油井水泥65份，胶乳1.5份，降失水剂1.3份，减阻剂1.3份，早强剂1.2份，膨胀剂0.3份，消泡剂为0.2份。其中膨胀剂为QJ625(北京奥凯立科技发展股份有限公司)。

二、用于调整井固井的水泥浆的实施例

实施例4

本实施例的水泥浆包括水和由以下重量份数的组分组成的胶乳防窜水泥组合物：油井水泥65份，胶乳3份，降失水剂1.3份，减阻剂1.3份，早强剂1.2份，膨胀剂0.3份，消泡剂0.2份。其中膨胀剂为QJ625(北京奥凯立科技发展股份有限公司)。水的重量份数为29份，水与油井水泥的重量比为5.8：13。

本实施例的水泥浆由包括以下步骤的方法制备：

(1)在室温条件下，利用油井水泥混配装置将配方量的降失水剂、减阻剂、早强剂和油井水泥混拌均匀4min，得混合物A；

(2)在室温条件下，取配方量的胶乳和消泡剂加入到水中，并在200r/min的搅拌速度下搅拌15min，得混合物B；

(3)将混合物B置于恒速搅拌器上，在4000r/min的搅拌速度下将混合物A匀速加入到混合物B中，在15s内加完，然后在12000r/min的搅拌速度下搅拌35s即得。

实施例5

本实施例的水泥浆包括水和由以下重量份数的组分组成的胶乳防窜水泥组合物：油井水泥65份，胶乳2份，降失水剂1.3份，减阻剂1.3份，早强剂1.2份，膨胀剂0.3份，消泡剂0.2份。其中膨胀剂为QJ625(北京奥凯立科技发展股份有限公司)。水的重量份数为29份，水与油井水泥的重量比为5.8：13。

本实施例的水泥浆的制备方法参照实施例4的水泥浆的制备方法，区别仅在于所用胶乳的量不同，其他均相同。

实施例6

本实施例的水泥浆包括水和由以下重量份数的组分组成的胶乳防窜水泥组合物：油井水泥65份，胶乳1.5份，降失水剂1.3份，减阻剂1.3份，早强剂1.2份，膨胀剂0.3份，消泡剂0.2份。其中膨胀剂为QJ625(北京奥凯立科技发展股份有限公司)。水的重量份数为29份，水与油井水泥的重量比为5.8：13。

本实施例的水泥浆的制备方法参照实施例4的水泥浆的制备方法，区别仅在于所用胶乳的量不同，其他均相同。

实施例7

本实施例的水泥浆包括水和由以下重量份数的组分组成的胶乳防窜水泥组合物：油井水泥65份，胶乳2份，降失水剂1.3份，减阻剂1.3份，早强剂1.2份，膨胀剂0.2份，消泡剂0.2份。其中膨胀剂为QJ625(北京奥凯立科技发展股份有限公司)。水的重量份数为29份，水与油井水泥的重量比为5.8：13。

本实施例的水泥浆的制备方法实施例4水泥浆的制备方法，区别仅在于所用膨胀剂的量及种类不同，其他均相同。

实施例8

本实施例的水泥浆包括水和由以下重量份数的组分组成的胶乳防窜水泥组合物：油井水泥65份，胶乳2份，降失水剂1.3份，减阻剂1.3份，早强剂1.2份，膨胀剂0.4份，消泡剂0.2份。其中膨胀剂为QJ625(北京奥凯立科技发展股份有限公司)。水的重量份数为29份，水与油井水泥的重量比为5.8：13。

本实施例的水泥浆的制备方法实施例4水泥浆的制备方法，区别仅在于所用膨胀剂的量及种类不同，其他均相同。

在本发明的其他实施例中，膨胀剂也可以采用DG29或TW502。实验结果表明，膨胀剂采用QJ625效果较好。

对比例1

本对比例的水泥浆包括水和由以下重量份数的组分组成的胶乳防窜水泥组合物：油井水泥65份，降失水剂1.3份，减阻剂1.3份，早强剂1.2份，膨胀剂0.3份，消泡剂0.2份。其中膨胀剂为QJ625(北京奥凯立科技发展股份有限公司)。水的重量份数为29份，水与油井水泥的重量比为5.8：13。

本实施例的水泥浆的制备方法参照实施例4水泥浆的制备方法，区别在于不加胶乳，其余均相同。

对比例2

本对比例的水泥浆包括水和由以下重量份数的组分组成的胶乳防窜水泥组合物：油井水泥65份，胶乳2份，降失水剂1.3份，减阻剂1.3份，早强剂1.2份，消泡剂0.2份。水的重量份数为29份，水与油井水泥的重量比为5.8：13。

本实施例的水泥浆的制备方法参照实施例4水泥浆的制备方法，区别在于不加膨胀剂，其余均相同。

试验例1

对本发明的实施例4～6的水泥浆及对比例1的水泥浆进行渗透率的检测。检测方法为：向长度为25.4mm，锥形内径为从27.99mm(顶部)至29.31mm(底部)，外径为50.80mm的钢模中装入水泥浆(每组五个)，置于45℃以及80℃的的水浴中养护24h后脱模，采用水泥渗透仪(或类似仪器)测试水泥石的渗透率。测试结果如表1所示。

表1不同温度下水泥浆的渗透率测试结果

由表1可知，与对比例1相比，本发明的水泥浆在不同温度下的渗透率均为0，证明本发明的水泥浆具有良好的防窜性能。

试验例2

对实施例5的水泥浆及对比例1的水泥浆进行线膨胀率的检测。检测方法为：采用1cm×1cm×6cm三联试模成型，试模两头装测头。分别装入水泥浆后置于45℃和80℃水浴中，养护至终凝后2h脱模，将试体冷却至25℃后用螺旋测微仪测量其初始长度(l₁，单位为m)。然后将试体(每组6条)置于45℃和80℃条件下养护至规定龄期，在水中冷却至25℃后测定其膨胀量(l₂，单位为m)。采用下式计算其线膨胀率：线膨胀率(％)＝(l₁-l₂)×100/R，式中R为修正系数，当试体长为6cm时R为55。测试结果如表2所示。

表2不同养护时间下水泥浆的膨胀性

由表2可知，在不同养护温度下，随着养护时间的增加，对比例1的水泥浆的收缩率增加，其膨胀率为-0.006～-0.015％；本发明的水泥浆的膨胀率为0.001～0.010％。

试验例3

对本发明实施例5、7和8及对比例2的水泥浆进行过渡时间的检测。具体检测方法为：采用高温高压稠化仪，设定温度为45℃，压力为20MPa，升温时间为20min，测定过渡时间以及稠化时间。测试结果如表3所示。

表3不同膨胀剂量下水泥浆的过渡时间以及稠化时间

由表3可知，膨胀剂加入后可以缩短水泥浆的过渡时间，保证水泥浆在侯凝过程中压稳地层，提高水泥浆的防窜性能。随着膨胀剂加入量的增加，过渡时间逐渐缩短。

试验例4

按照标准《GBT19139-2003油井水泥试验方法》在实验室对本发明的实施例8的水泥浆测定工程性能，测试结果表4所示。

表4水泥浆的工程性能

试验例5

对本发明的实施例4～8的水泥浆分别注入到目标井中测试其工程性能。注入的过程为在水泥浆的制备过程中将混合物A和混合物B混合时利用水泥车边混合边注入目标井中。实施例4的水泥浆的目标井基本情况：实际完钻深度1564m，设计套管下深1552m，油层位置740m～1513m，含气层；实施例5的水泥浆的目标井基本情况：实际完钻井深1830m，设计套管下深1820m，水泥浆返深300m，含气层；实施例6的水泥浆的目标井基本情况：实施例6的水泥浆的目标井基本情况：实际完钻深度1445m，设计套管下深1434m，油层位置739m～1276m，含气层；实施例7的水泥浆的目标井基本情况：实际完钻深度1825m，设计套管下深1813m，油层位置650m～1629m，含气层；实施例8的水泥浆的目标井基本情况：实际完钻深度1505m，设计套管下深1495m，油层位置680m～1219m，含气层。

测试结果如表5所示，其中抗压强度中20.7MPa为养护釜内的压力，相当于水泥块模具的养护压力。

表5水泥浆的工程性能