一种适用于老油区调整井固井的触变胶凝体系
阅读说明：本技术 一种适用于老油区调整井固井的触变胶凝体系 (Thixotropic gelling system suitable for adjusting well cementation in old oil zone ) 是由 李足平 刘会斌 李延伟 刘东清 石鸿传 陈险峰 郭泉 杜治澎 郑延华 古峰 马雪 于 2020-05-22 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种适用于老油区调整井固井的触变胶凝体系,涉及油田化学及油气井固井材料领域,包括水泥2-6份；粉煤灰2-4份；矿渣2-4份；球壁开孔的空心微球1-3份。本发明胶凝体系配置的浆体具备早期高强度、低粘度和强触变的性能,可以有效的防止水侵,能提高老油区调整井固井质量。(The invention discloses a thixotropic gelling system suitable for adjusting well cementation in an old oil zone, which relates to the field of oilfield chemistry and oil-gas well cementing materials and comprises 2-6 parts of cement; 2-4 parts of fly ash; 2-4 parts of slag; 1-3 parts of hollow microspheres with holes on the sphere walls. The slurry prepared by the gelling system has the properties of high strength, low viscosity and strong thixotropy at the early stage, can effectively prevent water invasion, and can improve the well cementation quality of the adjustment well in the old oil zone.)
技术领域
本发明涉及油田化学及油气井固井材料领域，具体涉及一种适用于老油区调整井固井的触变胶凝体系。
背景技术
在老油区，由于长期的注水开发，特别是近些年的高压注水开采，使得地层压力系统变得相当复杂，地层结构遭到破坏。长期注水开发导致储层含水量大，地层水淹严重。储层之间水夹层较多，油水层隔层薄，甚至无间隔，易出现层间流体互窜。还存在较多的油水同层，层位连通性好且大多被水淹过，易发生水侵。地层水处于一个动态平衡中，流动的地层水会对井下侯凝水泥浆与井壁之间的胶结产生干扰和破坏，使固井质量很难得到保证。并且开发层系细分及长期注水导致地下压力层系复杂，压稳与防漏矛盾突出，特别是井身结构简化后需要同时封固目的层和易漏失层，如果单纯靠提高水泥浆密度，水泥浆穿越这类地层时易发生漏失，造成水泥浆失返。
中国专利CN101445720A公开了一种油气田固井用凝石胶凝材料的制备方法。制备方法为：将水泥熟料0～45％，粒化高炉矿渣55～95％，粉煤灰0～5％，按重量百分比配料后一起磨细；将已磨细的混合物料30～59.5％，粉煤灰、燃煤炉渣、烧黏土或赤泥的一种40～60％，成岩剂0.5～10％按重量百分比配料后一起磨细；所得混合物料85～95％与磨碎的膨胀蛭石片5～15％按重量百分比配料并混合均匀，便得到固井用凝石胶凝材料。本发明不仅有利于解决油气固井中所存在的各种问题还可以比生产传统油井水泥大幅度减少CO2及其它污染物的排放。但是不具具备早期高强度、低粘度和强触变的性能。
中国专利CN102093862A公开了一种固井用耐盐胶乳水泥浆，其组成为：水泥，占水泥质量分别为4-40%的耐盐胶乳、3-4%的降失水剂、0-2%的缓凝剂、0.5-3%的分散剂、18-51%的浓度不高于15%的盐水或海水及0.5-1.3%的消泡剂。本发明提出的耐盐胶乳水泥浆体系克服了普通胶乳不耐盐的缺陷，使得耐盐胶乳水泥浆体系可应用于含盐岩层（盐层、盐膏层、盐水层）等复杂井的固井；另外本发明提出的耐盐胶乳水泥浆还能用海水直接配制，减轻海上钻井平台固井作业淡水运输负担，降低作业成本。但是不具具备早期高强度、低粘度和强触变的性能。
目前，尽管在钻入目的层和固井前，要求进行停注、泄压、放溢流等措施，但是总体上来看，井下的注水层依旧处于活动状态，并且停注会严重影响油气产量。触变胶凝体系可以使水泥浆快速形成一定的胶凝强度，可以有效的防止水侵。因此开发一种适用于老油区调整井固井的触变胶凝体系对老油田的高效开发具有重大意义。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种能适用于老油区调整井固井的触变胶凝体系，该体系具备早期高强度、低粘度和强触变的性能。
本发明还提供一种能适用于老油区调整井固井的浆体。
本发明的技术方案是：一种适用于老油区调整井固井的触变胶凝体系，其特征在于，包括以下重量份的组分：
水泥2-6份；粉煤灰2-4份；矿渣2-4份；球壁开孔的空心微球1-3份。
优选的，所述各组分的最佳重量份为：水泥3份；粉煤灰3份；矿渣3份；球壁开孔的空心微球1份。
优选的，所述各组分重量份为：水泥4份；粉煤灰3份；矿渣2份；球壁开孔的空心微球1份。
优选的，所述水泥为G级油井水泥。
优选的，所述粉煤灰为超细粉煤灰，粒径1000-1250目。
优选的，所述矿渣为超细矿渣，粒径1000-1250目。
优选的，所述球壁开孔的空心微球为球壁开孔的空心陶粒。
优选的，所述球壁开孔的空心陶粒的粒径为100-150目。
本发明与现有技术相比较，具有以下优点：本发明触变胶凝体系，由G级油井水泥、超细粉煤灰、超细矿渣和球壁开孔的空心微球组成。其中G级油井水泥为基础胶凝材料；超细矿渣可以使胶凝体系实现较好的早期高强度；超细粉煤灰可以使水泥浆实现较好的触变效果；球壁开孔的空心微球由于其“滚珠效应”可以有效降低浆体粘度。本发明胶凝体系既具有低粘度和强触变的性能，可以有效防漏及防水侵，同时又具有早期高强度，提高固井质量。
附图说明
图1为超细粉煤灰不同加量条件下浆体的触变性能。
具体实施方式
下面是结合附图和实施例对本发明进一步说明。
一种适用于老油区调整井固井的触变胶凝体系，包括以下重量份的组分：水泥2-6份；粉煤灰2-4份；矿渣2-4份；球壁开孔的空心微球1-3份。
其中，水泥为G级油井水泥。粉煤灰为超细粉煤灰，粒径为1000-1250目。矿渣为超细矿渣，粒径1000-1250目。球壁开孔的空心微球为球壁开孔的空心陶粒。球壁开孔的空心陶粒的粒径为100-150目。具体实施例如下：
实施例1
本发明的浆体由以下成分构成：
胶凝体系：G级油井水泥3份，超细粉煤灰3份，超细矿渣3份，球壁开孔的空心微球1份；水固比0.50。浆体记为C1。
所述浆体的制备方法为：
将G级油井水泥、超细矿渣、超细粉煤灰和球壁开孔的空心微球进行干混，然后按照GB/T10238-2015标准配置水泥浆。
实施例2
所述浆体由以下成分构成：
胶凝体系：G级油井水泥4份，超细粉煤灰3份，超细矿渣2份，球壁开孔的空心微球1份；水固比0.50。浆体记为C2。
所述水泥浆体系的制备方法同实施例1所述。
实施例3
所述浆体由以下成分构成：
胶凝体系：G级油井水泥3份，超细粉煤灰4份，超细矿渣2份，球壁开孔的空心微球1份；水固比0.50。浆体记为C3。
所述水泥浆体系的制备方法同实施例1所述。
实施例4
所述浆体由以下成分构成：
胶凝体系：G级油井水泥3份，超细粉煤灰3份，超细矿渣2份，球壁开孔的空心微球2份；水固比0.50。浆体记为C4。
所述水泥浆体系的制备方法同实施例1所述。
对比例1
所述浆体由以下成分构成：
胶凝体系：G级油井水泥4份，超细粉煤灰3份，超细矿渣3份；水固比0.50。浆体记为C5。
所述水泥浆体系的制备方法同实施例1所述。
对比例2
所述浆体由以下成分构成：
胶凝体系：G级油井水泥6份，超细矿渣3份，球壁开孔的空心微球1份；水固比0.50。浆体记为C6。
所述水泥浆体系的制备方法同实施例1所述。
对比例3
所述浆体由以下成分构成：
胶凝体系：G级油井水泥6份，超细粉煤灰3份，球壁开孔的空心微球1份；水固比0.50。浆体记为C7。
所述水泥浆体系的制备方法同实施例1所述。
浆体触变性测试方法为：
按照“GB/T 19139-2012 油井水泥试验方法”配置好水泥浆以后，采用六速旋转粘度计测试10s时Φ3的读数，记为R，然后将浆体静置10min后，采用六速旋转粘度计测试Φ3的读数，记为R1，如表1所示。R1比R大的越多，则表明浆体越具有好的触变性。
水泥石密度、强度和流变性能按照“GB/T 19139-2012 油井水泥试验方法”进行测试，测试温度为60℃。
实施例1-4及对比例1-3所述浆体性能如下表1所示：
表1.
从表1中可以看出，本发明实施例1-4所述浆体相对于对比例1和2在同一测试温度下均具有低粘度和强触变的性能，具体对比时在Φ3转速下10s时和10min时的读数可知，早期具有低粘度的性能，而在时间延长下粘度增加大，能实现强触变性能，而对比例1在早期明显增粘，对比例2触变性不明显。
实施例1-4及对比例1-3所述浆体密度和强度性能如表2所示：
表2
从表2中可以看出，本发明实施例1-4所述胶凝体系具有早期强度高的性能。
由上可知，本发明胶凝体系既具有低粘度和强触变的性能，可以有效防漏及防水侵，同时又具有早期高强度，提高了固井质量。
本发明并不限于上述的实施方式，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化，变化后的内容仍属于本发明的保护范围。
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