一种水泥混合组分及其应用

摘要

一种水泥混合组分，所述水泥混合组分包括20～60重量份的油井水泥、5～40重量份的偏高岭土、0～30重量份的微硅、20～50重量份的矿渣、10～30重量份的石灰石、5～15重量份的激发剂。本申请的水泥混合组分可用于制备密度在1.3～1.6g/cm3的范围内的低密度水泥浆，所制备的低密度水泥浆具有早期强度高，浆体流动性好，稠化时间可调，制备方法简单，成本低廉，综合性能优良，施工方便，可满足低压易漏失地层的固井施工尤其是海上固井施工的需要的优点。

权利要求

1.一种水泥混合组分，所述水泥混合组分由以下重量份数的各组分组成：

2.根据权利要求1所述的水泥混合组分，其中，所述水泥混合组分由以下重量份数的各组分组成：

3.根据权利要求1或2所述的水泥混合组分，其中，所述油井水泥为G级和/或H级油井水泥。

4.根据权利要求1或2所述的水泥混合组分，其中，所述偏高岭土为经过800-900℃高温煅烧加工所得的偏高岭土。

5.根据权利要求4所述的水泥混合组分，其中，所述偏高岭土的粒径为1-4μm。

6.根据权利要求1或2所述的水泥混合组分，其中，所述矿渣为锂渣或水渣。

7.根据权利要求6所述的水泥混合组分，其中，所述水渣为质量系数在1.2～2的碱性水渣。

8.根据权利要求7所述的水泥混合组分，其中，所述水渣为质量系数在1.6～2的碱性水渣。

9.根据权利要求6所述的水泥混合组分，其中，所述水渣的粒径为0.25～10μm。

10.根据权利要求9所述的水泥混合组分，其中，所述水渣的粒径为1-4μm。

11.根据权利要求1或2所述的水泥混合组分，其中，所述石灰石的粒径为0.25～20μm。

12.根据权利要求10所述的水泥混合组分，其中，所述石灰石的粒径为5-10μm。

13.根据权利要求1或2所述的水泥混合组分，其中，所述激发剂选自Na2SO4、CaSO4和NaOH组成的组。

14.根据权利要求1-13中任一项所述的水泥混合组分在低密度水泥浆中的应用。

说明书

一种水泥混合组分及其应用

技术领域

[0001] 本申请涉及但不限于固井技术领域，特别涉及但不限于一种水泥混合组分及其制备低密度水泥浆的应用。

背景技术

[0002] 随着油气田开发程度加深，所遇低压易漏井或长封固井日益增多。采用常规固井方法，不但易造成井漏，还会造成地层破坏、油层污染及产油量降低等恶果。为了保证固井作业安全、提高固井质量，通常采用两种方法：一是采用双级或多级注水泥，二是使用减轻材料降低水泥浆密度。前者不仅施工程序比较复杂，而且占用的钻井时间长，特别不适用于海上施工。

[0003] 低密度水泥浆(密度＜1.6g.cm3)是目前研究应用的主要方向。通常可以采用添加漂珠或粉煤灰、搬土的方法制备低密度水泥浆。添加漂珠制备的低密度水泥浆，其优点是具有较低的密度下限及较高的抗压强度，但在一定压力下水及外加剂会进入漂珠内部，造成水泥浆密度及性能变化，失去其原有效果。添加粉煤灰、搬土等材料制备的非漂珠低密度水泥浆，通常早期强度较低、浆体流动性不好，稳定性差，不能满足某些地层的要求。总的来说，在实际应用中，由于现场条件的限制及地层本身的复杂性，现有的低密度水泥浆性能还不能满足实际施工需要。

发明内容

[0004] 本申请提供了一种水泥混合组分。

[0005] 本申请提供的水泥混合组分，包括以下重量份数的各组分：

[0006]

[0007]

[0008] 在本申请的实施方式中，所述水泥混合组分可以包括以下重量份数的各组分：

[0009]

[0010] 在本申请的实施方式中，所述油井水泥可以为G级和/或H级油井水泥。

[0011] 在本申请的实施方式中，所述偏高岭土可以为经过800-900℃高温煅烧加工所得的偏高岭土，粒径可以为1-4μm。

[0012] 在本申请的实施方式中，所述微硅可以为在冶炼硅铁和工业硅(金属硅)时，矿热电炉内产生出的SiO2和Si气体，与空气迅速氧化冷凝沉淀而形成的工业副产物。

[0013] 在本申请的实施方式中，所述矿渣可以为锂渣或水渣。锂渣为使用锂辉石冶炼锂盐时所排出的废渣。水渣为高炉炼铁时所排出的熔融硅酸盐类废物，经空气或水急冷所得的细小颗粒。

[0014] 水渣有两个较为重要的性能指标：

[0015] (1)质量系数： 反应水渣中活性组分与低活性、非活性组分间的比例，K越大，水渣的活性越高；

[0016] (2)碱性系数 M＞1为碱性矿渣，M＝1为中性矿渣，M＜1为酸性矿渣。

[0017] 在本申请的实施方式中，所述水渣可以为质量系数在1.2～2的碱性水渣。

[0018] 可选地，所述水渣为质量系数在1.6～2的碱性水渣。

[0019] 在本申请的实施方式中，所述水渣的粒径可以为0.25～10μm。

[0020] 可选地，所述水渣的粒径为1-4μm。

[0021] 在本申请的实施方式中，所述激发剂可以为水泥浆中常用的激发剂。

[0022] 可选地，所述激发剂选自Na2SO4、CaSO4和NaOH组成的组。

[0023] 本申请还提供了如上所述的水泥混合组分在低密度水泥浆中的应用。

[0024] 在本申请的实施方式中，所述水泥混合组分在低密度水泥浆中用于取代普通油井水泥。

[0025] 本申请的水泥混合组分使得无需添加漂珠，或粉煤灰、搬土等减轻材料就能制备1.3g/cm3的低密度水泥浆，而且可以根据现场实际施工需要，在1.3～1.6g/cm3的范围内调节水泥浆的密度。若在水泥浆的制备过程中加入漂珠，则可制备密度＜1.3g/cm3的更低密度的水泥浆。同时，采用本申请的水泥混合组分制备的低密度水泥浆还具有早期强度高，浆体流动性好，稠化时间可调，制备方法简单，成本低廉，综合性能优良，施工方便，可满足低压易漏失地层的固井施工尤其是海上固井施工的需要的优点。

具体实施方式

[0026] 下面通过实施例来描述本申请的实施方式，本领域的技术人员应当认识到，这些具体的实施例仅表明为了达到本申请的目的而选择的实施技术方案，并不是对技术方案的限制。根据本申请的教导，结合现有技术对本申请技术方案的改进是显然的，均属于本申请保护的范围。

[0027] 以下实施例中所使用的原料和试剂，如无特别说明，均为普通市售产品。

[0028] 实施例1-2和对比例1-4

[0029] 按表1所示的量称取油井G级水泥、偏高岭土、微硅、水渣、石灰石及激发剂，混合均匀。

[0030] 表1

[0031]

[0032] 如表1所示，实施例1、2为按照申请的实施方式所配制的水泥混合组分，对比例1为普通油井G级水泥，对比例2、3为使用经过与本申请不同的温度煅烧及粒径的偏高岭土所配制的水泥混合组分，对比例4为使用酸性水渣所配制的水泥混合组分。

[0033] 测试例

[0034] 采用上述实施例及对比例所得的水泥混合组分进行水泥浆的配制，并测试其相关性能，水泥浆的配制及性能测试均按照API RP 10B中的规定进行。测试结果请见表2。

[0035] 表2

[0036]

[0037]

[0038] 从表2中的数据可以看出，采用本申请实施方式的水泥混合组分制备的低密度水泥浆的早期强度较高，满足通常情况下大于3.5MPa的下步钻开要求，水泥浆失水、流变、稠化时间也均能满足现场施工需求，水泥浆综合性能优异。

[0039] 所述仅为本申请的优选实施例，并非对本申请作出任何形式上和实质上的限制。本领域的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，当可利用以上所揭示的技术内容而作出的些许更改、修饰与演变的等同变化均为本申请的等效实施例；同时，凡依据本申请的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更改、修饰与演变等均在本申请的由权利要求界定的范围内。