[發(fā)明專利]一種固井用低水化熱早強水泥

無效

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• 申請日: 2012-09-03
• 公開（公告）號: CN102796500A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發(fā)明（設計）人: 席方柱;呂光明;高永會;譚文禮;熊鈺丹;王翀;孫富全
• 申請（專利權）人: 天津中油渤星工程科技有限公司;中國石油集團海洋工程有限公司
• 主分類號: C09K8/467
• 分類號: C09K8/467
• 代理公司: 北京天奇智新知識產(chǎn)權代理有限公司 11340
• 代理人: 魯菁

技術領域

本發(fā)明涉及石油鉆井工程材料的技術領域，尤其涉及用于配制永凍層或深水含水合物地層的一種固井用低水化熱早強水泥。

背景技術

隨著石油資源的勘探開發(fā)的不斷拓展，目前勘探區(qū)域已經(jīng)向深海及寒冷地區(qū)發(fā)展。深水油氣資源勘探開發(fā)不可避免地會遇到水合物地層。天然氣水合物存在于低溫高壓條件下，在溫度0～10℃，壓力10MPa以上，天然氣水合物才會存在，一般存在于水深大于300m的深海中，同時在永凍地層中也有可能存在。天然氣水合物的平均組分為每5.75摩爾的水中包含1摩爾的天然氣，密度為0.9g/cm3，在壓力1MPa、溫度0℃的條件下，1升水合物中含有168升天然氣。因此當天然氣水合物受熱分解時，其體積將急劇膨脹，將導致巨大的安全問題。

要確保安全高效地開采深水水合物層以下的油氣資源，必須保證水合物層的水合物在鉆采過程中還能穩(wěn)定存在、不發(fā)生分解。深水固井時必須在固井水泥漿中加人低溫促凝劑以減少候凝時間達到縮短建井周期的目的，但常規(guī)的深水低溫促凝劑會給水泥漿帶來大量的反應熱，很有可能導致水合物層的水合物受熱分解，影響水泥環(huán)的整體封隔性和固井質(zhì)量，威脅鉆井平臺安全。因此，常規(guī)的水泥無法適用于深水水合物層固井。

而且，目前的應用于石油鉆井早強水泥漿存在著水化放熱量大、放熱迅速的缺陷，在造成水泥漿候凝時期環(huán)空升溫過高，引起永凍層或深水含水合物層不穩(wěn)定，導致固井氣竄，井涌等嚴重后果。

為此，本發(fā)明的設計者有鑒于上述缺陷，通過潛心研究和設計，綜合長期多年從事相關產(chǎn)業(yè)的經(jīng)驗和成果，從促進水泥漿凝固和降低水泥漿的水化熱兩方面入手，研制出了一種適用于水合物層的固井用低水化熱早強水泥，以克服上述缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種固井用低水化熱早強水泥，該水泥具有早強效果明顯、直角稠化的特點，在有效縮短水泥漿凝固時間的同時，同時降低了水化熱，能保證水合物層的穩(wěn)定性。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開了一種固井用低水熱早強水泥，其特征在于其組分及質(zhì)量百分比為：低溫早強水泥30％～70％、火山灰質(zhì)材料20％～50％、微細球形顆粒10％～40％，該水泥的水化熱僅為常規(guī)水泥的1/2，并且低溫強度發(fā)展快，可配制低水化熱水泥漿，用于含水合物層固井施工。

其中，所述的低溫早強水泥特征為100質(zhì)量份低溫早強水泥中礦物含量為：SiO₂?3～10份，Al₂O₃?28～40份，F(xiàn)e₂O₃?1～3份，CaO?36～43份，SO₃?8～15份。

其中所述的火山灰質(zhì)礦物特征為100質(zhì)量份火山灰質(zhì)礦物含量為：SiO₂45～60份，Al₂O₃?15～20份，F(xiàn)e₂O₃?2～6份，（CaO+MgO+K₂O，R為K或Na）8～15份；其余為微量成分，其粒度為20～100微米。

其中，所述的微細球形顆粒，主要礦物成分為SiO₂和Al₂O₃，其粒度為2～5微米。

其中，加入空心微珠，配制低密度固井水泥漿。

通過上述結構，本發(fā)明的固井用低水化熱早強水泥具有如下有益效果：

1、本發(fā)明的固井用低水化熱早強水泥在低溫下強度發(fā)展快，同時水化熱為常規(guī)的低溫早強水泥的1/2左右。使水泥漿候凝時溫度低，降低了對水合物的影響。

2、本發(fā)明的低水化熱早強固井水泥可與空心微珠形成顆粒級配，提高水泥漿的堆積效果，改善水泥石的穩(wěn)定性和致密性。

3、本發(fā)明的低水化熱早強固井水泥配制的水泥漿水化溫升低、早期強度高，體系穩(wěn)定，稠化過渡時間短，具有優(yōu)良的防氣竄能力。

本發(fā)明將通過下面的具體實施例進行進一步的詳細描述，且進一步結合對附圖的說明將得到更加清楚和明顯的了解。

附圖說明

圖1：本發(fā)明的固井用低水化熱早強水泥的實施例一和實施例二與常規(guī)水泥漿的溫升對比。

具體實施方式

本發(fā)明涉及的固井用低水化熱早強水泥主要包含有三種成分：低溫早強水泥、火山灰質(zhì)材料以及微細球形顆粒。