[發明專利]低密度高溫地熱水泥漿的制備工藝及其固井方法

在審

• 申請號: 201610018914.X
• 申請日: 2016-01-13
• 公開（公告）號: CN106967399A
• 公開（公告）日: 2017-07-21
• 發明（設計）人: 葉宏宇;桂江波
• 申請（專利權）人: 北京泰利新能源科技發展有限公司
• 主分類號: C09K8/473
• 分類號: C09K8/473;E21B33/13
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種水泥漿的制備工藝及其固井方法，尤其是一種低密度高溫地熱水泥漿的制備工藝及其固井方法。

背景技術

地熱井固井面臨的首要問題是井內溫度較高，通常可達150℃～300℃，高溫首先對會硅酸鹽水泥的水化產物有直接的影響，這些不良的水化反應產物會降低水泥石的強度性能，另外，高溫也會縮短水泥漿的凝固時間，因此在注水泥前，需要向井內注入大量冷水并循環降低井內溫度，并加入緩凝劑，以延長水泥漿的凝固時間，將水泥注入到套管和井壁的環空中。

另外一個需要解決的問題是地熱田中的地層都通常為典型的裂隙構造，地層破裂壓力低，儲層具有很高的滲透性，易引起漏失狀況的發生，在固井作業時，水泥漿的漏失是一項非常嚴重的問題。水泥漏失到地層中會造成固井成本的大量增加并導致水泥漿低返和污染含水層等問題。例如在美國內華達州藍山地區的地熱井固井案例中，該區的熱儲層巖性都是松散的沉積巖，井內存在多個薄弱地層和漏失層，地層難以承受常規的密度1.9g/cm³和普通低密度1.4～1.7g/cm³的地熱水泥液柱的壓力。

在注水泥作業時，為使解決類似地區的固井難題，使漏失最小化，使用超低密度的水泥漿是更好的方法。還有在一些特殊的地層，會使用欠平衡鉆井技術，配套固井時，要求使用超低密度水泥漿進行封固，有些地層甚至要求水泥漿密度低至1.0g/cm³。

地熱井目前已經試驗過了一些降低水泥密度的方法，包括添加膨潤土、硅 藻土、粉煤灰以及珍珠巖。然而在高溫條件下，這些減輕劑會對水泥漿整體的強度特性和滲透能力產生不利的影響，另外這些常用的減輕材料也難以達到超低密度水泥漿密度變化范圍的要求。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了一種低密度高溫地熱水泥漿的制備工藝及其固井方法。

實現本發明目的的低密度高溫地熱水泥漿的制備工藝及其固井方法，其配方及制備工藝如下：G級水泥基漿：100份，硅粉35份，微珠20-65份，水100-165份，增強劑15-35份，緩凝劑0.5份，降失水劑2份，分散劑1份。

所述硅粉和微珠為降低水泥漿密度材料，能夠將水泥漿的密度控制在1.0g/cm³-1.4g/cm³之間。

將上述原料按配比放入攪拌機內充分攪拌混合后出料打包即可。

其固井方法如下：首先向井中泵入鉆井液，將井中的鉆屑替換出來，同時清洗井眼，下套管至設計位置，然后根據常規固井方法泵入下膠塞、隔離液，并泵入水泥漿，后面再泵入上膠塞、鉆井液，當上膠塞碰壓后候凝48-72小時，下鉆頭鉆塞，繼續下面地層鉆進。所述低密度高溫地熱固井水泥漿密度在1.0g/cm³-1.4g/cm³之間，所述水泥漿候凝48-72小時后，達到失水量＜60ml，抗壓強度＞10.8Mpa。

本專利可以應用在地熱井鉆井施工中，并且可以將密度控制在1.0g/cm³-1.4g/cm³之間，進而能夠控制固井中的水泥漿漏失量，從而提高固井質量。

具體實施方式

本發明的低密度高溫地熱水泥漿的制備工藝及其固井方法，其配方及制備工藝如下：G級水泥基漿：100份，硅粉35份，微珠20-65份，水100-165份，增強劑15-35份，緩凝劑0.5份，降失水劑2份，分散劑1份。

所述硅粉和微珠為降低水泥漿密度材料，能夠將水泥漿的密度控制在1.0g/cm³-1.4g/cm³之間。

將上述原料按配比放入攪拌機內充分攪拌混合后出料打包即可。

其固井方法如下：首先向井中泵入鉆井液，將井中的鉆屑替換出來，同時清洗井眼，下套管至設計位置，然后根據常規固井方法泵入下膠塞、隔離液，并泵入水泥漿，后面再泵入上膠塞、鉆井液，當上膠塞碰壓后候凝48-72小時，下鉆頭鉆塞，繼續下面地層鉆進。所述低密度高溫地熱固井水泥漿密度在1.0g/cm³-1.4g/cm³之間，所述水泥漿候凝48-72小時后，達到失水量＜60ml，抗壓強度＞10.8Mpa。

上面所述的實施例僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述，并非對本發明的范圍進行限定，在不脫離本發明設計精神前提下，本領域普通工程技術人員對本發明技術方案做出的各種變形和改進，均應落入本發明的權利要求書確定的保護范圍內。