一种低密度水泥浆体系.pdf

1、10申请公布号CN104178096A43申请公布日20141203CN104178096A21申请号201310195457822申请日20130523C09K8/473200601C09K8/46720060171申请人天津中油渤星工程科技有限公司地址300451天津市塘沽区海洋高新技术开发区黄山道269号申请人中国石油天然气集团公司中国石油集团海洋工程有限公司72发明人邢秀萍滕兆健谢承斌李立荣李宗要侯薇谭文礼74专利代理机构北京市中实友知识产权代理有限责任公司11013代理人谢小延54发明名称一种低密度水泥浆体系57摘要本发明涉及一种低密度水泥浆体系；该低密度水泥浆体系的组成按重量份油井

2、水泥100份，水65106份，硼硅酸盐空心玻璃微珠640份，硅烷偶联剂00501份，超细水泥2540份，微硅1020份，降失水剂225份，硫酸钠0515份；上述组成中SIO2含量大于94的微硅颗粒粒径为01UM05UM，超细水泥颗粒粒径为2UM10UM，水泥浆密度范围120160G/CM3；硼硅酸盐空心玻璃微珠粒径为25微米；水泥浆稠化时间可调，24H抗压强度（以150G/CM3为例）大于16MPA，沉降稳定性良好，具有不可压缩性，提高了低密度水泥浆在固井作业中的施工安全性。51INTCL权利要求书1页说明书5页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书5页10申请公

3、布号CN104178096ACN104178096A1/1页21一种低密度水泥浆体系，其特征在于该低密度水泥浆体系的组成及配比按重量份如下油井水泥100份，水65106份，硼硅酸盐空心玻璃微珠640份，硅烷偶联剂00501份，超细水泥2540份，微硅1020份，降失水剂225份，硫酸钠0515份；上述组成中SIO2含量大于94的微硅颗粒粒径为01UM05UM，超细水泥颗粒粒径为2UM10UM，水泥浆密度范围120160G/CM3；硼硅酸盐空心玻璃微珠粒径为25微米。权利要求书CN104178096A1/5页3一种低密度水泥浆体系技术领域0001本发明涉及油田完井技术固井领域所用的一种水泥浆体系

4、，属于低密度水泥浆体系。背景技术0002近年来，油气资源在勘探开发过程中遇到的地层情况愈来愈复杂，低压易漏井、深井、超深井、长封固段、欠平衡钻井的固井作业也越来越多,为保证固井施工安全，防止污染，保护油气层，高强低密度水泥浆体系的应用越来越广泛。0003漂珠作为高强低密度水泥浆中主要的减轻材料，主要是通过粉煤灰漂浮分选法来收集。近几年来，随着对环境保护要求力度的增大，发电厂烟道排放设施的改进，目前漂珠的产量已经日趋减少，最终会停止对这种副产品的生产。而且由于漂珠的存在，使水泥浆在高压情况下不能保持其设计密度，随着压力的升高，漂珠逐渐破碎，水泥浆密度升高，水泥浆的流动性也随之变差，对于固井施工作

5、业带来不安全因素。0004由此可见，为解决因漂珠原因造成的高强低密度水泥浆体系应用瓶颈问题，必须开展新型空心微珠的筛选优化研究，开发出新型空心玻璃微珠低密度水泥浆体系。0005硼硅酸盐空心玻璃微珠粒径为25微米，是一种中空的圆球粉末状超轻质无机非金属材料，是近年发展起来的一种用途广泛、性能优异的新型轻质材料，它是二十一世纪新型复合材料的主流。它具有重量轻、体积大、导热系数低、抗压强度高、流动性好等特点。0006硼硅酸盐空心玻璃微珠作为减轻材料，可显著降低水泥浆的密度。玻璃微珠的球形度好，粒度均匀，减少了需水量，提高了水泥浆固相含量，有利于实现体系的紧密堆积，且其承压能力强，耐压最大可达60MP

6、A以上。玻璃微珠还能进一步充填水泥石孔隙，形成更加致密的水泥石，可提高低密度水泥浆的强度、稳定性等综合性能；同时由于充填颗粒的滚珠效应，即使在较低的水固比下，也能使水泥浆具有良好的流变性，可显著提高固井质量。发明内容0007本发明的目的是提供一种低密度水泥浆体系，水泥浆密度范围120160G/CM3。水泥浆稠化时间可调，抗压强度大于16MPA，沉降稳定性良好，具有不可压缩性，解决了漂珠低密度水泥浆带来的问题，进一步提高了低密度水泥浆在固井作业中的施工安全性。0008本发明所述的硼硅酸盐空心玻璃微珠低密度水泥浆体系，其组分及配比按重量份如下油井水泥100份，水65106份，硼硅酸盐空心玻璃微珠6

7、40份，硅烷偶联剂00501份，超细水泥2540份，微硅1020份，降失水剂225份，硫酸钠0515份；上述组成中，微硅（SIO2含量大于94）颗粒粒径01UM05UM，超细水泥颗粒粒径2UM10UM。0009该低密度水泥浆体系的有益结果是00101该体系中的颗粒粒径2UM10UM的超细水泥，水化能力强，水化速度快，使低密度水泥石的早期强度大幅提高。说明书CN104178096A2/5页400112该体系中的颗粒粒径01UM05UM的微硅，能填充水泥颗粒和空心玻璃微珠之间的空隙，增加了体系的悬浮稳定性和一定的抗高温性能。00123该体系中00501份的硅烷偶联剂，改善了硼硅酸盐空心玻璃微珠的表

8、面亲水性，在硼硅酸盐空心玻璃微珠和水泥颗粒之间形成共价键桥，有利于实现体系的紧密堆积，增加水泥浆体系的稳定性与致密性，进步一提高了水泥石的抗压强度。00134新型硼硅酸盐空心玻璃微珠抗压能力比较高，该体系具有不可压缩性，解决了漂珠低密度水泥浆高压下漂珠破碎或进水导致水泥浆密度升高的问题，进一步提高了低密度水泥浆在固井作业中的施工安全性。00145新型硼硅酸盐空心玻璃微珠低密度水泥浆体系，流动度大于22CM，具有良好的稳定性及失水量小等特点，能够替代常规漂珠来配制低密度水泥浆。具体实施方式0015实施例10016称取100份重量的水泥，40份重量的硼硅酸盐空心玻璃微珠（25微米），40份重量超细

9、水泥，20份重量的微硅，01份重量的硅烷偶联剂，20份重量的硫酸钠，106份重量的水，25份重量的降失水剂BCF200S，再加入一定量缓凝剂BXR200L，配制成120G/CM3的低密度水泥浆。（硅烷偶联剂、硫酸钠以及降失水剂BCF200S等药品均为市售）0017表1不同温度下的120G/CM3水泥浆综合性能00180019说明书CN104178096A3/5页50020实施例20021称取100份重量的水泥，35份重量的硼硅酸盐空心玻璃微珠（25微米），35份重量超细水泥，15份重量的微硅，95份重量的水，008份重量的硅烷偶联剂，15份重量的硫酸钠，25份重量的降失水剂BCF200S，再加

10、入一定量缓凝剂BXR200L，配制成130G/CM3的低密度水泥浆。（硅烷偶联剂、硫酸钠以及降失水剂BCF200S等药品均为市售）0022表2不同温度下的130G/CM3水泥浆综合性能00230024说明书CN104178096A4/5页60025实施例30026称取100份重量的水泥，618份重量的硼硅酸盐空心玻璃微珠（25微米），2530份重量超细水泥，10125份重量的微硅，005份重量的硅烷偶联剂，12份重量的硫酸钠，6585份重量的水，20份重量的降失水剂BCF200S，再加入一定量缓凝剂BXR200L，配制成140160G/CM3的低密度水泥浆。（硅烷偶联剂、硫酸钠以及降失水剂BCF200S等药品均为市售）00270028说明书CN104178096A5/5页7说明书CN104178096A