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1、10申请公布号CN102444392A43申请公布日20120509CN102444392ACN102444392A21申请号201110350104122申请日20111108E21B33/13200601C09K8/4220060171申请人中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆固井公司地址710021陕西省西安市未央路151号长庆大厦固井公司72发明人贾芝王大权武美平邢鹏举冯旺成冯文革毕庆丰74专利代理机构西安吉盛专利代理有限责任公司61108代理人张培勋54发明名称一种防油气水窜的水泥浆体系选择方法57摘要本发明涉及一种油田固井防油气水窜的水泥浆体系，特别是一种防油气水窜的水泥浆体系选择。
2、方法，其特征是（1）对于油层封固段较短、油藏埋深较浅的目的层，选用速凝早强水泥配方；（2）对于地层较复杂，层间压力异常，地层流体活跃的目的层，可采用降失水促凝水泥浆配方或降失水膨胀水泥浆或直角稠化性能的水泥浆配方或降失水膨胀早强水泥浆配方；（3）对于油层跨度大、封固段长、层间压力异常的目的层，依据压稳原理选择三凝水泥浆体系。它既防止压漏地层，又要保证压稳地层流体。51INTCL19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页附图3页CN102444409A1/1页21一种防油气水窜的水泥浆体系选择方法，其特征是1）对于油层封固段较短、油藏埋深较浅的目的层，选用速凝早强水。
3、泥配方；2）对于地层较复杂，层间压力异常，地层流体活跃的目的层，可采用降失水促凝水泥浆配方或降失水膨胀水泥浆或直角稠化性能的水泥浆配方或降失水膨胀早强水泥浆配方；3）对于油层跨度大、封固段长、层间压力异常的目的层，依据压稳原理选择三凝水泥浆体系。2根据权利要求1所述的一种防油气水窜的水泥浆体系选择方法，其特征是所述的速凝早强水泥浆配方G级水泥（占水泥重量锁水剂2减阻剂02），水灰比044，55,25MPA，初始稠度26BC，稠化时间50MIN。3根据权利要求1所述的一种防油气水窜的水泥浆体系选择方法，其特征是所述的直角稠化性能的水泥浆配方G级水泥（占水泥重量降失水剂25），水灰比044，55,。
4、25MPA，初始稠度22BC，稠化时间80MIN。4根据权利要求1所述的一种防油气水窜的水泥浆体系选择方法，其特征是所述的三凝水泥浆体系配方包括领浆G级水泥70粉煤灰20微硅10（占混合料总重量微硅增强剂2）中浆G级（占水泥重量降失水剂2减阻剂02锁水剂05）尾浆G级（占水泥重量降失水剂25）根据权利要求1所述的一种防油气水窜的水泥浆体系选择方法，其特征是所述的降失水促凝水泥浆配方G级水泥（占水泥重量降失水剂2锁水剂05减阻剂02），水灰比044,55,25MPA，初始稠度13BC，稠化时间87MIN。5根据权利要求1所述的一种防油气水窜的水泥浆体系选择方法，其特征是所述的降失水膨胀水泥浆配方。
5、G级水泥（占水泥重量降失水剂2膨胀剂3），水灰比044,55,25MPA，初始稠度24BC，稠化时间86MIN。6根据权利要求1所述的一种防油气水窜的水泥浆体系选择方法，其特征是所述的降失水膨胀早强水泥浆配方G级水泥（占水泥重量降失水剂25膨胀早强剂3），水灰比044，45,20MPA初稠22BC，稠化68MIN。权利要求书CN102444392ACN102444409A1/5页3一种防油气水窜的水泥浆体系选择方法技术领域0001本发明涉及一种油田固井防油气水窜的水泥浆体系，特别是一种防油气水窜的水泥浆体系选择方法。背景技术0002随着长庆油田开发的发展，为了进一步挖掘油田潜力，提高开发效果和。
6、采收率，都要进行调整工作，为油田调整所钻井即为调整井。调整井与油田开发初期油气层处于原始状态的基础井网相比较，存在井下压力系统复杂，邻井相互影响等多种问题，固井质量不易保证。近几年长庆地区的调整更新井越来越多，固井难度越来越大，不同地区不同井深出现的问题也不一样，井深在小于2000米以内的井，由于长期的注水开采，形成异常高压，固井时已发生井涌；井深大于2000米就出现互窜，影响固井质量。0003一是安塞油田为了提高原油产量，采用了注水驱油的开采方式。由于长期的注水开采，水驱油过程中油水界面运移不平衡，地层原始压力被打破，各层系之间的平衡状态发生变化，造成层间压力各异，层内压力不平衡，产生了区部。
7、的异常高压，在钻井过程中，井涌现象时有发生，给固井施工带来很多问题，严重的影响了固井质量。由于以上各方面的原因，导致安塞油田异常高压井的固井存在以下难度先注后采，地层原始压力破坏，纵横剖面形成多压力系统，现有的水泥浆体系很难满足要求。部分出油出水的井含有原油伴生气，水泥浆在侯凝过程中易发生气窜。油藏埋深相对较浅，受温度和压力的影响，水泥浆凝固时间长，水窜几率高。部分区域存在油水同层或油层底水，注水后油气水相当活跃，增大了油气水窜的几率。0004二是姬塬油田为长庆油田近几年来争储上产的重点区块，年钻井口数达到2000多口。该油田原来以开发长2、长45、长6油层为主后，采取压裂、酸化、注水、采油等。
8、措施，各井层间地层压力不平衡，互窜严重。从08年开始，在原来油井井网上，又重新布井，重新打调整更新井，开采长8油层。该油田最大井深达到3200米，油层段从延安组到延长组最大跨度1200米，可能开采的油层多达10多层。该区块固井存在的最大问题是油层段压力异常，多为油水同层和油层底水，地层流体异常活跃，固井时油、气（伴生气）、水窜，固井质量得不到保障。地层压力平衡系统已经遭到破坏长2、长45、长6油层地层油气水相当活跃；为了提高单井产量，新布井时，先布注水井后布采油井，并先期在长7、长8油层注水，由于长期注水，注水井井口压力达到20MPA以上，注水层位2008年前多在长2、长45、长6油层，200。
9、8年底也开始在长7、长8油层注水。更严重的是，在钻井、固井作业期间，同一井场的邻井都不停注、不停采，建设方对我们停注的要求不采纳，人为造成各层系之间的压力平衡关系发生变化，层间压力各异，层内压力不平衡，纵横剖面形成多压力系统，油气水相当活跃，水泥浆没有一段时间在静止状态下的凝结环境，增大了油气水窜的几率和固井难度，注水泥候凝过程中极易发生油水窜，严重影响油层段水泥浆的胶结质量。发明内容说明书CN102444392ACN102444409A2/5页40005本发明的目的是提供一种既要防止压漏地层，又要保证压稳地层流体，确保在注水泥、顶替和候凝过程中，液柱压力P始终小于水泥浆孔隙中的静压力PP液体。
10、在孔隙中的阻力PRF，防止水泥浆胶凝、桥堵和凝固过程中体积收缩引起失重窜槽的防油气水窜的水泥浆体系选择方法。0006本发明的目的是这样实现的，一种防油气水窜的水泥浆体系选择方法，其特征是（1）对于油层封固段较短、油藏埋深较浅的目的层，选用速凝早强水泥配方；（2）对于地层较复杂，层间压力异常，地层流体活跃的目的层，可采用降失水促凝水泥浆配方或降失水膨胀水泥浆或直角稠化性能的水泥浆配方或降失水膨胀早强水泥浆配方；（3）对于油层跨度大、封固段长、层间压力异常的目的层，依据压稳原理选择三凝水泥浆体系。0007速凝早强水泥浆配方G级水泥（占水泥重量锁水剂2减阻剂02），水灰比044，55,25MPA，初。
11、始稠度26BC，稠化时间50MIN。0008直角稠化性能的水泥浆配方G级水泥（占水泥重量降失水剂25），水灰比044，55,25MPA，初始稠度22BC，稠化时间80MIN。0009三凝水泥浆体系配方包括领浆G级水泥70粉煤灰20微硅10（占混合料总重量微硅增强剂2）中浆G级（占水泥重量降失水剂2减阻剂02锁水剂05）尾浆G级（占水泥重量失水剂25）所述的降失水促凝水泥浆配方G级水泥（占水泥重量降失水剂2锁水剂05减阻剂02），水灰比044,55,25MPA，初始稠度13BC，稠化时间87MIN。0010降失水膨胀水泥浆配方G级水泥（占水泥重量降失水剂2膨胀剂3），水灰比044,55,25MP。
12、A，初始稠度24BC，稠化时间86MIN。0011降失水膨胀早强水泥浆配方G级水泥（占水泥重量降失水剂25膨胀早强剂3），水灰比044，45,20MPA初稠22BC，稠化68MIN。附图说明0012下面结合实施例及实施例附图对本发明作进一步说明图1降失水促凝体系稠化曲线图；图2降失水膨胀体系稠化曲线图；图3直角稠化水泥浆体系稠化曲线图；图4速凝水泥浆体系稠化曲线图；图5膨胀早强降失水体系稠化曲线图。具体实施方式0013一种防油气水窜的水泥浆体系选择方法，它按如下条件选择水泥浆体系。0014（1）对于油层封固段较短、油藏埋深较浅的目的层，可采用速凝早强水泥配方，在保证固井施工安全的前提下，利用其。
13、较短的稠化时间和较强的触变性，水泥浆快速注入目说明书CN102444392ACN102444409A3/5页5的层后能迅速水化凝固，形成较强的早期强度，阻止地层流体入侵。0015速凝早强水泥浆配方G级水泥（占水泥重量锁水剂2减阻剂02），水灰比044，55,25MPA，初始稠度26BC，稠化时间50MIN。0016（2）对于地层较复杂，层间压力异常，地层流体活跃的目的层，可采用降失水促凝水泥浆配方、降失水膨胀水泥浆、直角稠化性能的水泥浆配方、降失水膨胀早强水泥浆配方，利用其降低水泥浆失水、赋予水泥浆体高粘低稠特性、维持水泥浆体系稳定性、水泥硬化后体积膨胀以补偿水泥硬化时的体积收缩，更好的封闭微。
14、空间隙等特点，可减轻水泥浆失重带来的油气水侵危害，改善界面胶结质量，防止层间窜流的发生。0017直角稠化性能的水泥浆配方G级水泥（占水泥重量降失水剂25），水灰比044，55,25MPA，初始稠度22BC，稠化时间80MIN。0018所述的降失水促凝水泥浆配方G级水泥（占水泥重量降失水剂2锁水剂05减阻剂02），水灰比044,55,25MPA，初始稠度13BC，稠化时间87MIN。0019降失水膨胀水泥浆配方G级水泥（占水泥重量降失水剂2膨胀剂3），水灰比044,55,25MPA，初始稠度24BC，稠化时间86MIN。0020降失水膨胀早强水泥浆配方G级水泥（占水泥重量降失水剂25膨胀早强剂3。
15、），水灰比044，45,20MPA初稠22BC，稠化68MIN。0021（3）对于油层跨度大、封固段长、层间压力异常的目的层，依据压稳原理设计三凝水泥浆体水泥浆体系。在稠化时间上设计成当油层段水泥浆已经塑态或固态，而上部水泥浆体系还没有稠化，能够继续给油层施加压力，减小水泥浆“失重”现象可能导致的地层水浸入环空。0022三凝水泥浆体系配方包括领浆G级水泥70粉煤灰20微硅10（占混合料总重量微硅增强剂2）中浆G级（占水泥重量降失水剂2减阻剂02锁水剂05）尾浆G级（占水泥重量失水剂25）从图1可以看出，该降失水促凝水泥浆体系具有以下特点水泥浆初稠低，体系流变性好，水泥浆水化过程中稠度波动不大，。
16、可泵时间长，有利于固井施工。0023该体系稠化时间调节方便，有利于水泥浆配方调整和现场应用。0024在体系中，降失水剂与促凝早强剂的搭配，在降低失水的同时也能缩短稠化时间及过渡时间，使得水泥浆在注入目的层后能迅速水化凝固，形成一定的胶凝强度，快速获得较高的早期强度，阻止地层流体入侵，防止窜流的发生。0025降失水膨胀水泥浆配方G级水泥（占水泥重量降失水剂25膨胀早强剂3），水灰比044,55,25MPA，初始稠度24BC，稠化时间86MIN。0026从图2可以看出，降失水膨胀水泥浆配方具有以下特点水泥浆具有一定的初始稠度和网架结构，在注入地层后对地层流体侵入能形成一定的阻力，阻止流体入侵和对水。
17、泥浆的冲蚀运移；过渡时间较短，水泥浆在初凝后能迅速水化硬化，形成一定的胶凝强度，阻止地层流体入侵，增强了体系抗窜能力。0027该体系中添加的膨胀早强剂系双晶体膨胀材料，通过晶体膨胀源重结晶或晶型转变产生体积增长，主要在水泥浆塑性状态后期和硬化状态前期发生，补充这个阶段水泥说明书CN102444392ACN102444409A4/5页6浆的体积收缩，压缩水泥石孔隙并改善孔隙分布，达到提高水泥石强度和降低渗透率的目的；并在受限状态下产生预应力，提高水泥环的抗压胶结强度，防止环空微间隙的产生；在体系中再辅以降失水剂，形成致密的滤饼降低失水，减轻水泥浆失重的危害，达到防止地层流体入侵和层间窜流的目的。。
18、0028具有直角稠化性能的水泥浆配方G级水泥（占水泥重量降失水剂25），水灰比044，55,25MPA，初始稠度22BC，稠化时间80MIN。0029从图2可以看出，直角稠化水泥浆体系具有以下特点该体系中加入的降失水剂G33S系高分子聚合物类型，其聚合物中的酰胺基团和磺酸基团等多种官能团作用锁住水泥浆中的水分，在压力差的作用下，形成致密的由聚合物和水泥颗粒填充的水泥滤饼达到控制滤失的目的；其次，该降失水剂含有的磺酸基团，吸附性较好，能和井壁较好胶结，改善水泥浆和井壁的胶结质量，防止水泥收缩形成窜槽。0030该体系水泥浆表现为高粘低稠，浆体流动性好，水化过程中稠度波动不大，容易达到紊流顶替；体系。
19、稳定性好，游离液接近于零；水泥浆在初凝前保持较小的稠度，作用在地层上的压力为全部浆柱压力，随水化反应进行浆体稠度突然增加，过渡时间极短，接近直角稠化，说明水泥浆的快速水化和迅速凝固，形成较高的胶凝强度。这种短过渡、短侯凝水泥浆体系通过缩短水泥浆由液态塑态固态时间，减少水泥浆失重的时间和机会，有效阻止地层流体入侵，增强了体系抗窜阻力。0031速凝水泥浆配方G级水泥（占水泥重量锁水剂2减阻剂02），水灰比044，55,25MPA，初始稠度26BC，稠化时间50MIN。0032从图4可以看出，该速凝体系具有下述特点稠化时间短，具有明显的促凝作用，在保证固井施工安全前提下，水泥浆快速注入地层后，能迅速。
20、水化硬化，形成一定的胶凝强度，阻止地层流体入侵。0033初稠较高，体系触变性较大，注入地层后静止状态下具有较高的结构强度，对地层流体入侵形成较大的阻力，可减少水侵和地层流体对水泥浆的冲刷稀释作用，提高固井质量，但可泵时间较短，现场施工时应快速注入顶替。0034具有较高的早期抗压强度。0035膨胀早强降失水水泥浆配方G级水泥（占水泥重量降失水剂25膨胀早强剂3），水灰比044，45,20MPA初稠22BC，稠化68MIN。0036从图5可以看出，该膨胀早强降失水水泥浆体系具有以下特点具有明显的促凝作用，稠化时间短，过渡时间短，直角稠化效果显著，表明该体系抗水侵防窜能力较好。0037初稠较低，体系。
21、流动性好，可降低顶替水泥浆的泵压，提高顶替效率。0038加入的膨胀早强剂具有微膨胀性和促凝早强功能，能明显缩短稠化时间并形成较高的早期抗压强度，满足井浅温低的要求。经过膨胀实验表明该体系在水泥浆硬化后具有一定的膨胀性，不加膨胀剂F17D的水泥硬化体膨胀率24小时和48小时比较，基本无变化；加入膨胀剂F17D的水泥硬化体膨胀率24小时是0062、48小时是0071，膨胀率明显增大，膨胀效果明显，这种膨胀效果，可补偿因水泥浆硬化产生的体积收缩，防止微裂缝、微间隙的形成，有效改善一、二界面的胶结质量，防止环空窜流。0039说明书CN102444392ACN102444409A5/5页7表1水泥浆性能表说明书CN102444392ACN102444409A1/3页8图1图2说明书附图CN102444392ACN102444409A2/3页9图3图4说明书附图CN102444392ACN102444409A3/3页10图5说明书附图CN102444392A。