[发明专利]一种超低密度水泥浆体系及超低密度水泥浆添加剂

说明书

本发明属于油田固井技术领域，具体涉及一种超低密度水泥浆体系及超低密度水泥浆添加剂。该超低密度水泥浆体系主要由油井水泥、低密度减轻剂、降失水剂、悬浮稳定剂和水组成；按重量份计，油井水泥的用量为100份，低密度减轻剂的用量为90‑130份，悬浮稳定剂的用量为0.5‑1.5份；所述低密度减轻剂由超细微球和超细硅粉按质量比70‑90:30‑40组成；所述悬浮稳定剂由白炭黑、硅藻土和纳米级黄原胶组成。本发明通过添加低密度减轻剂、悬浮稳定剂得到的超低密度水泥浆体系可实现浆体结构稳定，在高温、一定压力条件下能够保持密度恒定，有利于提高封固质量以及固井防漏效果。

技术领域

本发明属于油田固井技术领域，具体涉及一种超低密度水泥浆体系及超低密度水泥浆添加剂。

背景技术

随着油气资源的日益枯竭，勘探领域不断向深部复杂油气藏拓展，深井和超深井越来越多，深部低压地层要求固井水泥浆密度也越来越低，固井条件要求井底静止温度超过120℃的高温和水泥浆密度小于或近于1.00g/cm³的超低密度水泥浆。

现有超低密度水泥浆设计中，为保证水泥浆的悬浮稳定性，需要加入较大量的微硅或者超细水泥作稳定材料，高微硅加量易导致现场施工混浆难度增加，高超细水泥需要提高用水量，这些都增加了水泥浆体系具有良好综合工程性能的难度。

另一方面，井底静止温度超过100℃的情况下，制备高温水泥浆需采用抗高温降失水剂，市面上广泛应用的油井水泥高温降失水剂均是AMPS聚合物型，通过引入磺酸基团，使其具有耐温能力，但同时具有一定的分散作用，在制备超低密度水泥浆体系时，存在上下分层、体系稳定性无法调整等问题。

现有技术的超低密度水泥浆，如公开号为CN111875315A，名称为“一种小井眼固井用超低密度水泥浆体系及其制备方法和应用”的发明专利，该专利提供的超低密度水泥浆虽然具有较高的抗压强度和沉降稳定性，但是其仅适用于40-90℃的低中温地层，不能满足高温地层条件下的应用。

公开号为CN113234424A的发明专利，公开了一种适用于中高温地层的低密度固井水泥浆体系，该专利提供的低密度水泥浆采用了AMPS聚合物型降失水剂，虽然能够在80-150℃的高温下仍具有较高的抗压强度，但其密度达到了1.50-1.60g/cm³，难以在深部低压地层下应用。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷和不足，本发明的目的是提供一种超低密度水泥浆体系，具有沉降稳定性好、成本低的优点。

本发明的另一个目的在于提供了一种超低密度水泥浆添加剂，能够方便快速地得到本发明的超低密度水泥浆体系。

本发明的超低密度水泥浆体系的技术方案如下：

一种超低密度水泥浆体系，主要由油井水泥、低密度减轻剂、降失水剂、悬浮稳定剂和水组成；按重量份计，油井水泥的用量为100份，低密度减轻剂的用量为90-130份，悬浮稳定剂的用量为0.5-1.5份。

所述低密度减轻剂由超细微球和超细硅粉按质量比70-90:30-40组成。

所述悬浮稳定剂由以下质量分数的组分组成：白炭黑30％-40％，硅藻土15％-25％，纳米级黄原胶35％-45％。

本发明通过添加低密度减轻剂、悬浮稳定剂得到的超低密度水泥浆体系可实现浆体结构稳定，在高温、一定压力条件下能够保持密度恒定，有利于提高封固质量以及固井防漏效果。其中，低密度减轻剂配合悬浮稳定剂使用，能够降低水泥浆的密度，不易产生上浮问题。悬浮剂的悬浮性能稳定，使用温度范围宽，与其他添加剂配伍性好，有利于保持浆体稳定，维持密度恒定。

所述超低密度水泥浆体系的密度为1.15-1.25g/cm³，能够满足深部低压地层的应用。

在有高温需求的场合，优选的，所述超低密度水泥浆体系耐温为120-150℃。