一種防止天然氣水合物分解的低熱水泥漿的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種深水固井用水泥漿，尤其涉及一種防止天然氣水合物分解的低熱 水泥漿。
【背景技術】
[0002] 在一 口井的井眼和套管之間注水泥的過程稱為固井。固井的主要目的是封堵環形 空間，環形空間中的水泥環阻止了地層流體的流動，并達到地層之間相互隔離的目的。一種 綜合性能優異的水泥漿體系對于固井質量尤為重要。
[0003] 海洋領域蘊藏著大量未開采的石油，尤其海洋深水處的石油儲量更是驚人。在深 水鉆井作業中，由于同時存在低溫、高壓、水和天然氣這些必要條件，很容易產生天然氣水 合物。固井水泥漿水化放熱會使水合物分解，產生大量氣體，可能導致地層變弱、井眼擴大、 固井失敗以及井眼清潔等方面的問題。這樣的環境固井對水泥漿具有較大的挑戰性，其主 要的技術難度重點體現在以下幾個方面：1)海水深度大于IOOOm后溫度低于4°C，常規固井 水泥的水化凝固性能難于滿足低溫水化的要求；2)海底泥線下地層破裂壓力低，需要有低 密度的水泥漿匹配地層破裂壓力的變化；3)泥線下一定深度內可能存在天然氣水合物，固 井水泥漿水化放熱會使水合物分解，為固井作業造成很大困難。
[0004] 針對存在天然氣水合物地層的固井作業應該采用低水化放熱的低熱水泥漿體系， 并且要求水泥漿應具有較快較好的低溫強度發展情況。開發和研制低熱水泥漿，形成一套 能夠在水合物層的低溫環境下高效封固表層的硅酸鹽水泥漿體系，是保證海洋深水勘探開 發有效開展的關鍵。因此，開發出一種針對天然氣水合物地層固井作業、可降低水化放熱效 果、防止天然氣水合物分解的水泥漿至關重要。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是提供一種防止天然氣水合物分解的低熱水泥漿，本發明水泥漿具 有低的放熱性能、可防止水合物分解且在低溫環境下具有高的早期強度。
[0006] 本發明提供的防止天然氣水合物分解的低熱水泥漿，由配漿水、增強劑、減輕劑、 促凝劑、降失水劑、分散劑、消泡劑、相變儲能材料和水泥組成。
[0007] 上述低熱水泥漿中，所述相變儲能材料可為石蠟、聚乙二醇400、丙基棕櫚酸酯、六 水溴化鐵中的至少一種與載體的混合物；
[0008] 所述載體為多孔介質材料，可為沸石、膨脹珍珠巖、膨脹石墨、陶瓷、硅藻土、海泡 石和膨脹黏土中的任一種；
[0009] 所述石蠟可為碳原子數14?16的直鏈烷烴中的至少一種；
[0010] 所述相變儲能材料具體可為C14石蠟、聚乙二醇400、六水溴化鐵和沸石按照質量 比3 :1 :1 :4形成的混合物。
[0011] 上述低熱水泥漿由以下重量份的組分組成：
[0012] 配漿水：44份?70份；增強劑：5份?11份；減輕劑：7份?16份；促凝劑：1份? 3份；降失水劑：1份?6份；分散劑：1份?5份；消泡劑：0. 5份?2份；相變儲能材料：8 份?16份；水泥：100份。
[0013] 上述低熱水泥漿具體可為下述1)-6)中任一種：
[0014] 1)由以下重量份的組分組成：
[0015] 配漿水：64份；增強劑：10份；減輕劑：10?16份；促凝劑：1. 6份；降失水劑：4 份；分散劑：3份；消泡劑：0. 5份；相變儲能材料：8?16份；水泥：100份；
[0016] 2)由以下重量份的組分組成：
[0017] 配漿水：64份；增強劑：10份；減輕劑：10?12份；促凝劑：1. 6份；降失水劑：4 份；分散劑：3份；消泡劑：0. 5份；相變儲能材料：8?12份；水泥：100份；
[0018] 3)由以下重量份的組分組成：
[0019] 配漿水：64份；增強劑：10份；減輕劑：12?16份；促凝劑：1. 6份；降失水劑：4 份；分散劑：3份；消泡劑：0. 5份；相變儲能材料：12?16份；水泥：100份；
[0020] 4)由以下重量份的組分組成：
[0021] 配漿水：64份；增強劑：10份；減輕劑：10份；促凝劑：1. 6份；降失水劑：4份；分 散劑：3份；消泡劑：0. 5份；相變儲能材料：8份；水泥：100份；
[0022] 5)由以下重量份的組分組成：
[0023] 配漿水：64份；增強劑：10份；減輕劑：12份；促凝劑：1. 6份；降失水劑：4份；分 散劑：3份；消泡劑：0. 5份；相變儲能材料：12份；水泥：100份；
[0024] 6)由以下重量份的組分組成：
[0025] 配漿水：64份；增強劑：10份；減輕劑：16份；促凝劑：1. 6份；降失水劑：4份；分 散劑：3份；消泡劑：0. 5份；相變儲能材料：16份；水泥：100份。
[0026] 上述低熱水泥漿中，所述配漿水可為淡水、海水和鹽水中至少一種。
[0027] 上述低熱水泥漿中，所述增強劑可為超細硅酸鹽水泥、礦渣和微硅粉中的至少一 種；
[0028] 所述超細硅酸鹽水泥為超細G級油井水泥，其粒徑可為3?30 μ m ;
[0029] 所述礦渣可為超細礦渣，其粒徑可為20?90 μ m ;
[0030] 所述微硅粉的平均粒徑可為0. 01?15 μ m。
[0031] 上述低熱水泥漿中，所述減輕劑可為粉煤灰和空心玻璃微珠中的至少一種。
[0032] 上述低熱水泥漿中，所述促凝劑可為氯化鉀、氯化鋰、硫酸鈉、硝酸鈉、偏鋁酸鈉、 娃酸鈉、甲酸鈉和甲酸銫中的至少一種。
[0033] 上述低熱水泥漿中，所述降失水劑可為羧甲基纖維素、聚乙烯醇、丙烯酰胺和 2_丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸中的至少一種。
[0034] 上述低熱水泥漿中，所述分散劑可為三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉和磺化甲醛丙酮縮 合物中的至少一種。
[0035] 上述低熱水泥漿中，所述消泡劑可為聚二甲基硅氧烷、磷酸三丁酯和聚氧乙烯聚 氧丙醇胺醚中的至少一種。
[0036] 上述低熱水泥漿中，所述水泥可為硅酸鹽油井水泥，具體可為G級水泥。
[0037] 相變儲能材料是一種能夠隨溫度變化而改變物理性質并能提供潛熱的功能物質。 轉變物理性質的過程稱為相變過程，在這一過程中，相變儲能材料將會吸收或釋放大量的 潛熱。本發明低熱水泥漿中混有一定量的相變儲能材料，該材料在環境溫度升高時會發生 相變，能夠極大程度吸收水泥水化所產生熱量，避免水泥漿溫度明顯升高而引起水合物層 不穩定；另外在水泥漿溫度降低時相變儲能材料能夠釋放熱量，避免水泥漿溫度過低影響 水泥漿早期強度發展，在保證水合物層的穩定前提下，確保優良的固井質量。
[0038] 本發明低熱水泥漿具有如下有益效果：
[0039] 1)本發明低熱水泥漿中的相變儲能材料，能有效吸收水泥水化放熱量，確保水合 物層固井水泥漿溫度趨向穩定，確保水合物層的溫度；
[0040] 2)本發明低熱水泥漿受深水低溫影響較小，在水泥漿溫度降低時，相變儲能材料 會釋放一定熱量，確保水泥漿溫度穩定，有利與水泥石早期強度的發展，成功解決了水泥漿 在深水低溫下難以獲得良好的早期強度的難題。
【具體實施方式】
[0041 ] 下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規方法。
[0042] 下述實施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業途徑得到。
[0043] 下述實施例中水泥漿制備及性能測定參照試驗標準API 10B-3-2004進行。
[0044] 下述實施例中水泥漿水化熱測量參照GB/T 12959-2008《水泥水化熱測定方法》進 行。
[0045] 下述實施例中的硅硼酸鈣類空心玻璃微珠，主要成份為硅硼酸鈣，生產廠家荊州 嘉華科技股份有限公司，產品型號為：P62。
[0046] 下述實施例中