[发明专利]抗钾盐高密度固井水泥浆及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料工程领域，具体涉及一种应用于高压油气井以及高压钾盐井固井施工的抗钾盐高密度固井水泥浆。

背景技术

随着油气资源的日益枯竭，勘探开发面临着向地球深部找油和向异常高压地层开进的趋势，高温超压是这类地层的普遍特点。例如贵州赤水地区官渡构造石炭系茅口组一直是受关注含气层位，但是该地区多次钻探尝试都未能钻达目的层，主要的瓶颈就是嘉陵江组的超高压气层及盐水层不能克服，该地层压稳极为困难，尤其是固井时缺乏高密度水泥浆。同时由于湖北松滋地区高压钾盐井开发,固井需要抗钾盐能力强、高密度的水泥浆，因此必须开发相应抗钾盐高密度固井水泥浆以满足固井部门作业需要。

近年来国内对高密度水泥浆也做了大量研究，目前均利用紧密堆积理论与颗粒级配原理来设计高密度水泥浆。到目前为止，中国石化工程技术研究院利用MicroMAX作为加重材料，通过合理调配加重剂和加重颗粒的粒度优化，开发出了密度2.6～3.0g/cm3的超高密度水泥浆，并在官深1井进行了现场应用。

目前的高密度水泥浆主要存在几个难点，主要是水泥浆流动性较差，抗压强度低，个别加重剂（例如Micromax）价格昂贵，超高密度水泥浆必须进行复配等；使用重晶石为加重材料配制的高密度水泥浆同样存在着强度发展慢、体系不稳定等难点。

发明内容

本发明目的在于满足高压油气井及高压钾盐井固井需要，提供一种抗钾盐高密度固井水泥浆。技术方案如下：

抗钾盐高密度固井水泥浆，由如下质量百分比的原料制备而来，嘉华G级水泥29-58%、加重剂12-56%、活性微纳米硅1.8-3.5%、80目石英砂10-20%、抗盐分散剂1-2%，抗盐降失水剂1.8-4%，抗盐缓凝剂0.3-1.0%，其中配浆水为氯化钾半饱和盐水，Cl-含量为16-18万mg/l；所述的加重剂为250目与1200目赤铁矿的混合物，其中250目赤铁矿：1200目赤铁矿的质量比为3:1。

上述方案中，所述的抗盐分散剂为甲醛/丙酮共聚物，其中甲醛和丙酮的质量比为7:3。

上述方案中，所述抗盐降失水剂为N，N-二甲基丙烯酰胺/马来酸酐聚合物，其中N，N-二甲基丙烯酰胺/马来酸酐的质量比为6:4。

上述方案中，所述缓凝剂为酮酸与有机磷酸盐复合物，其中酮酸与有机磷酸盐质量比为1:19。

上述方案中，所述的抗钾盐高密度固井水泥浆的制备方法，包含以下步骤：

原料中固体原料在混配前先配料，并充分混拌均匀；然后将配浆水与液体外加剂配料后加入搅拌杯混合，并保持4000r/min土200r/min的转速，使外加剂在配浆水中完全分散；最后，将固体原料混拌料加人搅拌杯中，然后在12000r/min±500r/min的转速下继续搅拌35s出料；所述的固体原料为嘉华G级水泥、加重剂、活性微纳米硅和80目石英砂，液体外加剂为抗盐分散剂、抗盐降失水剂和抗盐缓凝剂。

上述方案中，所述的抗盐分散剂为甲醛/丙酮共聚物，其中甲醛和丙酮的质量比为7:3。

上述方案中，所述的抗盐降失水剂为N，N-二甲基丙烯酰胺和马来酸酐聚合物，其中N，N-二甲基丙烯酰胺和马来酸酐的质量比为6:4。

上述方案中，所述的缓凝剂为酮酸与有机磷酸盐复合物，其中酮酸与有机磷酸盐质量比为1:19。

本发明提供的抗钾盐高密度固井水泥浆密度为2.0-2.6g/cm3，流动度19-21cm，API失水≤50ml，在115℃*80MPa*40min条件下的稠化时间为250-500min，流变性能n≥0.5，K≤2。

本发明所述的抗盐高密度固井水泥浆具有以下优点和应用效果：

1、所用加重剂为不同目数赤铁矿复配制得，现场操作简单。

2、实现高密度一次加重，并且浆体流动性能好。

3、水泥浆稳定性好，通过优选材料及颗粒级配，水泥浆浆体均匀，不易分层。

4、水泥石强度高，24小时抗压强度≥18MPa，48小时抗压强度≥23MPa。

5、流变性能好，115℃*80MPa条件下六速旋转粘度接近常规密度水泥浆。

6、稠化时间可调节，根据固井现场需要，调整外加剂特别是缓凝剂的加量，使水泥浆稠化时间满足固井要求。

具体实施方式

实施例1：

抗钾盐高密度水泥浆的质量百分比组成：嘉华G级水泥58%、加重剂12%、活性微纳米硅3.5%、80目石英砂20%、抗盐分散剂2%、抗盐降失水剂4%、抗盐缓凝剂0.5%、氯化钾半饱和盐水。