[发明专利]一种火驱稠油热采井固井水泥

说明书

技术领域。

本发明涉及一种固井水泥，尤其涉及一种火驱稠油热采井固井水泥。

背景技术

我国有丰富的稠油资源，探明和控制储量已达16×10⁸t，是继美国、加拿大和委内瑞拉之后的世界第四大稠油生产国。重点分布在胜利、辽河、河南、新疆等油田。我国陆上稠油资源约占石油总资源量的20％以上，国内每年稠油产量约占原油总产量的10％，尚未动用的超稠油探明地质储量为7.01×10⁸t。

稠油粘度高,密度大,在地层中流动阻力大,为了提高采收率，稠油开采采用了一系列特殊的技术，其中以蒸汽吞吐、蒸汽驱、火烧油层、热水驱等热力开采为主。火烧油层是近年来发展很快的一种具有明显技术优势和潜力的热力采油方法,是提高稠油采收率的技术之一，具有驱油效率高、生产成本低、油藏适应范围广等特点。

玉门油田在上世纪开展过相关火驱稠油热采工艺的相关实验，但到目前为止，该种热采工艺并没有得到广泛推广。限制火烧油层稠油热采技术的关键技术之一就是需要耐高温的固井材料。在燃烧井中，火焰燃烧产生的热量会极大提高井内温度，最高处可达600℃以上的。因此要求水泥在600℃高温条件下强度不衰退、渗透率不下降、体积不收缩。常用的硅酸盐水泥在环境温度超过400℃时体积稳定性下降严重，伴随着强度的衰减及渗透率增加，水泥石最终开裂，完全失去封固套管、分割油层的作用。铝酸盐水泥具有良好的耐高温性能，但其高温性能需在1000℃以上才能体现出来，铝酸盐水泥的水化产物主要有三种CaO·Al₂O₃·12H₂O,2CaO·Al₂O₃·8H₂O、3CaO·Al₂O₃·6H₂O。这三种矿物在1000℃以上温度条件下，完全失去结晶水转化为陶瓷矿物相，从而具有耐高温性。铝酸盐水泥在400-800℃区间的水化物是以3CaO·Al₂O₃·6H₂O为主，但随养护时间延长有晶粒增大、水化物矿物失去结晶水现象，导致水泥石有明显的强度衰减现象，也不适用于火驱稠油热采井固井水泥。

现有技术中的耐高温水泥如公开号为CN103803823B，名称为“一种耐高温热采水泥及其制备方法”的发明专利，该专利公开的水泥由以下组分组成：55-65重量份铝酸盐水泥熟料，10-30重量份磷矿渣，10-30重量份矿渣，1-3重量份陶瓷纤维，1-3重量份橡胶粉。

该类水泥能在常温固化，在高温高压养护条件下，水泥水化物转变为耐高温的水化产物，但该种水泥使用的最高温度条件为315℃，也就是采用蒸汽驱、蒸汽吞吐等热采工艺时，井内固井水泥所承受的温度。而采用火驱稠油热菜工艺时，井内温度最高达600℃，该类高温水泥不能满足工艺条件。

又如公开号为CN102585789A，名称为“一种抗高温低密度高强度水泥浆”的发明专利，该专利公开的水泥浆，由以下各组分及重量份数组成：水泥100份，减轻剂23～35份，高温强度稳定剂30～40份，填充剂10～23份，分散剂1.5～2份，早强剂1～2份，降失水剂8～15份；其中，所述减轻剂为漂珠；所述高温强度稳定剂为高活性硅粉；所述填充剂为微硅；所述分散剂为醛酮缩合物或者萘系分散剂；所述早强剂的组分为硫代硫酸铝、硅酸钠、碱式氯化铝等中的两种或多种混配；所述降失水剂为磺化丙酮甲醛缩合物。

该专利主要发明一种可用于高温井的固井水泥浆，通过加入硅粉、微硅等材料，可有效提高油井水泥的使用温度。但该类水泥的水化产物是硅酸钙类产物。伴随温度的升高，水化产物会转变成硬硅钙石和白钙沸石。该类产物的稳定极限温度为400℃，且抗热震性差，在采用蒸汽吞吐工艺时，水泥石极易因热胀冷缩不均导致水泥环开裂。因此这种水泥也不用用于火驱稠油固井。

发明内容

本发明旨在提供一种火驱稠油热采井固井水泥，本发明通过选用磷酸盐、硅铝酸盐作胶凝材料，并通过添加一定比例的活性外掺料和高温外掺料，提高固井过程中的强度和耐温性能，解决现有技术稠油热采过程中，水泥耐高温性能差、强度低、使用寿命短的问题。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

一种火驱稠油热采井固井水泥，包括以下按质量百分比计的原料：

铝酸盐水泥：55～80%；

磷酸盐：5～20%；