[发明专利]油井水泥高温强度稳定剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种高温强度稳定剂，具体涉及油井水泥高温强度稳定剂。

背景技术

固井是钻完井作业过程中不可缺少的一个重要环节，它包括下套管和注水泥。水泥是固井的重要工作液之一，水泥的强度是评价水泥质量的重要指标，是划分水泥强度等级的依据。水泥的强度是指水泥胶砂硬化试体所能承受外力破坏的能力，用MPa表示，它是水泥重要的物理力学性能之一。

目前，浅层油气资源日益减少，逐渐趋向于深井、超深井；井的深度越深，井底的温度越高，水泥石的强度在高温下会逐渐衰退；水泥石的强度衰退会对固井造成不利影响。目前，会在水泥中加入高温强度稳定剂来维持水泥的强度，但是，现有的高温强度稳定剂采用单独的硅砂，单独硅砂的紧密型差，在需要达到水泥的强度要求时，用量多，成本高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是水泥高温强度稳定剂的紧密性差，强度稳定性能差，目的在于提供油井水泥高温强度稳定剂，解决高温强度稳定剂的紧密性的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

油井水泥高温强度稳定剂，包括以下重量分数的组分：40-50份粒径为200-500目硅微粉、30-40份粒径为0.1-1μm的微硅粉、1-5份粒径为100-150目的陶瓷粉末、5-10份粒径为1-70μm的粉煤灰。

水泥高温稳定剂起到主要作用的成分是二氧化硅，现有的使用质量浓度达到95％的硅砂或硅粉，但是单独的硅砂或硅粉的粒径范围小，硅砂或硅粉本身的紧密型差，其填充在水泥中后，会提高水泥的紧密型，但是水泥的强度稳定性不高，除非加入大量的硅砂或硅粉，成本高，而且硅砂或硅粉加入过量会影响水泥的稠度；本发明通过不同粒径的硅微粉、微硅粉、陶瓷粉末、粉煤灰为水泥提供了足够的二氧化硅，二氧化硅能够延缓水泥石的强度衰退，陶瓷粉末中还含有粘土、氧化铝、高岭土等物质，能够增强水泥的强度；硅微粉与微硅粉主要用于提供二氧化硅，硅微粉与微硅粉的化学成分基本上是相同的，主要成分都是二氧化硅；硅微粉具备耐温性好、耐酸碱腐蚀、导热性差、高绝缘、低膨胀、化学性能稳定、硬度大等优良的性能，硅微粉的含硅量比较高；但是，微硅粉能够填充水泥颗粒间的孔隙，显著提高抗压、抗折、抗渗、防腐、抗冲击及耐磨性能，能够提高水泥的强度；微硅粉与硅微粉的粒径不同，相互结合在一起能够相互堆积，并且微硅粉填充在水泥内，有利于保持水泥具有很好的流变性，微硅粉为无定型球状颗粒，可以提高水泥的流变性能；本发明将微硅粉与硅微粉结合起来，既解决了水泥强度衰退的问题，又解决了水泥流变性的问题；粉煤灰与陶瓷粉末通过填充在水泥中，基于紧密堆积理论，提高了水泥的强度，使得二氧化硅与水泥接触更紧密，减少了高温稳定剂的使用量，能够达到与现有更加的稳定效果。本发明基于紧密堆积理论，在保证水泥综合性能好并且耗材少的情况下，选择了各个组分的配比。

油井水泥高温强度稳定剂，还包括1-2份的耐高温高分子树脂。耐高温高分子树脂有助于提高高温稳定剂的耐高温性能，将耐高温的有机物与无机物结合在一起，高温性能更佳。

油井水泥高温强度稳定剂，包括以下重量分数的组分：50份粒径为200-500目硅微粉、35份粒径为0.1-1μm的微硅粉、3份粒径为100-150目的陶瓷粉末、5份粒径为1-70μm的粉煤灰。优选了各组分的配比。

所述粉煤灰采用粒径为1-20μm的粉煤灰。粉煤灰需要与高温稳定剂的其他组分形成紧密堆积。

所述耐高温高分子树脂采用耐高温乙烯基树脂，所述乙烯基树脂包括以下组分：双酚型或酚醛型环氧树脂、丙烯酸或甲基丙烯酸。耐高温乙烯基树脂有助于增强水泥的强度，提高水泥的耐高温性能。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明油井水泥高温强度稳定剂基于紧密堆积理论，减少了高温稳定剂的使用量，提高了高温稳定剂的稳定性能，还具有提高水泥强度的功能；

2、本发明油井水泥高温强度稳定剂中采用微硅粉，能够减缓高温稳定剂对水泥稠度的影响程度；

3、本发明油井水泥高温强度稳定剂综合性能好，成本低，具有少量高效的功能。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1