[发明专利]高密度水泥浆体系的无机固相加重剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种加重剂，具体涉及高密度水泥浆体系的无机固相加重剂。

背景技术

随着油气田开发的不断进行，浅层油气资源日益减少，在可采、易采的油气储量不断降低情况下，迫使我们的勘探目标转向深部地层，油田勘探开发已向着海洋、深井、超深井等方向发展。井深的增加，使得井底温度和地层压力大幅增加，这给后续的固井作业带来了很多难题。因为在固井作业中，如果不能压稳地层，则可能会出现油、气、水窜的现象，并且会严重影响固井作业的质量，同时也给后续的油气井作业带来困难。对于此种情况，需要使用高密度水泥浆体系进行固井作业，以达到压稳地层的目的。

通常情况下，为了得到密度较高的水泥浆体系，主要通过一下三个途径得到：降低水固比、通过颗粒级配和紧密堆积理论来提高固相材料的堆积密度、掺加加重材料。因此，加重材料是影响高密度水泥浆性能的重要指标，高密度水泥浆一般会出现增稠及沉降的问题，会使得高密度水泥浆的强度、流变性、稳定性等综合性能变差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是高密度水泥浆中加重剂会对水泥浆性能的影响大，目的在于提供高密度水泥浆体系的无机固相加重剂，解决如何减少加重剂对高密度水泥浆造成的不利影响，从而使得高密度水泥浆综合性能符合标准的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

高密度水泥浆体系的无机固相加重剂，包括密度为5.0-5.2g/cm³的磁铁矿、密度为5.5-6.0g/cm³的精铁粉、密度为4.1-4.4g/cm³的重晶石、密度为4.4-4.5的钛铁矿中的一种或多种组合，所述磁铁矿的粒度为100-150目，精铁粉的粒度为200-300目，重晶石的粒度为200-325目，钛铁矿的粒度为100-150目。

目前常用的加重剂为重晶石、钛铁矿、赤铁矿、铁粉等；重晶石可以有效提高水泥浆密度，对于保持浆体稳定性有利，但是其需水量太大，削弱了对浆体的加重作用，同时也降低了水泥石抗压强度；赤铁矿具有明显的增稠作用；钛铁矿对浆体性能影响较小，但是需要在高粘度中保持稳定性；从水泥浆的综合性能及加重剂的成本考虑，选择出重晶石、磁铁矿、钛铁矿、精铁粉作为高密度水泥浆的加重剂较于其他家加重剂，成本低，对高密度水泥浆的性能影响小；并且，本发明还基于颗粒级配原理，在加重剂加量范围内，通过不同粒径的加重剂的复配，得到流变性能良好、抗压强度高、浆体稳定的高密度水泥浆；本发明中磁铁矿、精铁粉、重晶石、钛铁矿的颗粒粒径基于现有的基础上，在保证原料获取方便的情况下，选择出的加重剂需要与水泥及水泥的其他外加剂形成紧密堆积，从而提高高密度水泥浆的稳定性体密度。

当高密度水泥浆密度为1.90-2.20g/cm³时，采用密度为4.1-4.4g/cm³的重晶石或密度为5.0-5.2g/cm³的磁铁矿。重晶石、磁铁矿能够有效调节水泥浆密度，对于保持浆体稳定性有利，但是重晶石、磁铁矿的需水量大，均能够对水泥浆增稠，因此，重晶石、磁铁矿适用于密度不高的高密度水泥浆，水泥浆的密度越低其年度越低，因此，在保证高密度水泥密度及综合性能复合要求的情况下，重晶石、磁铁矿使用方便，能够显著改变水泥浆的密度。

当高密度水泥浆密度为2.21-2.40g/cm³，采用密度为5.0-5.2g/cm³的磁铁矿、密度为5.5-6.0g/cm³的精铁粉复配，磁铁矿加量为水泥质量的20％-90％，精铁粉加量为水泥质量的35％-120％。精铁粉的吸水量少，有利于水泥浆的流动性；因此，在密度为2.21-2.40g/cm³的水泥浆中，需要保持其稳定性，又要避免增稠；采用磁铁矿与精铁粉复配，磁铁矿与精铁粉既能够提高水泥浆的密度又能够保证水泥浆具有很好的稳定性；重晶石的密度低，在提高水泥浆的密度时比磁铁矿的加量大，因此，本发明不选重晶石而选择磁铁矿与精铁粉复配。

当高密度水泥浆密度为大于2.40g/cm³时，采用密度为5.5-6.0g/cm³的的精铁粉、密度为4.4-4.5的钛铁矿复配。钛铁矿的稳定型好，并且钛铁矿在高粘度的水泥浆中稳定性好于其他的加重剂，本发明将精铁粉与钛铁矿复配，精铁粉及钛铁矿对水泥浆的粘度影响小，钛铁矿还有利于保持水泥浆具有很好的稳定性。