[发明专利]一种防衰退水泥浆体系及其制备方法

说明书

本发明公开了一种防衰退水泥浆体系，包括油井水泥防衰退剂，所述油井水泥防衰退剂包括如下组分：组分(1)，二氧化硅，30‑60份；组分(2)，三氧化二铝，40‑70份。以水泥重量为100份计，所述油井水泥防衰退剂的重量为20～40份，降失水剂1‑20份，分散剂0.1‑3份，微硅0‑25份，磷酸三丁酯0.01‑1份，缓凝剂0.01‑2份，密度调节剂0‑50份，水35‑120份。本发明的水泥浆体系可以改变水泥水化产物，提高水泥石的密实性，降低水泥石的孔隙度和渗透率，从而可以有效抑制超深井高温复杂条件下油井水泥强度的衰退。

技术领域

本发明涉及一种防衰退水泥浆体系及其制备方法，尤其是基于活性硅铝氧化物的防衰退水泥浆体系及其制备方法，属于水泥浆制备技术领域。

背景技术

随着我国油气勘探开发的深入特别是西部地区，钻遇的超深井越来越多，地层更加复杂，因此，固井也面临着新的技术挑战，特别是超深井高温高压复杂条件下油井水泥强度衰退的问题尤为突出。

油气开采过程中水泥环长期处于井下高温环境中，在油气井服役期内必须要保证水泥石的力学强度、胶结性能和层间封隔效果达到要求。G级油井水泥适用于温度低于93℃的油气井，在高温下使用会出现力学性能急剧衰退的现象，即G级油井水泥石力学性能会在短时间内快速衰减并丧失密封性能，影响油气井寿命。

目前固井中防止油井水泥强度衰退的外掺料主要有石英砂等，国内外学者通过大量实验证明，硅酸盐水泥中掺入含SiO₂的外掺料，调节水泥熟料钙硅比，通过增大加量可使钙硅比降低至1.0左右，利于形成一种高温稳定性物质雪硅钙石硅酸盐，从而使水泥石保持较高的强度。而这些外加剂在超过150℃高温环境中长期服役的水泥石都会出现不同程度的抗压强度降低、渗透率增大现象，致使其力学性能无法满足高温油气井长期开采的需求。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术超过200℃以上高温环境中长期服役的水泥石出现不同程度的抗压强度降低、渗透率增大现象，致使其力学性能无法满足高温油气井长期开采的问题，提供一种基于活性硅铝氧化物的防衰退水泥浆体系，其能改变水泥水化产物，提高水泥石的密实性，降低水泥石的孔隙度和渗透率，从而可以有效抑制超深井高温复杂条件下油井水泥强度的衰退。

根据本发明的一个方面，提供了一种防衰退水泥浆体系，包括油井水泥防衰退剂，所述油井水泥防衰退剂包括如下组分：

组分(1)，二氧化硅，30-60份，优选35-55份，更优选为40-50份；

组分(2)，三氧化二铝，40-70份，优选45-65份，更优选为50-60份。

根据本发明的优选实施方式，所述二氧化硅的粒径范围为0.1-0.25μm。

根据本发明的优选实施方式，所述三氧化二铝的粒径范围为40-7-nm。

根据本发明的优选实施方式，所述防衰退剂通过将组分(1)和组分(2)混合制得。

根据本发明的优选实施方式，所述油井水泥防衰退剂的制备方法包括如下步骤：

(1)对所述组分(1)和组分(2)分别进行活化处理；

(2)将活化后的组分(1)和组分(2)混合，即得。

根据本发明的优选实施方式，通过对所述组分(1)进行高温煅烧进行活化；所述煅烧的温度为800-1200℃，优选为900-1000℃；所述煅烧的时间为10-18h，优选为12-16h。

根据本发明的优选实施方式，所述组分(2)在混合前先进行活化，然后再与组分(1)混合。

根据本发明的优选实施方式，通过对所述组分(2)进行高温煅烧进行活化；所述煅烧的温度为400-900℃，优选为500-800℃；所述煅烧的时间为6-16h，优选为8-12h。