[发明专利]一种干热岩固井用耐高温水泥浆体系

说明书

本发明涉及一种水泥浆体系，包括油井水泥、强度稳定料与矿物掺合料的水泥浆体系基底；以及与降滤失剂、分散剂、缓凝剂中的一种或几种和水制得。本发明的水泥浆体系，具有体系稳定性好、滤失水量低、稠化时间可调的优点。形成的硬化水泥石具有高温下抗强度衰退，在具有高温环境的干热岩资源开发领域具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及油气井固井领域，具体涉及一种耐高温水泥浆体系。

背景技术

干热岩也称工程型地热系统，一般温度大于200℃，埋深数千米，内部不存在流体或仅有少量地下流体的高温岩体。开发干热岩资源的原理是从地表往干热岩中打一口注入井，封闭井孔后向井中高压注入温度较低的水，注入的水沿着裂隙运动并与周边的岩石发生热交换，产生了温度高达200-300℃的高温高压水或水汽混合物。从贯通人工热储构造的生产井中提取高温蒸汽，用于地热发电和综合利用。利用之后的温水又通过注入井回灌到干热岩中，从而达到循环利用的目的。干热岩不仅是清洁环保资源，而且可以循环利用，具有巨大的发展潜力，

近年来，我国开始开展干热岩的勘探和开发利用。干热岩所处温度高，普遍超过200℃。为了防止普通油井水泥石在高温下发生强度衰退，通常情况下在水泥浆中掺入一定量的硅粉，通过降低水化产物C-S-H凝胶的Ca/Si比，以保持水泥石强度稳定。但超过一定的温度后，一般情况下是180℃，即使掺入大量的硅粉也不能阻止水泥石长期时发生强度衰退，造成环空密封失效问题。因此，对固井水泥石在高温下的力学性能提出了更加严格的要求，在高温下具备良好的强度，且保持长期的抗强度衰退性能。另外，水泥的生产，消耗大量的黏土、岩石等资料和能源，释放大量的CO₂等有害气体，污染环境。因此，在更高温时，通过掺入硅粉已不能满足水泥石抗强度衰退的要求。

因此，急需开发一种干热岩固井用耐超高温的水泥浆体系，具有高温下抗强度衰退，同时可节约水泥，保护环境。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明第一方面提供了一种水泥浆体系基底，包括油井水泥、强度稳定料与矿物掺合料；本发明第二方面提供了一种水泥浆体系，由本发明的水泥浆体系基底、以及降滤失剂、分散剂、缓凝剂中的一种或几种；与水制得。本发明配制的水泥浆体系硬化后，可以防止了水泥石在超高温下的强度衰退，满足干热岩固井的应用，而且大幅节约水泥用量。

即本发明的主要目的在于提供了一种水泥浆体系基底，包括油井水泥、强度稳定料与矿物掺合料，其中，所述强度稳定料的主要化学成分包括SiO₂和Al₂O₃，所述矿物掺合料的主要化学成分包括SiO₂和CaO以及任选地Al₂O₃、MgO和Fe₂O₃。

根据本发明的一些实施方式，所述强度稳定料包括以下组分：以强度稳定料总重计，SiO₂为40-60％重量，Al₂O₃为30-50％重量。

根据本发明的一些实施方式，所述矿物掺合料包括以下组分：以矿物掺合料总重计，SiO₂为20-40％，CaO为20-40％，Al₂O₃为5-20％，MgO为1-10％，以及任选地，Fe₂O₃为0.1-1％。

根据本发明的一些实施方式，所述强度稳定料和矿物掺合料的质量比为1:(0.3-1.5)，优选为1:(0.5-1)。

根据本发明的一些实施方式，在所述水泥浆体系基底中，以油井水泥、强度稳定料与矿物掺合料的总重计，所述油井水泥的含量为10-40％重量，优选为15-30％重量。

本发明的另一目的为提供一种水泥浆体系，包括由如上所述的水泥浆体系基底，以及降滤失剂、分散剂、缓凝剂中的一种或几种；与水制得。