[发明专利]抗高温、增韧、防气窜固井水泥浆及其制备方法

说明书

本发明涉及石油钻井固井水泥浆技术领域，是一种抗高温、增韧、防气窜固井水泥浆及其制备方法，前者原料包括油井水泥、降失水剂、抗高温缓凝剂、增韧防窜剂、分散剂、140目石英砂、500目石英砂、膨胀剂、浆体稳定剂和水，按照颗粒级配原理在水泥浆中按照一定比例加入不同粒径的石英砂，加入其它外加剂调整水泥浆性能，得到抗高温、增韧、防气窜固井水泥浆。本发明配方简单，现场制备操作简单，产品具有良好的物理性能，在高温条件下浆体稳定性、流变性好，失水小；水化后形成的水泥石具有韧性强、弹性模量小的特性，且适用性强、稠化时间可控、成本低、水泥石高温强度衰退慢的特性，可以保证油气井水泥环的长期完整性。

技术领域

本发明涉及石油钻井固井水泥浆技术领域，是一种抗高温、增韧、防气窜固井水泥浆及其制备方法。

背景技术

随着石油勘探开发的不断深入，井深逐渐增大，地层越来越复杂，温度越来越高，油田投产方式越来越苛刻，对井筒完整性要求越来越高，投产成本控制越来越严，这对固井水泥浆提出了技术挑战。例如吐哈油田胜北区块是新开发的重点区块，但气藏埋藏深，井底静止温度达180℃，所钻井为大位移水平井，对水泥浆耐温、防窜、稳定性要求高，后期大规模体积压裂投产对水泥环完整性要求大。前期完钻的水平井固井质量差，严重影响了投产措施的实施。对于该区超深井而言，其固井作业所需要的固井水泥浆必须具备抗高温、防气窜、流变性能好、性能稳定的特性。

由于该区块为新开发区块，还没有与之配套的、适应该区块抗高温、防气窜和大位移水平井固井要求的水泥浆。

发明内容

本发明提供了一种抗高温、增韧、防气窜固井水泥浆及其制备方法，克服了上述现有技术之不足，其能提供一种抗高温达到180℃、浆体稳定性能和流变性能好、失水小、抗冲击性能和防气窜性能强的抗高温、增韧、防气窜固井水泥浆，保证油气井水泥环的长期完整性。

本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种抗高温、增韧、防气窜固井水泥浆，原料按照重量份数计，包括油井水泥100份、降失水剂3.5份至5.0份、抗高温缓凝剂4.0份至6.0份、增韧防窜剂4.0份、分散剂1.0份至1.5份、140目石英砂30.0份至40.0份、500目石英砂10.0份、膨胀剂1.0份、浆体稳定剂2.0份和水60份。

下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进：

上述井水泥为天山G级水泥。

上述降失水剂为固态的以AMPS为主体的三元聚合物。

上述抗高温缓凝剂为液态的APMS类聚合物。

上述增韧防窜剂为固态的化胶乳和有机纤维的混合物。

上述膨胀剂为晶格膨胀剂与水结合生成的氢氧化镁晶体。

上述浆体稳定剂为火电厂的附属产物微硅粉，比表面积为20m²/g至28m²/g。

上述石英砂的纯度大于98％。

上述按照下述方法制备得到：第一步，将所需量的油井水泥、降失水剂、增韧防窜剂、分散剂、石英砂、膨胀剂和浆体稳定剂干混为干粉状混合物，混拌均匀，同时将所需量的抗高温缓凝剂溶于所需量的水中，得到混合溶液；第二步，将混合溶液加入搅拌杯中，开启搅拌器，以4000±150r/min的速度带动搅拌杯进行转动，并在15秒内将混拌均匀的干粉状混合物加入到搅拌杯中；第三步，切换搅拌器的转速至12000±150r/min，持续搅拌35s，使搅拌杯内形成混拌均匀的水泥浆液，即为抗高温、增韧、防气窜固井水泥浆。