[发明专利]一种极地高寒地区固井用早强水泥及其制备方法

说明书

本申请公开了一种极地高寒地区固井用早强水泥及其制备方法，极地高寒地区固井用早强水泥，包括以下重量份的组分：油井水泥100份，低温增强材料80～120份，防冻剂5～12份，水35～48份。本申请提供的极地高寒地区固井用早强水泥，可用于候凝温度‑5℃条件下固井作业，在‑5℃低温时的强度发展仍旧较快，可在24h达到4.5MPa以上，并且经过8轮冻融试验后强度大于25.0Mpa保证工程安全。

技术领域

本申请涉及钻井技术领域，尤其涉及一种极地高寒地区固井用早强水泥及其制备方法。

背景技术

极地、高寒地区具有重要的油气勘探开发的战略价值，但这些区域多处于冻土区，勘探开发的条件非常苛刻，面临诸多挑战，其中最大的问题就是表层地层温度极低，油气开采过程中水泥石经历高温和低温交替循环的温度变化影响。极地地区重要的油气藏多分布在多年冻土区，温度为-5至-8℃，地层冰含量高达80％，深度可达500m。常规固井水泥浆体系在低温条件下强度发展极为缓慢，当环境温度低于20℃时水泥诱导期延长，水泥水化缓慢；当环境温度低于0℃时，由于水泥浆体内水分凝结，基本不参与水泥水化反应，导致水泥无强度，难以满足固井的需要。

但是目前国内外水泥浆技术中适用于0℃以下极地高寒地区固井的水泥浆体系罕见报道，可用于冻土区的油井水泥浆体系及添加剂种类少，0℃以下早强效果不明显，并且在油气开采过程中温度升高和降低冻融条件下水泥石强度发生衰退，难以满足极地高寒地区冻土层固井作业需要。

发明内容

本申请提供一种极地高寒地区固井用早强水泥及其制备方法，能够解决超低温条件下水泥材料强度发展问题、以及经过冻融后水泥石强度衰退问题。

本申请采用了下列技术方案：

本申请提供了一种极地高寒地区固井用早强水泥，包括以下重量份的组分：油井水泥100份，低温增强材料80～120份，防冻剂5～12份，水35～48份。

进一步地，低温增强材料包括磷石膏、纳米硅酸铝、超细偏高岭土中的一种或几种的组合。

进一步地，超细偏高岭土的粒径为8～10微米。

进一步地，低温增强材料包括磷石膏、纳米硅酸铝和超细偏高岭土。

进一步地，低温增强材料包括以下重量份的组分：磷石膏60～80份，纳米硅酸铝6～12份，超细偏高岭土12～24份。

进一步地，防冻剂包括氯化钙和氯化钠的混合物。

进一步地，混合物中，氯化钠和氯化钙的质量比例为3：1。

进一步地，极地高寒地区固井用早强水泥在-5℃条件下，24h抗压强度大于4.5MPa，经过8轮冻融试验后强度大于25.0Mpa。

本申请还提供了一种上述极地高寒地区固井用早强水泥的制备方法，包括以下步骤：将油井水泥、低温增强材料混合均匀，得到干混料。将防冻剂、水混合均匀，得到配浆液。将干混料和配浆液混合均匀，得到极地高寒地区固井用早强水泥。

进一步地，将减阻剂与油井水泥、低温增强材料混合均匀，得到干混料。

进一步地，减阻剂为1.5重量份。

进一步地，低温增强材料通过将磷石膏、纳米硅酸铝、超细偏高岭土混合均匀得到。

与现有技术相比，本申请具有如下有益效果：

本申请提供的极地高寒地区固井用早强水泥，可用于候凝温度-5℃条件下固井作业，在-5℃低温时的强度发展仍旧较快，可在24h达到4.5MPa以上，并且经过8轮冻融试验后强度大于25.0Mpa保证工程安全。

具体实施方式