[发明专利]一种晶相改造型广谱抗超高温固井水泥浆及其应用

说明书

本发明提供了一种晶相改造型广谱抗超高温固井水泥浆及其应用。该固井水泥浆含有晶型改造型高温增强剂；晶相改造型高温增强剂的组成包括：10‑30％铝酸钠、2‑10％微硅、30‑50％铝酸钙、30‑50％偏高岭土、1‑5％无机纤维。本发明还提供了晶相改造型广谱抗超高温固井水泥浆在固井作业中的应用。晶相改造型高温增强剂可参与硅粉水泥水化反应并生成钙矾石物相，钙矾石具有优异的抗高温能力，可减缓超高温水泥石的转晶现象，进而使得水泥浆具有良好的抗超高温强度衰退性能。本发明的水泥浆可满足循环温度110℃‑230℃的要求，具有很宽的温度适用范围，同时密度与稠化时间可调，顶部强度发展快，能够满足跨温区应用要求。

技术领域

本发明涉及固井水泥浆技术领域，尤其涉及一种晶相改造型广谱抗超高温固井水泥浆。

背景技术

随着浅层易动用资源的减少及油田勘探开发的不断深入，高温深井超深井、地热井、干热岩等逐渐成为勘探开发的焦点。在超高温条件下，固井作业难度和复杂程度将大幅提高，对固井水泥浆、水泥石的性能要求也将大幅提高，固井水泥浆与水泥环主要面临三个方面问题：一是高温易导致水泥外加剂失效变性，水泥浆易出现高温沉降失稳、流变性难以兼顾、失水难以控制、稠化时间难以调整等系列复杂问题，极易造成固井安全事故和质量问题；二是长裸眼大温差条件下水泥石强度发展缓慢甚至超缓凝问题。例如当悬挂器和套管鞋处静止温差过大且水泥浆密度较高时，极易导致悬挂器位置水泥浆长期不凝，不仅会使得建井周期延长，还使得喇叭口处窜气的风险增大；三是长期超高温作用下水泥石强度衰退问题。温度超过110℃时水泥水化产物发生晶体转型，会使得水泥石孔隙度和渗透率升高、强度发生衰退，导致水泥环力学完整性和结构完整性降低，引发后期气窜与环空带压问题。

目前，本领域从新型外加剂研发、高温增强材料或抗高温强度衰退材料及水泥浆系方面开展了较多的超高温固井水泥浆体系研究，但仍存在外加剂抗温能力不足，特别是稳定抗180℃超高温的能力不足，适用温度区间窄、敏感性大以及单一掺入硅粉的手段难以有效抑制180℃超高温条件下固井水泥石强度大幅衰退等问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种晶相改造型广谱抗超高温固井水泥浆，通过添加晶相改造型高温增强剂，能够有效克服常规硅粉水泥浆体系在长期超高温条件下强度衰退的问题。

为达到上述目的，本发明提供了一种晶相改造型广谱抗超高温固井水泥浆，其中，该固井水泥浆含有晶型改造型高温增强剂；

以重量百分比计，所述晶相改造型高温增强剂的组成包括10-30％铝酸钠、2-10％微硅、30-50％铝酸钙、30-50％偏高岭土、1-5％无机纤维。

根据本发明的具体实施方案，优选地，以重量份计，该固井水泥浆具有以下成分组成：

油井水泥100份、硅粉40-50份、加重剂0-100份、膨胀剂1-3份、晶相改造型高温增强剂3-10份、分散剂1-2份、悬浮剂1-2份、增韧剂1-3份、超高温缓凝剂2-6份、超高温降失水剂3-7份、水55-65份。

根据本发明的具体实施方案，优选地，在所述晶相改造型高温增强剂中，所述铝酸钠的纯度93％。

根据本发明的具体实施方案，优选地，在所述晶相改造型高温增强剂中，所述铝酸钠的细度为200-300目。

根据本发明的具体实施方案，优选地，在所述晶相改造型高温增强剂中，所述铝酸钙的纯度90％。

根据本发明的具体实施方案，优选地，在所述晶相改造型高温增强剂中，所述铝酸钙的细度为200-300目。

根据本发明的具体实施方案，优选地，在所述晶相改造型高温增强剂中，所述偏高岭土具有以下化学指标要求：SiO₂含量≤50％、Al₂O₃含量≥40％、游离CaO含量≤1％。