本发明专利技术涉及一种油田固井用耐高温大温差的水泥浆体，原料组分及重量含量如下，G级油井水泥：600份、HS101L降失水剂：（30～36）份、HS201L缓凝剂：（8～20）份、HS-301S分散剂：1.8份、石英砂：150份、微硅粉：30份、HS-XF1S悬浮稳定剂：1.8份、水：（280～300）份和二(2-乙基己基)琥珀酸酯磺酸钠：1份；石英砂的粒径为80～120目，微硅粉的粒径为300～400目且二氧化硅含量在90%以上。先在混浆搅拌容器中加入液相原料并混合均匀；然后在固相容器中加入各固相物质并搅拌均匀，再将固相混合物加入至混浆搅拌容器中，最后加入消泡剂并搅拌直至均匀。该水泥浆体在50~180℃的条件下均能够使用，耐大温差性能非常突出，能有效避免大温差造成的超缓凝现象发生。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种油田固井用耐高温大温差的水泥浆体，属于石油钻井
技术介绍
高温深井的开发作为油气增产的重要来源，与高温深井配套的固井技术也需要不断发展完善，水泥浆作为固井技术中最重要的一部分，其性能能否满足固井施工要求，能否满足后期开采要求等对水泥浆的综合性能提出了更高的要求。水泥外加剂的作用就是改善水泥浆性能，使之能适应高温深井的固井施工，目前水泥外加剂主要以缓凝、分散、降滤失等为主。水泥浆在压力作用下通过渗透性地层时，要产生滤失现象，水泥浆中的水相分离出来进入地层中而留下水泥颗粒，这种现象称之为失水。如果不对失水加以控制，会产生一系列的严重后果：注水泥阶段使水泥浆密度显著升高，流变性变差，水泥浆发生闪凝或桥堵，导致注水泥失败；水泥浆滤液浸入地层形成水障或发生沉淀，引起地层损害；在静止条件下，水泥浆失水发生失重引起层间窜通，使封固质量下降。水泥是由多种矿物组成混合体。一般情况下，水泥与水接触后即开始水化反应，水泥中的主要矿物(C3A、C3S、C2S、C4AF等)以自身所具有的正常的水化速度进行水化，其中C3A和C3S的水化速度较快。当上述矿物水化后，体系中生成氢氧化钙和C-S-H，并迅速达到饱和进而进行结晶，形成晶核网络体系，宏观上表现为初始结构形成，水泥浆稠化，浆体失去流动性。因此，能影响矿物水化速度，影响水化晶核发育速度或影响产物成核速度的因素，都将改变稠化时间。其主要方法就是加入高效缓凝剂。<br>在深井超深井固井作业中，作业时间长，水泥浆经过的地层环境复杂且恶劣，要保证高温高压的条件下水泥浆注替到位，必须保证水泥浆具有足够的泵送时间，这是注水泥作业成功的最基本前提，因此，缓凝剂的选择在高温深井固井作业中显得尤为重要。近年来油田高温深井数量逐年增加，同时建设方对固井质量要求的越来越高，高温深井固井质量问题越来越明显。由于技术难度较高，我国平均每年都有三至五口3500m以上的高温深井生产套管固井质量不太理想，为了进一步稳固固井市场，开展高温深井固井配套工艺技术研究已经成为迫切需要解决的问题。传统的油田固井用水泥浆体在高温深井中使用，容易出现如下问题：1、常用的水泥降失水剂在高温条件下性能会发生恶化，滤失量加大。目前常用的水泥降失水剂是单体或不溶于水的纤维作为降失水剂的主要原材料，这些降失水剂对温度、水质和水泥颗粒的敏感性强，特别是在温度＞100℃时，水泥浆性能会发生恶化，滤失量加大，加之水泥浆稠化过渡时间偏长，大于有关标准规定的30分钟，防窜性能差，给本来就较为活跃的地层流体窜入环空带来可乘之机，给固井封隔质量的保证带来了隐患。2、现有的缓凝剂对温度和加量较为敏感，抗大温差性能较差，水泥浆在封固段顶部超缓凝现象严重。大多数高温深井的地温梯度较高，可以达到4～6℃/100m。井深达到4000m时井底环温度一般在140℃左右，封固段长约1200m，顶部与底部温差超过40℃，属于大温差固井，大温差的存在会导致固井水泥浆柱顶部强度发展缓慢，特别是高温下的大温差，当温差值大于50℃时，可能会引起水泥浆柱顶部长时间没有强度，即超缓凝现象。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种油田固井用耐高温大温差的水泥浆体，可以应用于高温固井和大温差固井，避免发生水泥浆柱顶部的超缓凝现象。为解决以上技术问题，本专利技术的一种油田固井用耐高温大温差的水泥浆体，该水泥浆体的原料组分及重量含量如下，G级油井水泥：600份、HS101L降失水剂：（30～36）份、HS201L缓凝剂：（8～20）份、HS-301S分散剂：1.8份、石英砂：150份、微硅粉：30份、HS-XF1S悬浮稳定剂：1.8份、水：（280～300）份和二(2-乙基己基)琥珀酸酯磺酸钠：1份；所述石英砂的粒径为80～120目，所述微硅粉的粒径为300～400目且二氧化硅含量在90%以上。相对于现有技术，本专利技术取得了以下有益效果：①本专利技术中的HS101L降失水剂是一种高分子共聚物降失水剂，在共聚物中引入具有磺酸盐基团、链刚性基团的单体，这些水化能力强、耐温能力强的基团使得共聚物在高温、高含盐的情况下仍然很稳定，不会盐析，分子链断裂的速度也很慢。②本专利技术中的HS101L降失水剂在共聚物中引入具有酰胺基等吸附基团的单体，保证共聚物在盐水中仍然具有优异的降失水性能，而且对水泥浆强度的发展无副作用，在一个很广的温度范围里有效，具有抗温、抗盐与其它水泥外加剂适应性好的优点。③本专利技术中的HS201L缓凝剂为高温缓凝剂，不影响低温条件下水泥浆的凝结，具有抗大温差性能，与其他外加剂的配伍性良好，在50~180℃的温度条件下均能够使用；水泥浆稠化时间与加量呈线性，使稠化时间易调节，克服了传统缓凝剂加量敏感、不呈线性等的缺点。④本专利技术中HS201L缓凝剂的磺酸基吸附在水泥颗粒表面，形成溶剂化膜，抑制水化，防止水泥颗粒凝聚，阻止结构形成，使水泥水在诱导期延长，产生了缓凝作用。⑤本专利技术中HS201L缓凝剂能螫合水泥中高价金属离子，形成了稳定的水溶环状结构，生成不溶于水的金属有机物包裹水泥颗粒，阻碍水泥水化，表现出更强的缓凝作用。⑥本专利技术中HS201L缓凝剂通过吸附-螫合作用，在水泥颗粒表面形成不溶性薄层优先吸附C3A，铝酸盐组分水化速度首先被抑制，表现出很强的缓凝作用，而对C3S表现较弱的吸附性能，也起一定减缓水化作用，随着水化过程不断进行，晶核慢慢长大，屏障结构被逐渐破坏，从而保证了水泥石后期强度发展。⑦本专利技术中HS201L缓凝剂在高温下，活性基团对Ca2+、Al3+充分螫合，包裹吸附在生长的晶格上，抑制正常水化；温度较低时，分子链蜷缩，其螫合分散受限，缓凝能力降低。即水泥浆在环空运动状态下，缓凝剂随温度的升高而伸展，达到高温井底时处于相对伸展状态与水泥颗粒作用发挥缓凝作用，而当水泥浆返到环空一定位置时，该缓凝剂分子链段也随温度的降低而收缩，螯合能力变差，呈现良好的低温早强性。⑧本专利技术中HS-301S分散剂为丙酮和甲醛缩合物等，具有一定的抗温能力，在井底温度150℃条件下仍然能够保持较好的性能，180℃下无副作用。可使水泥颗粒聚集体的尺寸减小，使原来在聚集体絮状结构中包裹的自由水被释放出来，从而增加水泥的流动性，另外，可改善水泥颗粒聚集体的级配，因而有利于降失水；能保持水泥浆有良好的流动性能，较低的失水和良好的沉降稳定性，防止由于沉降产生的自由水通道，保证水泥浆适当分散并有短的过渡时间。⑨本专利技术中的HS-XF1S悬浮稳定剂可以保证浆体的悬浮能力，保证水泥浆体常温时的流动性和高温时本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种油田固井用耐高温大温差的水泥浆体，其特征在于，该水泥浆体的原料组分及重量含量如下，G级油井水泥：600份、HS101L降失水剂：（30～36）份、HS201L缓凝剂：（8～20）份、HS‑301S分散剂：1.8份、石英砂：150份、微硅粉：30份、HS‑XF1S悬浮稳定剂：1.8份、水：（280～300）份和二(2‑乙基己基)琥珀酸酯磺酸钠：1份；所述石英砂的粒径为80～120目，所述微硅粉的粒径为300～400目且二氧化硅含量在90%以上。
【技术特征摘要】
1.一种油田固井用耐高温大温差的水泥浆体，其特征在于，该水泥浆体的原料组分及
重量含量如下，G级油井水泥：600份、HS101L降失水剂：（30～36）份、HS201L缓凝剂：（8～20）
份、HS-301S分散剂：1.8份、石英砂：150份、微硅粉：30份、HS-XF1S悬浮稳定剂：1.8份、水：
（280～300）份和二(2-乙基己基)琥珀酸酯磺酸钠：1份；所述石英砂的粒径为80～120目，所
述微硅粉的粒径为300～400目且二氧化硅含量在90%以上。
2.根据权利要求1所述的油田固井用耐高温大温差的水泥浆体，其特征在于，所述
HS101L降失水剂的制备依次包括如下步骤：①在反应釜中将500重量份的2-丙烯酰胺基-2-
甲基丙磺酸溶于500重量份的水中，充分搅拌均匀；②用氢氧化钠将溶液的pH值调节至5～
8；③继续加入200重量份的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、200重量份的丙烯酸和100重量份
的N-乙烯基吡咯烷酮，并搅拌均匀；④向反应釜中持续通入氮气；⑤加入2重量份的过硫酸
铵和2重量份亚硫酸氢钠；⑥在搅拌且恒温60℃的状态下，反应4～6小时得到HS101L降失水
剂成品。
3.根据权利要求1所述的油田固井用耐高温大温差的水泥浆体，其特征在于，所述
HS101L降失水剂的制备还包括步骤⑦：按照API标准检测步骤⑥HS101L降失水剂成品的降
失水率，在90℃及6.9MPa试验条件下，降失水剂成品加量在6%时，测试水泥浆浆体的失水，
30min内失水小于等于100mL为合格；如果30min内失水大于100mL则重复步骤④至步骤⑥。
4.根据权利要求1所述的油田固井用耐高温大温差的水泥浆体，其特征在于，所述
HS201L缓凝剂的制备依次包括如下步骤：①在反应釜中将500重量份的2-丙烯酰胺基-2-甲
基丙磺酸溶于500重量份的水中，充分搅拌均匀；②用氢氧化钠将溶液的pH值调节至3～5；
③继续加入200重量份的N,N-二甲基丙烯酰胺、200重量份的磺化苯乙烯/丙烯酸共聚物、
100重量份的N-乙烯基吡咯烷酮和300重量份的富马酸，并搅拌均匀；④向反应釜中持续通
入氮气；⑤加入2重量份的过氧化二苯甲酰和2重量份N,N-二甲基苯胺；⑥在搅拌且恒温80
℃的状态下，反应4～6小时得到HS201L缓凝剂成品。
5.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴波，吕志国，肖庆昆，郑舟，姚文强，刘金余，刘小霞，刘卫中，
申请(专利权)人：中石化石油工程技术服务有限公司，中石化江苏石油工程有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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