固井用水泥浆及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种固井用水泥浆及其制备方法，固井用水泥浆包括水泥浆基础料、降失水剂、缓凝剂、消泡剂以及水，其中，所述降失水剂的重量、所述缓凝剂的重量、所述消泡剂的重量、所述水的重量分别占所述水泥浆基础料重量的3‑4％、0‑2％、0‑0.5％、40‑50％。该水泥浆具有在550℃高温条件下不衰退和耐CO2腐蚀能力，可以保证在火烧油层的采油阶段具有长期的封隔效果。

【技术实现步骤摘要】
固井用水泥浆及其制备方法
本专利技术涉及一种油气井固井用水泥浆技术，尤其涉及一种固井用水泥浆及其制备方法，属于油气开采

技术介绍
随着常规油气资源开采的枯竭，我国各大油田已经进入了二次，三次采油时期。稠油作为一种非常规石油资源具有极大的开采价值。火烧油层采油技术是近年来发展很快的一种具有明显技术优势和潜力的热力采油方法，是提高稠油采收率的技术之一，其原理就是利用地层原油中的重质组分作为燃料，利用空气或富氧气体作为助燃剂，采取自燃和人工点火等方法使油层温度达到原油燃点，并连续注入助燃剂，使油层原油持续燃烧，燃烧反应产生大量的热从而加热油层使得油层温度上升500～700℃，重质组分在高温下裂解，注入的气体、重油裂解生成的轻质油、燃烧生成的气体以及水蒸汽用于驱动原油向生产井流动，并从生产井采出。在进行上述火驱稠油热采时，井下及地层产生高达500℃以上的高温，并伴随有燃烧产生的CO2气体，因此热采对水泥石的耐高温和抗CO2腐蚀有较高的要求。硅酸盐水泥石在高温条件下强度会严重衰减，试验表明在500℃时，硅酸盐水泥石会出现明显的开裂现象。铝酸盐水泥被认为是常用的高温水泥，但在此温度范围内，也存在强度衰减现象，同时水化铝酸钙的抗CO2腐蚀性能不佳。磷酸盐水泥具有优异的抗CO2腐蚀性能，但是由于该水泥体系不具有耐高温性能，在高温条件下会出现明显的开裂现象。
技术实现思路
针对上述缺陷，本专利技术提供一种固井用水泥浆及其制备方法，该水泥浆具有在550℃高温条件下不衰退和耐CO2腐蚀能力，可以保证在火烧油层的采油阶段具有长期的封隔效果。本专利技术提供一种固井用水泥浆，包括水泥浆基础料、降失水剂、缓凝剂、消泡剂以及水，其中，所述降失水剂的重量、所述缓凝剂的重量、所述消泡剂的重量、所述水的重量分别占所述水泥浆基础料重量的3-4％、0-2％、0-0.5％、40-50％；所述水泥浆基础料按照重量份包括如下原料：铝酸盐水泥1重量份、磷酸盐0.1-0.2重量份、氧化铝粉0.6-0.7重量份以及耐腐蚀材料0.3-0.4重量份。在一具体实施方式中，所述磷酸盐选自磷酸钠、多聚磷酸钠、磷酸二氢钠、六偏磷酸钠、磷酸氢铵、磷酸钾以及磷酸二氢钾中的一种或多种。当磷酸盐为上述两种化合物以上的混合物时，本专利技术不限制各种化合物之间的比例。在一具体实施方式中，所述氧化铝粉选自煅烧α-氧化铝、白刚玉、氧化铝微粉以及活性氧化铝微粉中的一种或多种。当氧化铝粉为上述两种化合物以上的混合物时，本专利技术不限制各种化合物之间的比例。在一具体实施方式中，所述耐腐蚀材料选自高炉矿渣、粉煤灰以及硅藻土中的一种或多种。当耐腐蚀材料为上述两种化合物以上的混合物时，本专利技术不限制各种化合物之间的比例。在一具体实施方式中，所述降失水剂为丙烯酰胺-丙烯酸-α-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物。即，本专利技术的降失水剂为丙烯酰胺、丙烯酸以及α-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的共聚产物。在一具体实施方式中，所述缓凝剂选自柠檬酸、酒石酸、硼酸、四硼酸钠以及葡庚糖酸中的一种或多种。当缓凝剂为上述两种化合物以上的混合物时，本专利技术不限制各种化合物之间的比例。在一具体实施方式中，所述的消泡剂为含有甲基的有机硅类消泡剂。可以想到的是，除了含有甲基外，本专利技术的有机硅类消泡剂还含有硅氧键。本专利技术还提供上述任一所述的固井用水泥浆的制备方法，包括如下步骤：1)将所述降失水剂、缓凝剂、消泡剂与所述水混合，生成第一混合物；2)将所述水泥浆基础料与所述第一混合物混合，搅拌，生成所述固井用水泥浆。具体地，上述步骤都在常温下进行，并且本专利技术的固井用水泥浆能够在固井现场现配现用，不仅制备方法简单而且可操作性极高。在具体实施方式中，所述水泥浆基础料的制备方方法为：常温下，将所述铝酸盐水泥、磷酸盐、氧化铝粉以及耐腐蚀材料混合，得到所述水泥浆基础料。本专利技术提供的固井用水泥浆API失水量可控，稠化时间可调，经研究，其在使用时会具体成为一种胶凝材料，能够在550℃高温条件下强度不衰退，同时该胶凝材料不会被CO2腐蚀。因此，本专利技术的固井用水泥浆具有良好的抗高温性能和耐CO2腐蚀性能，经测试该水泥浆石经550℃高温煅烧后，强度由16.3MPa增加至17.9MPa，在120℃、5MPaCO2环境中腐蚀量低于同条件下的APIG级水泥的腐蚀量。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术的实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例以及对比例中所采用的各组分的来源如下：铝酸盐水泥：购自郑州三禾新材料有限公司生产，商品名称为CA70；氧化铝粉：购自郑州三禾新材料有限公司生产；磷酸盐：购自长城钻探工程有限公司固井公司；高炉矿渣：购自抚顺水泥厂；粉煤灰：购自长城钻探工程有限公司固井公司；降失水剂：购自长城钻探工程有限公司固井公司，商品名称为GWF-500L；缓凝剂：购自长城钻探工程有限公司固井公司，商品名称为GWR-500S；消泡剂：购自长城钻探工程有限公司固井公司，商品名称为GWX-1L；APIG级油井水泥：抚顺水泥厂生产的高抗硫(HSR)G级水泥。实施例1本实施例的水泥浆基础料按照重量份包括如下组分：铝酸盐水泥100份、磷酸二氢钠10份、煅烧α-氧化铝30份、白刚玉35份、高炉矿渣10份、粉煤灰20份。在常温下将上述组分混合，得到本实施例的水泥浆基础料，待用。本实施例的固井用水泥浆的组分按照重量份包括如下组分：上述制备的水泥浆基础料、降失水剂8份、缓凝剂2份、消泡剂0.5份、水90份，其中水为市政府提供的自来水。在常温下，将上述降失水剂、缓凝剂、消泡剂与所述水混合，生成第一混合物；将制备得到的水泥浆基础料与第一混合物混合，搅拌，生成本实施例的固井用水泥浆，并对该固井用水泥浆进行常规性能测试及评价，具体参数见表1。按照GB/T19139-2003，将上述固井用水泥浆制备为水泥石后并养护3天，对该水泥石在指定温度(550℃)下进行测试，评价其抗高温性能和耐二氧化碳腐蚀性能，结果见表2、表3。实施例2本实施例的水泥浆基础料按照重量份包括如下组分：铝酸盐水泥100份、磷酸二氢钠15份、煅烧α-氧化铝30份、白刚玉35份、高炉矿渣15份、粉煤灰15份。在常温下将上述组分混合，得到本实施例的水泥浆基础料，待用。本实施例的固井用水泥浆的组分按照重量份包括如下组分：上述制备的水泥浆基础料、降失水剂8份、缓凝剂2份、消泡剂0.5份、水90份，其中水为市政府提供的自来水。在常温下，将上述降失水剂、缓凝剂、消泡剂与所述水混合，生成第一混合物；将制备得到的水泥浆基础料与第一混合物混合，搅拌，生成本实施例的固井用水泥浆，并对该固井用水泥浆进行常规性能测试及评价，具体参数见表1。按照GB/T19139-2003，将上述固井用水泥浆制备为水泥石后并养护3天，对该水泥石在指定温度(550℃)下进行测试，评价其抗高温性能和耐二氧化碳腐蚀性能，结果见表2、表3。实施例3本实施例的水泥浆基础料按照重量份包括如下组分：铝酸盐水泥100份、磷酸二氢钠10份、煅烧α-氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固井用水泥浆，其特征在于，包括水泥浆基础料、降失水剂、缓凝剂、消泡剂以及水，其中，所述降失水剂的重量、所述缓凝剂的重量、所述消泡剂的重量、所述水的重量分别占所述水泥浆基础料重量的3‑4％、0‑2％、0‑0.5％、40‑50％。

【技术特征摘要】
1.一种固井用水泥浆，其特征在于，包括水泥浆基础料、降失水剂、缓凝剂、消泡剂以及水，其中，所述降失水剂的重量、所述缓凝剂的重量、所述消泡剂的重量、所述水的重量分别占所述水泥浆基础料重量的3-4％、0-2％、0-0.5％、40-50％。2.根据权利要求1所述的固井用水泥浆，其特征在于，所述水泥浆基础料按照重量份包括如下原料：铝酸盐水泥1重量份、磷酸盐0.1-0.2重量份、氧化铝粉0.6-0.7重量份以及耐腐蚀材料0.3-0.4重量份。3.根据权利要求2所述的固井用水泥浆，其特征在于，所述磷酸盐选自磷酸钠、多聚磷酸钠、磷酸二氢钠、六偏磷酸钠、磷酸氢铵、磷酸钾以及磷酸二氢钾中的一种或多种。4.根据权利要求2所述的固井用水泥浆，其特征在于，所述氧化铝粉选自煅烧α-氧化铝、白刚玉、氧化铝微粉以及活性氧化铝微粉中的一种或多种。5.根据权利要求2所述的固井用水泥浆，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：雍富华，杨立军，冯义，王国涛，肖华，陈芳，徐丽琴，鄢畅，曾贵蓉，王忠华，周芝琴，尹学源，赵业卫，张波，刘国健，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团公司，
类型：发明
国别省市：北京,11