一种高温固井水泥及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种高温固井水泥及其制备方法和应用，所述高温固井水泥含有如下质量百分比的原料：水泥原料69‑72％；石英砂28‑31％；所述水泥原料由质量比为4:6‑5:5的G级油井水泥和核电水泥组成。本发明专利技术所述的固井水泥，其稠化时间较长且稳定，强度随着温度升高基本不衰退，尤其是适用于非洲地区的固井工程。

【技术实现步骤摘要】
一种高温固井水泥及其制备方法和应用
本专利技术属于水泥
，具体涉及一种高温固井水泥及其制备方法和应用。
技术介绍
固井是油气资源安全、经济、高效开发的前提和基础，也是油气井建井工程的关键环节，固井是通过在套管与地层之间的环空注入水泥浆，起到封隔易塌、易漏等复杂地层，封隔油气水层，建立油气流出通道，防止产层间互窜、保护套管等作用。因此，固井质量的好坏将直接影响油气井的开采安全、生产寿命及经济效益。G级油井水泥是常用的高温固井材料，但在部分高温地层如服役时存在短期水泥石强度衰退的问题，这是因为非洲国家地势相对低、温度湿热、这种气候不适应G级油井水泥高温固井，该G级油井水泥应用于温度大于180℃的环境时，其存在沉降稳定性和抗压强度发展缓慢、甚至超缓凝的现象，容易导致水泥石的抗压强度衰退，进而就会产生气窜等技术问题。现有技术中通过在G级油井水泥加入石英砂来有效抑制油井水泥在高温下强度衰退现象，但稠化时间有时过短，而且强度有时过低，游离液过高，从而影响油气井采收率。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种高温固井水泥及其制备方法和应用，可解决高温地层中稠化时间短和后期强度低的问题。本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的一种高温固井水泥，含有如下质量百分比的原料：水泥原料69-72％；石英砂28-31％；所述水泥原料由质量比为4:6-5:5的G级油井水泥和核电水泥组成。优选的，前述的高温固井水泥中，其中所述G级油井水泥含有如下质量百分比的原料：硅酸盐水泥熟料95-97wt％；石膏3-5wt％；所述硅酸盐水泥熟料含有48wt％-65wt％的C3S及0.5wt％-2.5wt％的C3A。优选的，前述的高温固井水泥中，其中以所述G级油井水泥的质量计，所述硅酸盐水泥熟料含有55wt％的C3S及1.5wt％的C3A。优选的，前述的高温固井水泥中，其中以所述G级油井水泥的质量计，所述硅酸盐水泥熟料还含有0.3wt％-0.6wt％的R2O、15wt％-21wt％的C2S和15％-20％C4AF。优选的，前述的高温固井水泥中，其中以所述G级油井水泥的质量计，所述硅酸盐水泥熟料还含有0.47wt％的R2O、20.16wt％的C2S和17.08wt％的C4AF。优选的，前述的高温固井水泥中，其中所述石膏选自天然二水石膏、硬石膏和混合石膏。优选的，前述的高温固井水泥中，其中所述G级油井水泥的稠化时间为95-115min，颗粒密度为3.18±0.01g/cm3，比表面积为350-380m2/kg。优选的，前述的高温固井水泥中，其中所述核电水泥含有如下质量百分比的原料：中热硅酸盐水泥熟料：95-97wt％；石膏3-5wt％；所述中热硅酸盐水泥熟料含有42wt％-51wt％的C3S及0.5wt％-1.5wt％的C3A。优选的，前述的高温固井水泥中，其中以所述核电水泥的质量计，所述中热硅酸盐水泥熟料含有46wt％的C3S及0.8wt％的C3A。优选的，前述的高温固井水泥中，其中以所述核电水泥的质量计，所述硅酸盐水泥熟料还含有0.3wt％-0.6wt％的R2O、25wt％-34wt％的C2S和12wt％-16wt％C4AF。优选的，前述的高温固井水泥中，其中以所述核电水泥的质量计，所述硅酸盐水泥熟料还含有0.47wt％的R2O、29.44wt％的C2S和14.20wt％的C4AF。优选的，前述的高温固井水泥中，其中所述石膏选自天然二水石膏、硬石膏和混合石膏中的一种。优选的，前述的高温固井水泥中，其中所述石英砂含有不低于96wt％的SiO2。优选的，前述的高温固井水泥中，其中所述石英砂的水分含量小于0.3％。优选的，前述的高温固井水泥中，其中所述石英砂的细度为45微米-80微米的筛余值。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的一种高温固井水泥的制备方法，包括以下步骤：a将配方量的硅酸盐水泥熟料与石膏混合粉磨至比表面积≥360m2/kg，得到G级油井水泥；b将配方量的中热硅酸盐水泥熟料与石膏混合粉磨至比表面积≥360m2/kg，得到核电水泥；c将步骤a得到的G级油井水泥、步骤b得到的核电水泥及配方量的石英砂混合均匀，得到所述高温固井水泥。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的一种高温固井水泥浆，其中以重量份计，所述高温固井水泥浆包括：高温水泥65-75份、降失水剂0.8-1.2份、消泡剂0.8-1.2份、水25-32份。优选的，前述的高温固井水泥浆中，其中以重量份计，所述高温固井水泥浆包括：高温水泥69份、降失水剂1份、消泡剂1份、水29份。优选的，前述的高温固井水泥浆中，其中所述高温水泥为上述的高温固井水泥。优选的，前述的高温固井水泥浆中，其中所述降失水剂选自四元高分子共聚物、聚乙烯醇和丙烯酞胺基甲基丙磺酸共聚物中的至少一种。所述消泡剂选自正辛醇、乳化硅油、高碳醇、二甲基硅油和磷酸三丁酯中的至少一种，进一步优选为正辛醇。其中，所述高碳醇又称为高级烷醇，是指十二个碳原子以上蜡状固体的饱和一元醇。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的一种高温固井水泥浆的制备方法，包括以下步骤：将配方量的高温水泥加入水，搅拌均匀，再依次加入配方量的降失水剂及消泡剂，继续搅拌均匀。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的一种高温固井结构，其中所述高温固井结构包括套管及地层，所述套管与地层之间的环形空间注入有上述的高温固井水泥浆。该高温固井水泥浆可起到封隔易塌、易漏等复杂地层的作用。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的一种固井方法，包括以下步骤：向井内下入套管，并向井眼和套管之间的环形空间注入上述的高温固井水泥浆。相比于现有技术，本专利技术所述的高温固井水泥及其制备方法和应用具有以下有益效果：1、本专利技术所述的高温固井水泥，其通过调整水泥原料的种类及含量，使得水泥的水化进程更好地满足高温固井需求，该种固井水泥能有效解决深井超深井固井工程中水泥石高温强度衰退难题，制备方法简单易得，可以替代现有高温固井水泥及固井水泥浆体系，有利于高温复杂深井固井工程的结构耐久性和安全性。2、本专利技术所述的高温固井水泥，其稠化时间较长且稳定，强度随着温度升高基本不衰退，尤其是适用于非洲地区的固井工程。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例详细说明如后。具体实施方式为更进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效,以下结合较佳实施例，对依据本专利技术提出的一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高温固井水泥，其特征在于，含有如下质量百分比的原料：/n水泥原料 69-72％；/n石英砂 28-31％；/n所述水泥原料由质量比为4:6-5:5的G级油井水泥和核电水泥组成。/n

【技术特征摘要】
1.一种高温固井水泥，其特征在于，含有如下质量百分比的原料：
水泥原料69-72％；
石英砂28-31％；
所述水泥原料由质量比为4:6-5:5的G级油井水泥和核电水泥组成。


2.如权利要求1所述的高温固井水泥，其特征在于，所述G级油井水泥含有如下质量百分比的原料：
硅酸盐水泥熟料95-97wt％；
石膏3-5wt％；
所述硅酸盐水泥熟料含有51wt％-65wt％的C3S及0.5wt％-2.5wt％的C3A。


3.如权利要求2所述的高温固井水泥，其特征在于，以所述G级油井水泥的质量计，所述硅酸盐水泥熟料含有55wt％的C3S及1.5wt％的C3A；所述石膏选自天然二水石膏、硬石膏和混合石膏中的一种；所述G级油井水泥的稠化时间为95-115min，颗粒密度为3.18±0.01g/cm3，比表面积为350-380m2/kg。


4.如权利要求1所述的高温固井水泥，其特征在于，所述核电水泥含有如下质量百分比的原料：
中热硅酸盐水泥熟料95-97wt％；
石膏3-5wt％；
所述中热硅酸盐水泥熟料含有42wt％-50wt％的C3S及0.5wt％-1.5wt％的C3A。


5.如权利要求4所述的高温固井水泥，其特征在于，以所述核电水泥的质量计，所述中热硅酸盐水泥熟料含有46wt％的C3S及0.8wt％的C3A；所述石膏选自天然二水石膏、硬石膏和混合石膏中的一种。


6.如权利要求1所述的高温固井水泥，其特征在于，所述石英砂含有不低于96wt％的SiO2；所述石英砂的水...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘圣忠，赵兵，刘吉廷，刘文忱，刘新宇，曲巍，芦士博，
申请(专利权)人：大连水泥集团有限公司，大连水泥集团特种水泥有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21