一种适用于二氧化碳驱油井的固井水泥浆及其应用制造技术

本发明专利技术涉及石油开采技术领域，具体公开了一种适用于二氧化碳驱油井的固井水泥浆。所述固井水泥浆由以下物质组成:主剂为粒径8.3

【技术实现步骤摘要】
一种适用于二氧化碳驱油井的固井水泥浆及其应用


[0001]本专利技术涉及石油开采
，尤其涉及一种适用于二氧化碳驱油井的固井水泥浆。

技术介绍

[0002]目前，世界上大部分油田仍采用注水开发，面临着需要进一步提高采收率和水资源缺乏的问题。对此，国内外近年来大力开展二氧化碳驱油提高采收率技术的研发和应用。把二氧化碳注入油层中可以提高原油采收率，这是由于二氧化碳是一种在油和水中溶解度都很高的气体，当它大量溶解于原油中时，可以使原油体积膨胀，黏度下降，还可以降低油水间的界面张力。与其他驱油技术相比，二氧化碳驱油具有适用范围大、驱油成本低、采收率提高显著等优点。
[0003]然而，二氧化碳在湿相环境中会与水泥石发生化学反应，改变水泥石本体以及微裂缝的微观结构和宏观性质，从而影响固井两个胶结面、水泥环本体强度。水泥环完整性被破坏会降低油气井生产寿命并直接影响后期油气开采，甚至出现环空窜流现象并造成灾难性的后果。因此，水泥环微裂缝已成为亟待解决的问题，关系到油气井产能、生产寿命和生产安全。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术的目的是提供一种适用于二氧化碳驱油井的固井水泥浆及其制备方法。通过合成并添加抗二氧化碳腐蚀的物质来大幅度提高水泥石的抗腐蚀能力。
[0005]为了实现本专利技术目的，本专利技术的技术方案如下：
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种适用于二氧化碳驱油井的固井水泥浆体系，由以下物质组成:粒径为8.3
‑
10.5nm的超小尺寸纳米材料0.1
‑
0.4wt％，聚羧酸类液体降失水剂PC
‑
G80L 4wt％；G级油井水泥含量为63％
‑
69％；其余为水。
[0007]其中，所述超小尺寸纳米材料的制备方法为：采用水热合成法，以氨丙基三甲氧基硅烷为硅源，添加柠檬酸三钠，于200℃条件下在高压反应釜中水热合成120min得到，柠檬酸三钠和氨丙基三甲基氧硅烷的质量比为2:10。
[0008]作为优选，所述固井水泥浆的水灰比为0.4～0.5，更优选为0.44，所述水为自来水，所述水泥为G级油井水泥。
[0009]进一步地，所述固井水泥浆的制备方法为：向水中加入超小尺寸纳米材料、降失水剂PC
‑
G80L，再加入G级油井水泥充分混合搅拌，即得。
[0010]本专利技术所提供的适用于二氧化碳驱油井的固井水泥浆，流动度>21cm，静态滤失量<50mL/30min，稠化时间>190min，80℃水浴养护21d后，水泥石抗压强度>45MPa，抗拉强度>3MPa，渗透率<0.015mD。
[0011]第二方面，本专利技术提供了所述固井水泥浆在提高固井作业中固井质量方面的应
用。
[0012]所适用的固井作业温度为40
‑
100℃。
[0013]作为优选，超小尺寸纳米材料含量为0.4wt％的所述固井水泥浆，适用于90～100℃的固井作业温度；
[0014]超小尺寸纳米材料含量为0.3wt％的所述固井水泥浆，适用于70～90℃的固井作业温度；
[0015]超小尺寸纳米材料含量为0.2wt％的所述固井水泥浆，适用于50～70℃的固井作业温度；
[0016]超小尺寸纳米材料含量为0.1wt％的所述固井水泥浆，适用于40～50℃的固井作业温度。
[0017]本专利技术涉及到的原料或试剂均为普通市售产品，涉及到的操作如无特殊说明均为本领域常规操作。
[0018]在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可以相互组合，得到具体实施方式。
[0019]本专利技术的有益效果在于：
[0020]本专利技术提供了一种适用于二氧化碳驱油井的固井水泥浆，流动度＞21cm，滤失量＜50mL/30min，满足固井工程要求，水泥石孔渗与空白水泥石对比下降明显，水泥石抗压抗拉强度与空白水泥石对比上升明显，极大地提高了水泥石抗二氧化碳腐蚀能力。
[0021]进一步地，本专利技术提供的适用于二氧化碳驱油井的固井水泥浆，环境友好，对设备要求低，工艺简单，同时极大地简化了现场施工程序和投入成本，降低了后续油井维护成本。
[0022]更进一步地，本专利技术提供的适用于二氧化碳驱油井的固井水泥浆，可满足40～100℃的中高温二氧化碳驱油井的固井需求，并可根据不同的固井作业环境调整超小尺寸纳米材料的含量，适用范围广且适用性强。
附图说明
[0023]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本专利技术的实施例，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1为超小尺寸纳米材料样品实物图；
[0026]图2为超小尺寸纳米材料老化前后平均粒径变化图；
[0027]图3为超小尺寸纳米材料老化前后Zeta电位变化图；
[0028]图4为实施例固井水泥浆的室内流动度实验实物图；
[0029]图5为实施例固井水泥浆的室内流动度实验结果；
[0030]图6为实施例固井水泥浆的室内流性指数测试结果；
[0031]图7为实施例固井水泥浆的室内稠度系数测试结果；
[0032]图8为实施例固井水泥浆的静态滤失量测试结果；
[0033]图9为实施例固井水泥石的抗压强度测试结果；
[0034]图10为实施例固井水泥石的抗拉强度测试结果；
[0035]图11为实施例固井水泥石的渗透率测试结果；
[0036]图12为实施例固井水泥石的孔隙度测试结果；
[0037]图13为实施例固井水泥石的饱和CO2水养护前后实物对比图。
具体实施方式
[0038]为了能够更清楚地理解本专利技术的上述目的、特征和优点，下面将对本专利技术的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0039]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0040]下面将结合实施例对本专利技术的优选实施方式进行详细说明。需要理解的是以下实施例的给出仅是为了起到说明的目的，并不是用于对本专利技术的范围进行限制。本领域的技术人员在不背离本专利技术的宗旨和精神的情况下，可以对本专利技术进行各种修改和替换。
[0041]下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
[0042]下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于二氧化碳驱油井的固井水泥浆，其特征在于，由以下物质组成:粒径为8.3
‑
10.5nm的超小尺寸纳米材料0.1
‑
0.4wt％，聚羧酸类液体降失水剂PC
‑
G80L 4wt％；G级油井水泥含量为63％
‑
69％；其余为水。2.根据权利要求1所述的固井水泥浆，其特征在于，所述超小尺寸纳米材料的制备方法为：采用水热合成法，以氨丙基三甲氧基硅烷为硅源，添加柠檬酸三钠，于200℃在高压反应釜中水热合成120min得到，柠檬酸三钠和氨丙基三甲基氧硅烷的质量比为2:10。3.根据权利要求2所述的固井水泥浆，其特征在于，所述固井水泥浆的水灰比为0.4～0.5，所述水为自来水，所述水泥为G级油井水泥。4.根据权利要求3所述的固井水泥浆，其特征在于，所述固井水泥浆的制备方法为：...

【专利技术属性】
技术研发人员：由庆，齐志刚，杨佳旭，冯德杰，张建国，胡晨辉，王磐，许争鸣，纪东奇，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，
类型：发明
国别省市：