【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种中低温遇二氧化碳自修复固井水泥浆及其应用，属于油井固封水泥。
技术介绍
1、化石能源的大量使用，导致温室气体的排放量日益增加，造成全球气温不断上升。如何减缓温室气体的产生，减少温室气体带来的环境危害，是当今世界亟待解决的一大难题。为了实现上述目标，需要大力发展新型低碳技术，从根源上减少温室气体的产生。碳捕获、利用与封存(ccus)技术能够有效缓解co2带来的气候变化，对于实现战略目标具有重大意义。
2、ccus技术指的是将工业生产中产生的co2进行提纯捕获、封存以及再利用的技术。将捕获的co2作为原辅料投入到其他生产过程中，能够有效实现co2的循环利用，提供更高的经济效益。将co2注入地下并用水泥石进行封固，可以有效实现碳封存。但是在co2回注过程中，注入的co2处于高温超临界状态，在井筒中伴随有温度、压力的变化对套管-水泥环-地层造成径向应力作用，对水泥石产生应力破坏，从而产生微裂缝或者微环隙，难以实现水泥石的长期完整性。随着封固时间的增加，水泥石容易产生微裂缝从而导致封固地下的co2发生泄漏，引发严重的环境问题。目前为了实现水泥环的长期封固，可以使用防窜体系、耐腐蚀体系等类型的水泥浆体系。但这种方式只能维持水泥环的前期封固性能，若水泥环后期损坏产生裂缝则难以进行二次修复。研究表明，自修复固井水泥浆可以自动修复产生微裂缝的水泥石，有效提升后期水泥环的完整性，从而实现井下的长期封固。
3、因此，如何开发一种遇co2自修复固井水泥浆技术，用以修复ccus井下水泥石产生的裂缝并实现co2的长
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种中低温遇co2自修复固井水泥浆，其遇到co2后能够自动修复水泥石产生微裂缝，有效提升后期水泥环的完整性。
2、本专利技术提供的中低温遇co2自修复固井水泥浆，包括硅酸盐水泥、降失水剂、分散剂、防腐增强剂和遇co2自修复剂。
3、本专利技术中所述的“中低温”指的温度是30～60℃。
4、本专利技术自修复固井水泥浆的重量份组成如下：
5、硅酸盐水泥1份、降失水剂0.02～0.06份、分散剂0.01～0.05份、防腐增强剂0.1～0.4份、遇co2自修复剂0.03～0.2份；
6、优选地，本专利技术自修复固井水泥浆的重量份组成如下：
7、硅酸盐水泥1份、降失水剂0.03～0.06份、分散剂0.01～0.03份、防腐增强剂0.15～0.3份、遇co2自修复剂0.05～0.1份。
8、本专利技术所述防腐增强剂为矿渣和/或微硅粉，所述矿渣与所述微硅粉的质量比为20～80：20～30，所述防腐增强剂的平均粒径为10～30μm。
9、本专利技术采用的防腐增强剂可降低水泥碱度、提高水泥石致密性和强度，多种方式作用提高水泥抗腐蚀能力。经实验发现，所述防腐增强剂的重量份数优选为0.1～0.4份，当其质量份大于0.4份时，则水泥浆流变性难以调解；当其质量份小于0.1份时，则水泥石防腐效果和力学性能达不到目标要求；所述防腐增强剂的重量份数更优选为0.15～0.3。
10、本专利技术所述遇co2自修复剂为下述1)-3)中任一种：
11、1)矿渣与碳酸钙晶须的混合物；
12、2)矿渣与丁腈橡胶的混合物；
13、3)矿渣、碳酸钙晶须与丁腈橡胶的混合物；
14、所述矿渣、所述碳酸钙晶须与所述丁腈橡胶的质量比为20～40：20～30：30～60，所述遇co2自修复剂的平均粒径为50～300μm。
15、本专利技术采用的遇co2自修复剂可以与co2发生化学反应，生成结晶有效封堵裂缝。经实验发现，所述遇co2自修复剂的重量份数优选为0.03～0.2份，当其质量份大于0.2份时，则水泥浆流变性难以调解；当其重量份小于0.03份时，则水泥石自修复性能达不到目标要求；所述自修复剂的重量份数更优选为0.05～0.1份。
16、本专利技术自修复固井水泥浆中，所述降失水剂为amps聚合物，所述分散剂为聚羧酸复合物。
17、本专利技术还提供了所述自修复固井水泥浆的制备方法，包括如下步骤：
18、将所述硅酸盐水泥、所述防腐增强剂和所述遇co2自修复剂混合得到干料，将所述降失水剂、所述分散剂与水混合得到混合水溶液，将所述干料与所述混合水溶液混合均匀即得。
19、采用本专利技术制备的水泥石，在温度30～60℃、压力12mpa，co2分压100％条件下，30天腐蚀深度小于1.5mm，24h抗压强度大于14mpa，24h内遇co2自修复率大于90％。
20、经实践，本专利技术遇co2自修复防腐固井水泥浆兼具防腐和遇co2自修复功能，可同时提高固井水泥浆的抗腐蚀和自修复能力，有助于co2的长期封存。目前，该水泥浆体系已在南海东部成功应用。
21、综上分析，本专利技术提供的遇co2自修复固井水泥浆具有良好的耐腐蚀性以及遇co2自修复能力，可以用于碳封存井固井，为保障co2的长期封存具有积极意义。
22、本专利技术具有如下的有益效果：
23、(1)优选防腐材料，能够抵抗ccus井下超临界co2的侵蚀；自修复材料能够与co2发生化学反应生成沉淀封堵裂缝，有效维持水泥石的长期完整性，在ccus领域具有巨大优势；
24、(2)本专利技术遇co2自修复水泥浆体系，施工性能满足固井作业要求，抗腐蚀性能以及自修复性能良好；
25、(3)本专利技术遇co2自修复水泥浆制备方法简单、易操作，在室温条件下搅拌混匀即可，适于现场应用；
26、(4)采用本专利技术制备的co2自修复水泥石，在温度30～60℃、压力12mpa，co2分压100％条件下，30天腐蚀深度小于1.5mm，24h遇co2自修复率大于90％。
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1.一种中低温遇CO2自修复固井水泥浆，适用温度为30～60℃，包括硅酸盐水泥、降失水剂、分散剂、防腐增强剂和遇CO2自修复剂。
2.根据权利要求1所述的自修复固井水泥浆，其特征在于：所述自修复固井水泥浆的重量份组成如下：
3.根据权利要求2所述的自修复固井水泥浆，其特征在于：所述自修复固井水泥浆的重量份组成如下：
4.根据权利要求1-3中任一项所述的自修复固井水泥浆，其特征在于：所述防腐增强剂包括：矿渣和/或微硅粉。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的自修复固井水泥浆，其特征在于：所述遇CO2自修复剂为下述1)-3)中任一种：
6.根据权利要求1-5中任一项所述的自修复固井水泥浆，其特征在于：所述降失水剂为AMPS聚合物类，所述分散剂为聚羧酸复合物类。
7.权利要求1-6中任一项所述自修复固井水泥浆的制备方法，包括如下步骤：
8.权利要求1-6中任一项所述自修复固井水泥浆在中低温条件下固井中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于：所述固井包括油井固井和碳封存井固井。p>...
【技术特征摘要】
1.一种中低温遇co2自修复固井水泥浆，适用温度为30～60℃，包括硅酸盐水泥、降失水剂、分散剂、防腐增强剂和遇co2自修复剂。
2.根据权利要求1所述的自修复固井水泥浆，其特征在于：所述自修复固井水泥浆的重量份组成如下：
3.根据权利要求2所述的自修复固井水泥浆，其特征在于：所述自修复固井水泥浆的重量份组成如下：
4.根据权利要求1-3中任一项所述的自修复固井水泥浆，其特征在于：所述防腐增强剂包括：矿渣和/或微硅粉。
5.根据权利要求1-4中...
【专利技术属性】
技术研发人员：马英文，岳家平，李中，幸雪松，武广瑷，王名春，彭云帆，石礼岗，于斌，武治强，宋茂林，李准，王学春，
申请(专利权)人：中海石油中国有限公司，
类型：发明
国别省市：
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