一种固井水泥浆组合物及固井水泥浆制造技术

本发明专利技术提供了一种固井水泥浆组合物及固井水泥浆。所述固井水泥浆组合物包括油井水泥和微晶石英。所述固井水泥浆包括固井水泥浆组合物和任选的固井用处理剂。本发明专利技术的固井水泥浆应用于稠油热采中的注汽井或其他高温高压深井时，在前期养护(80℃

【技术实现步骤摘要】
一种固井水泥浆组合物及固井水泥浆


[0001]本专利技术属于固井
，具体涉及一种固井水泥浆组合物及固井水泥浆。

技术介绍

[0002]随着常规油气田资源日益匮乏，石油开采向稠油热采井等高温井方向发展。
[0003]稠油井一般为低温固井，高温运行，开采时，井下套管和水泥环要承受300℃以上的高温，工况复杂，井内温度应力场交互变化大。尽管固井施工后测井质量优质，但注汽投产后水泥环高温强度衰退严重，水力密封失效快，水泥环耐久性差，套损率高。国内某油田，2000年至2013年热采井新增套损井已达827口，占该油田热采井总井数(1516口)的54.6％。其中因水泥是损坏造成的套损达580口，占套损井总数的71.8％。2009年后虽采用各种热采补救技术措施，但每年因水泥坏损坏套损呈现逐年递增趋势，说明高温产生的交变热应力对水泥环的损坏是造成套损的主要原因。
[0004]超高温(>300℃)条件下的长期服役对水泥石力学、抗渗透及耐久性能提出挑战。G级加砂水泥作为最常用的耐高温固井材料，其缺点是早期力学强度低，长期高温下强度衰退率及渗透率高。近年来，国内外研究的重点主要集中在矿物材料开发与应用方面，以改善固井材料耐高温性能，进而提高固井质量，但低廉有效的矿物材料鲜有报道。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种固井水泥浆组合物，所述组合物中通过添加微晶石英，有效的解决了现有加砂油井水泥体系在超高温下抗压强度低，耐久性差等问题。
[0006]本专利技术的第一方面提供了一种固井水泥浆组合物，所述组合物包括油井水泥和微晶石英。
[0007]根据本专利技术的一些实施方式，以组合物的总重计，所述微晶石英的质量含量为10-50％，例如15％、18％、23％、28％、30％、33％、37％、37％、42％、45％或48％以及它们之间的任意值。
[0008]根据本专利技术的一些实施方式，以组合物的总重计，所述微晶石英的质量含量为20-40％。
[0009]根据本专利技术的一些实施方式，以组合物的总重计，所述微晶石英的质量含量为25-35％。
[0010]硅质材料是油井水泥高温稳定剂的主要材料，其晶型可分为三种：晶质，非晶质，微晶质(隐晶质)。其中晶质和微晶质石英内部硅氧离子的排布具有周期性，非晶质二氧化硅内部硅离子和氧离子的排布没有周期性且没有形成晶粒。硅灰就是典型的非晶质二氧化硅，具有比较高的火山灰活性，石英砂(粉)则是典型的晶质石英。本专利技术中所述的微晶石英指的是晶型为微晶质的石英，其一般具有微弱火山灰活性。
[0011]根据本专利技术的一些实施方式，所述微晶石英选自硅藻土、蛋白石、粉石英、玉髓和
微晶石英岩中的一种或几种。
[0012]根据本专利技术的一些实施方式，所述微晶石英的主要成分包括SiO2、Al2O3和TiO2。
[0013]根据本专利技术的一些实施方式，以所述微晶石英的总重计，SiO2的含量为70-97％。
[0014]根据本专利技术的一些实施方式，以所述微晶石英的总重计，Al2O3的含量为1-21％。
[0015]根据本专利技术的一些实施方式，以所述微晶石英的总重计，TiO2的含量为1-12％。
[0016]根据本专利技术的一些优选实施方式，所述的微晶石英具体成分如下：
[0017]成分SiO2Al2O3MgOCaOTiO2Fe2O3含量(％)70.55-96.21.50-20.20.01-0.020.02-0.031.10-11.80.10-0.45
[0018]根据本专利技术的一些实施方式，所述油井水泥选自G级油井水泥、H级油井水泥和J级油井水泥中的一种或多种。
[0019]根据本专利技术的一些实施方式，所述微晶石英的平均粒径小于50μm。
[0020]根据本专利技术的一些实施方式，所述微晶石英的平均粒径为4.5-50μm。
[0021]根据本专利技术的一些实施方式，所述微晶石英的形貌为球形或类球形。
[0022]本专利技术的第二方面提供了一种固井水泥浆，其包括第一方面所述的固井水泥浆组合物和任选的固井用处理剂。
[0023]根据本专利技术的一些实施方式，所述固井用处理剂选自减阻剂、降失水剂和消泡剂中的一种或多种。
[0024]本专利技术中对所述减阻剂的种类没有限制，采用本领域常规采用的减阻剂即可。
[0025]根据本专利技术的一些实施方式，所述减阻剂选自醛酮缩合物和萘系减阻剂中的一种或多种。
[0026]本专利技术中对所述降失水剂的种类没有限制，采用本领域常规采用的降失水剂即可。
[0027]根据本专利技术的一些实施方式，所述降失水剂选自聚乙烯醇系降失水剂中的一种或多种。
[0028]本专利技术中对所述消泡剂的种类没有限制，采用本领域常规采用的消泡剂即可。
[0029]根据本专利技术的一些实施方式，消泡剂选自磷酸三丁酯。
[0030]根据本专利技术的一些实施方式，以组合物的总重计，所述降失水剂的质量含量为0-5％，例如为0.5％、1.5％、2.0％、2.5％、3.0％、3.5％、4.0％、4.5％以及它们之间的任意值。
[0031]根据本专利技术的一些实施方式，以组合物的总重计，所述降失水剂的质量含量为1-5％。
[0032]根据本专利技术的一些实施方式，以组合物的总重计，所述减阻剂的质量含量为0
‰-5‰
。
[0033]根据本专利技术的一些实施方式，以组合物的总重计，所述减阻剂的质量含量为2
‰-5‰
。
[0034]根据本专利技术的一些实施方式，以组合物的总重计，所述消泡剂的质量含量为0
‰-5‰
。
[0035]根据本专利技术的一些实施方式，以组合物的总重计，所述消泡剂的质量含量为1
‰-5‰
。
[0036]在本专利技术的一些优选实施方式中，所述固井水泥浆由以下质量百分比的各组份组成：
[0037][0038]根据本专利技术的一些实施方式，所述固井水泥浆的密度为1.8-1.9g/cm3，例如1.83-1.87g/cm3。
[0039]根据本专利技术的一些实施方式，所述固井水泥浆的流动度为20-25cm，例如20-23cm。
[0040]根据本专利技术的一些实施方式，所述固井水泥浆的API失水≤100ml。
[0041]本专利技术的第三方面提供了第一方面所述的固井水泥浆组合物或第二方面所述的固井水泥浆在固井中的应用，尤其是在超高温固井中的应用。
[0042]根据本专利技术的一些实施方式所述超高温大于250℃，优选为300-350℃。
[0043]本专利技术的固井水泥浆应用于稠油热采中的注汽井或其他高温高压深井时，在前期养护(80℃
×
7d,0.1MPa)和超高温高压下(350℃
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90d,21MPa)水泥石具有优异的耐高温性能。本专利技术可以解决现有加砂油井水泥体系在超高温下抗压强度低，耐久性差等问题。此外，微晶石英的使本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固井水泥浆组合物，其包括油井水泥和微晶石英。2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，以组合物的总重计，所述微晶石英的质量含量为10-50％，优选为20-40％，更优选为25-35％。3.根据权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，所述微晶石英选自硅藻土、蛋白石、粉石英、玉髓和微晶石英岩中的一种或几种，优选地所述微晶石英的主要成分包括SiO2、Al2O3和TiO2，更优选地以所述微晶石英的总重计，SiO2的含量为70-97％，Al2O3的含量为1-21％，TiO2的含量为1-12％；和/或所述油井水泥选自G级油井水泥、H级油井水泥和J级油井水泥中的一种或多种。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的组合物，其特征在于，所述微晶石英的平均粒径小于50μm，优选为4.5-50μm；和/或所述微晶石英的形貌为球形或类球形。5.一种固井水泥浆，其包括权利要求1-4中任意一项所述的组合物和任选的固井用处理剂。6.根据权利要求5所述的固井水泥浆，其特征在于，所述固井用处理剂选自减阻剂、降失水剂和消泡...

【专利技术属性】
技术研发人员：周仕明，姚晓，汪晓静，苗霞，初永涛，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：