一种可降低热耗损的油井水泥浆及其制备方法技术

技术编号:37153581 阅读:14 留言:0更新日期:2023-04-06 22:12
本发明专利技术涉及油田用水泥及制备方法技术领域,是一种可降低热耗损的油井水泥浆及其制备方法,前者原料包括水泥、减轻材料、低导热材料、抗高温强度衰退剂、悬浮剂、分散剂、聚合物降失水剂和缓凝剂。本发明专利技术所述油井水泥浆浆体稳定性、流动性能好、稠化时间可调、导热系数低,能有效减少稠油热采井水泥环因导热造成热量损耗,减少能源消耗,减少环境污染。采用本发明专利技术所述油井水泥浆在井筒内可建立降低热耗损的油井水泥环,达到降低热耗损的目的。该创新为国内首创,填补了可降低热耗损的油井水泥技术空白。术空白。

【技术实现步骤摘要】
一种可降低热耗损的油井水泥浆及其制备方法


[0001]本专利技术涉及油田用水泥
及制备方法,是一种可降低热耗损的油井水泥浆及其制备方法。

技术介绍

[0002]目前国内稠油井主要采用注蒸汽、火烧油层等开采方式,通过燃烧煤、天然气等燃料,加温地下油层稠油,降低粘度,达到开采的目的。井筒水泥环为普通水泥浆形成水泥石,其导热系数较高,热能损失大,造成煤、天然气等燃料不必要的浪费,同时也增加了环境的污染。为实现井筒的高效隔热,降低能量损耗的办法主要是采用隔热油管,用于热采井注蒸汽时减少井筒热损失、提高井底蒸汽干度、保护油层套管及管外水泥环免遭损坏。其使用时操作复杂,质量难以监控,使用寿命难以保证,且造假昂贵。
[0003]常见的稠油热采井水泥浆只能满足固井的基本要求,对井筒的热能损失没有做技术要求,水泥浆的导热系数高,注蒸汽过程中热能耗损严重。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种可降低热耗损的油井水泥浆及其制备方法,克服了上述现有技术之不足,其能有效解决常规水泥环导热系数较高,热能损失严重的问题。
[0005]本专利技术的技术方案之一是通过以下措施来实现的:一种可降低热耗损的油井水泥浆(后续简称为油井水泥浆),所述油井水泥浆的浆体密度为1.30克/立方厘米至2.00克/立方厘米,原料按重量份数计包括100份水泥、0份至40份减轻材料、10份至30份低导热材料、30份至65份抗高温强度衰退剂、1份至2份悬浮剂、2份至5份分散剂、5份至6份聚合物降失水剂、1份至4份缓凝剂和38份至64份水。
[0006]水泥可为G级油井水泥。
[0007]下面是对上述专利技术技术方案之一的进一步优化或/和改进:上述油井水泥浆按下述制备方法得到:将所需量水泥、减轻材料、低导热材料及抗高温强度衰退剂混合均匀形成固体混合物,将所需量水和悬浮剂混合均匀得到混合液一,向混合液一中依序加入所需量的分散剂、聚合物降失水剂、缓凝剂混合均匀得到混合液二,将固体混合物加入混合液二中混合均匀得到油井水泥浆。
[0008]上述减轻材料为微珠、玻璃微珠、硅藻土中的一种以上。根据密度调整其加量。
[0009]上述低导热材料为纳米二氧化硅气凝胶、膨胀珍珠岩、发泡聚氨酯的混合物。
[0010]上述抗高温强度衰退剂为200目、500目和1000目石英砂的混合物。
[0011]上述悬浮剂为高分子材料,高分子材料为羧甲基纤维素和聚阴离子纤维素中的一种以上。
[0012]上述分散剂为甲醛丙酮缩聚物和胺基高分子衍生物中的一种。
[0013]上述聚合物降失水剂为胺改性腐殖酸类、有机硅腐殖酸酰胺类、磺化烯烃苯乙烯类化合物中的一种以上。
[0014]上述缓凝剂为木质磺酸盐类、羟基羧酸及其盐类化合物中的一种以上。
[0015]本专利技术的技术方案之二是通过以下措施来实现的:一种技术方案之一所述可降低热耗损的油井水泥浆的制备方法,按下述方法进行:将所需量水泥、减轻材料、低导热材料及抗高温强度衰退剂混合均匀形成固体混合物,将所需量水和悬浮剂混合均匀得到混合液一,向混合液一中依序加入所需量的分散剂、聚合物降失水剂、缓凝剂混合均匀得到混合液二,将固体混合物加入混合液二中混合均匀得到油井水泥浆。
[0016]下面是对上述专利技术技术方案之二的进一步优化或/和改进:上述减轻材料为微珠、玻璃微珠、硅藻土中的一种以上。可根据密度调整其加量。
[0017]上述低导热材料为纳米二氧化硅气凝胶、膨胀珍珠岩、发泡聚氨酯的混合物。
[0018]上述抗高温强度衰退剂为200目、500目和1000目石英砂的混合物。
[0019]上述悬浮剂为高分子材料,高分子材料为羧甲基纤维素和聚阴离子纤维素中的一种以上。
[0020]上述分散剂为甲醛丙酮缩聚物和胺基高分子衍生物中的一种。
[0021]上述聚合物降失水剂为胺改性腐殖酸类、有机硅腐殖酸酰胺类、磺化烯烃苯乙烯类化合物中的一种以上。
[0022]上述缓凝剂为木质磺酸盐类、羟基羧酸及其盐类化合物中的一种以上。
[0023]本专利技术所述油井水泥浆比常规水泥石导热系数显著降低,比相同密度水泥浆导热系数降低65%以上。本专利技术突破对抗高温强度衰退剂用普通石英砂的限制,可采用为200目、500目、1000目石英砂混合物作为抗高温强度衰退剂,该粒度的石英砂混合物,可在高温条件下长期保持一定强度,避免高温强度衰退严重带来的风险,在330℃ x 50 MPa 条件下,7d抗压强度衰退率低于2.8%,达到国内先进技术水平。
[0024]本专利技术制得的油井水泥浆稳定性显著增强,其水泥石密度差小于0.02g/cm3,流变性能良好,失水小,API失水小于50mL,稠化时间可调,抗压强度高等特点,井底温度38℃条件下24h抗压强度>18MPa;本专利技术的油井水泥浆各项性能参数均能满足稠油热采井固井技术要求,能有效建立隔热耐热水泥环,降低井筒热损失,显著提高油田节能效果,降低了作业成本,提高稠油热采井开发的经济效益。
[0025]总之,本专利技术所述油井水泥浆浆体稳定性、流动性能好、稠化时间可调、导热系数低,能有效减少稠油热采井水泥环因导热造成热量损耗,减少能源消耗,减少环境污染。采用本专利技术所述油井水泥浆在井筒内可建立降低热耗损的油井水泥环,达到降低热耗损的目的。该创新为国内首创,填补了可降低热耗损的油井水泥技术空白。
具体实施方式
[0026]本专利技术不受下述实施例的限制,可根据本专利技术的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。本专利技术中所提到各种化学试剂和化学用品如无特殊说明,均为现有技术中公知公用的化学试剂和化学用品;本专利技术中的百分数如没有特殊说明,均为质量百分数。
[0027]下面结合实施例对本专利技术作进一步描述:实施例1:该可降低热耗损的油井水泥浆的制备方法,按下述方法进行:(1)将水泥、减轻材料、低导热材料及抗高温强度衰退剂按所需比例分别称量,充分混合搅拌均匀,称其为固体混合物;(2)在搅拌杯中,加入所需比例水、悬浮剂,以4000rpm
±
200rpm转速搅
该水泥浆的制备方法同实施例1,原料组成:100克水泥+65克抗高温强度衰退剂+1克悬浮剂+2克分散剂+5克聚合物降失水剂+1.1克缓凝剂+32克水。
[0039]本对比例中,除了无低导热材料,原料具体种类同实施例4。
[0040]由表1可知,加入低导热材料后的本专利技术实施例所述油井水泥浆导热系数显著降低,比相同密度水泥浆导热系数降低65%以上。
[0041]当然,本专利技术中,所用低导热材料高于30份时,在将所得油井水泥浆注入井下环空过程中,其走到输送管道中途基本无法流动,导致无法达到注水泥目的层,造成施工事故。
[0042]所用低导热材料低于10份时,可使制得的油井水泥浆浆体不稳定,出现沉淀,施工安全系数增加,容易出现高泵压、环空堵塞事故。
[0043]以上技术特征构成了本专利技术的实施例,其具有较强的适应性和实施效果,可根据实本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可降低热耗损的油井水泥浆,其特征在于所述油井水泥浆的浆体密度为1.30克/立方厘米至2.00克/立方厘米,原料按重量份数计包括100份水泥、0份至40份减轻材料、10份至30份低导热材料、30份至65份抗高温强度衰退剂、1份至2份悬浮剂、2份至5份分散剂、5份至6份聚合物降失水剂、1份至4份缓凝剂和38份至64份水。2.根据权利要求1所述的可降低热耗损的油井水泥浆,其特征在于按下述制备方法得到:将所需量水泥、减轻材料、低导热材料及抗高温强度衰退剂混合均匀形成固体混合物,将所需量水和悬浮剂混合均匀得到混合液一,向混合液一中依序加入所需量的分散剂、聚合物降失水剂、缓凝剂混合均匀得到混合液二,将固体混合物加入混合液二中混合均匀得到可降低热耗损的油井水泥浆。3.根据权利要求1或2所述的可降低热耗损的油井水泥浆,其特征在于减轻材料为微珠、玻璃微珠、硅藻土中的一种以上;或/和,低导热材料为纳米二氧化硅气凝胶、膨胀珍珠岩、发泡聚氨酯的混合物。4.根据权利要求1或2所述的可降低热耗损的油井水泥浆,其特征在于抗高温强度衰退剂为200目、500目和1000目石英砂的混合物;或/和,悬浮剂为高分子材料,高分子材料为羧甲基纤维素和聚阴离子纤维素中的一种以上。5.根据权利要求3所述的可降低热耗损的油井水泥浆,其特征在于抗高温强度衰退剂为200目、500目和1000目石英砂的混合物;或/和,悬浮剂为高分子材...

【专利技术属性】
技术研发人员:马疆王云李良兵齐静郑永生魏瑞华朱伟伦邓林
申请(专利权)人:中国石油集团西部钻探工程有限公司
类型:发明
国别省市:

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