[发明专利]油田固井用耐高温大温差的水泥浆体

说明书

本发明涉及一种油田固井用耐高温大温差的水泥浆体，原料组分及重量含量如下，G级油井水泥：600份、HS101L降失水剂：（30～36）份、HS201L缓凝剂：（8～20）份、HS‑301S分散剂：1.8份、石英砂：150份、微硅粉：30份、HS‑XF1S悬浮稳定剂：1.8份、水：（280～300）份和二(2‑乙基己基)琥珀酸酯磺酸钠：1份；石英砂的粒径为80～120目，微硅粉的粒径为300～400目且二氧化硅含量在90%以上。先在混浆搅拌容器中加入液相原料并混合均匀；然后在固相容器中加入各固相物质并搅拌均匀，再将固相混合物加入至混浆搅拌容器中，最后加入消泡剂并搅拌直至均匀。该水泥浆体在50~180℃的条件下均能够使用，耐大温差性能非常突出，能有效避免大温差造成的超缓凝现象发生。

技术领域

本发明涉及一种油田固井用耐高温大温差的水泥浆体，属于石油钻井技术领域。

背景技术

高温深井的开发作为油气增产的重要来源，与高温深井配套的固井技术也需要不断发展完善，水泥浆作为固井技术中最重要的一部分，其性能能否满足固井施工要求，能否满足后期开采要求等对水泥浆的综合性能提出了更高的要求。水泥外加剂的作用就是改善水泥浆性能，使之能适应高温深井的固井施工，目前水泥外加剂主要以缓凝、分散、降滤失等为主。

水泥浆在压力作用下通过渗透性地层时，要产生滤失现象，水泥浆中的水相分离出来进入地层中而留下水泥颗粒，这种现象称之为失水。如果不对失水加以控制，会产生一系列的严重后果：注水泥阶段使水泥浆密度显著升高，流变性变差，水泥浆发生闪凝或桥堵，导致注水泥失败；水泥浆滤液浸入地层形成水障或发生沉淀，引起地层损害；在静止条件下，水泥浆失水发生失重引起层间窜通，使封固质量下降。

水泥是由多种矿物组成混合体。一般情况下，水泥与水接触后即开始水化反应，水泥中的主要矿物(C3A 、C3S、C2S、C4AF等)以自身所具有的正常的水化速度进行水化，其中C3A和C3S的水化速度较快。当上述矿物水化后，体系中生成氢氧化钙和C-S-H，并迅速达到饱和进而进行结晶，形成晶核网络体系，宏观上表现为初始结构形成，水泥浆稠化，浆体失去流动性。因此，能影响矿物水化速度，影响水化晶核发育速度或影响产物成核速度的因素，都将改变稠化时间。其主要方法就是加入高效缓凝剂。

在深井超深井固井作业中，作业时间长，水泥浆经过的地层环境复杂且恶劣，要保证高温高压的条件下水泥浆注替到位，必须保证水泥浆具有足够的泵送时间，这是注水泥作业成功的最基本前提，因此，缓凝剂的选择在高温深井固井作业中显得尤为重要。

近年来油田高温深井数量逐年增加，同时建设方对固井质量要求的越来越高，高温深井固井质量问题越来越明显。由于技术难度较高，我国平均每年都有三至五口3500m以上的高温深井生产套管固井质量不太理想，为了进一步稳固固井市场，开展高温深井固井配套工艺技术研究已经成为迫切需要解决的问题。

传统的油田固井用水泥浆体在高温深井中使用，容易出现如下问题：

1、常用的水泥降失水剂在高温条件下性能会发生恶化，滤失量加大。目前常用的水泥降失水剂是单体或不溶于水的纤维作为降失水剂的主要原材料，这些降失水剂对温度、水质和水泥颗粒的敏感性强，特别是在温度＞100℃时，水泥浆性能会发生恶化，滤失量加大，加之水泥浆稠化过渡时间偏长，大于有关标准规定的30分钟，防窜性能差，给本来就较为活跃的地层流体窜入环空带来可乘之机，给固井封隔质量的保证带来了隐患。

2、现有的缓凝剂对温度和加量较为敏感，抗大温差性能较差，水泥浆在封固段顶部超缓凝现象严重。大多数高温深井的地温梯度较高，可以达到4～6℃/100m。井深达到4000m时井底环温度一般在140℃左右，封固段长约1200m，顶部与底部温差超过40℃，属于大温差固井，大温差的存在会导致固井水泥浆柱顶部强度发展缓慢，特别是高温下的大温差，当温差值大于50℃时，可能会引起水泥浆柱顶部长时间没有强度，即超缓凝现象。

发明内容