[发明专利]一种油井水泥抗高温衰退外掺料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种油井水泥抗高温衰退外掺料及其制备方法，解决了现有技术中的水泥浆体系不适用于超高温与超大温差同时存在的地热井固井的问题。本发明包括：40％‑60％光伏硅；15％‑30％气相二氧化硅；15％‑30％重烧氧化镁；1％‑2％矿物纤维。本发明能有效保证在200℃以上的抗压强度，达到降低抗压强度的衰退的效果。

技术领域

本发明涉及水泥外掺料领域，具体涉及一种油井水泥抗高温衰退外掺料及其制备方法。

背景技术

我国是地热资源相对丰富的国家，地热资源总量约占全球的7.9％，可采储量相当于4626.5亿吨标准煤，我国西部地区热地资源绝大部分以高温地热形式存在(高于150℃的蒸汽)，地热资源不仅能提供清洁能源而且还是一种可供提取溴、碘、硼砂、钾盐、铵盐等工业原料的热卤水资源和天然肥水资源。在环境压力巨大及推动新能源发展的今天，地热资源将会得到充分的利用。

地热井固井与超高温油气井固井类似，水泥浆在注替过程中要经历井底超高温，通常高于200℃，水泥石在井下一定的环空长度内长期经受150℃以上的高温。地热井固井与超高温固井略有不同之处在于，油气井超高温固井大多数为尾管固井封固段不长温差不大，而地热井的高温地热资源均以高温蒸汽形式存在于地下，固井时要求封固完整性水泥浆均返到井口，因而在地热井固井中超高温与超大温差同时存在。

现有水泥浆体系长期经受110℃以上的高温，会出现较大幅度的强度衰退。之前研究表明加入占水泥比例的35％或以上的硅粉能防止此类衰退，但是现有研究及现场实际生产表明：硅粉已不能有效抵抗此类衰退，即便是加有50％及以上的硅粉水泥石或石英砂水泥石，在150℃以上的高温条件下也会出现较大幅度的强度衰退，水泥石强度衰退后会出现环空带压、降低采收率等一系列问题，甚至导致该井报废。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：现有技术中在150℃以上的高温条件下即使添加水泥比例35％或以上的硅粉也会出现较大幅度的强度衰退的问题，目的在于提供一种油井水泥抗高温衰退外掺料，通过配方的优化，能有效保证在200℃以上的抗压强度，达到降低抗压强度的衰退的效果。

本发明通过下述技术方案实现：

一种油井水泥抗高温衰退外掺料，以重量百分计，包括：

本发明中的高温抗衰退剂即为下述的BHS-70S，BHS-70S适用于国内所有厂牌的油井G级高抗硫酸盐水泥，该BHS-70S在常温下表现出化学惰性不影响水泥浆的现场混配及注替。提高水泥浆在高温条件下防抗压强度衰退的效果，并且效果十分显著。

经过检测得知，本发明在72h起强度，在3天时可达到35.4MPa，到28天强度缓慢增长至37.8MPa然后长期保值稳定，98天的抗压强度达到37.2MPa，98天的抗压强度与28天保持基本一致。因而，本发明还能有效降低200℃以上温度对抗压强度的影响，达到降低抗压强度衰退的效果，效果十分显著。

进一步，本发明包括：

优选地，所述光伏硅的粒径为140目～200目。所述矿物纤维的长度≤5mm。

一种油井水泥抗高温衰退外掺料的制备方法，包括：将光伏硅、气相二氧化硅、重烧氧化镁和矿物纤维混合均匀即可。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明通过配方的优化，能有效保证在200℃以上的抗压强度，达到降低抗压强度的衰退的效果；

2、本发明适用于国内所有厂牌的油井G级高抗硫酸盐水泥，本发明在常温下表现出化学惰性不影响水泥浆的现场混配及注替，适用范围广泛；

3、本发明的工艺简单、成本相对低廉，环境友好，效果十分显著。

附图说明