[发明专利]一种抗高温固井水泥浆体系

说明书

本发明公开了一种抗高温固井水泥浆体系，涉及水泥浆体系技术领域。本发明包括以下组分：硅酸盐水泥：60‑75%；抗强度衰退剂：15‑25%；晶型稳定剂：2‑8%；高温缓凝剂：0.5‑6%；高温降失水剂：3‑8%；所述硅酸盐水泥为D级油井水泥或低热水泥中的一种，比表面积为280‑350m²/kg；所述抗强度衰退剂中SiO₂含量＞90%，目数≥150目；所述晶型稳定剂中SiO₂含量＞30%，目数≥600目。本申请的通过加入晶型稳定剂，在水泥将水化时参与水化反应，金属离子进入水化硅酸钙的结构中，起到阻止水化产物中雪硅钙石转向硬硅钙石的转变，使水泥石保持致密结构，从而具有良好的高温稳定性。

技术领域

本发明涉及水泥浆体系技术领域，更具体地说涉及一种高温固井水泥浆体系。

背景技术

随着我国对深层油气资源的开发，深井及超深井的数量逐年增加。由于地质构造的缘故，井内温度随着井深增加而提高。在部分西部地区，井内静止温度已高达230℃。高温环境对钻完井工程提出了严峻的调整，开发新型高温固井水泥浆体系对我国开发深层油气资源意义重大。

目前高温固井水泥面临诸多问题，大多数的高温缓凝剂在温度高于170℃后容易失效，难以控制水泥浆的稠化时间，对固井作业造成困难。此外，当静止温度高于160℃后，水泥石强度呈现衰退现象，衰退速度随着养护温度的升高而加快。常用的高温固井水泥为G级油井水泥加30-40%的石英砂。G级油井水泥是一种基本油井水泥，主要矿物组分为C₃S、C₂S、C₃A和C₄AF。由于含量最高的矿物C₃S水化速度快，利于提高早期强度，但不利于在高温环境下稠化时间的控制，故G级油井水泥的C₃S控制在中等水平，适用温度范围较为广泛。在超高温环境下时，G级油井水泥的适应性降低。

根据水化机理及水化产物热力学分析可知，当养护温度超过160℃后，G级加砂水泥的水化产物由雪硅钙石转向硬硅钙石。由于硬硅钙石网架结构相对较粗大，削弱了其强度，因此比能形成针状网络结构的雪硅钙石组成的水泥石的强度低。160℃后加砂水泥石强度产生降低的原因正是由于晶型转变引起的孔隙率和渗透率增大等综合因素导致。

为了提高高温固井水泥的性能，大多数技术路线都是通过改变硅质材料的含量、细度（CN201610053575.9、CN201710179424.2）及改变高温缓凝剂的性能（CN201710505577.1、CN201310733606.1）来实现。很少有从水泥组分及水化产物的角度来改善高温固井水泥浆性能的技术思路。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的缺陷和不足，本发明提供了一种抗高温固井水泥浆体系，本发明的发明目的在于解决现有技术中当养护温度超过160℃后，G级加砂水泥的水化产物由雪硅钙石转向硬硅钙石的问题，本申请的通过加入晶型稳定剂，在水泥将水化时参与水化反应，金属离子进入水化硅酸钙的结构中，起到阻止水化产物中雪硅钙石转向硬硅钙石的转变，使水泥石保持致密结构，从而具有良好的高温稳定性。

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明是通过下述技术方案实现的：

一种抗高温固井水泥浆体系，其特征在于：包括以下组分：

硅酸盐水泥：60-75%；

抗强度衰退剂：15-25%；

晶型稳定剂：2-8%；

高温缓凝剂：0.5-6%；

高温降失水剂：3-8%；