[发明专利]一种大温差固井水泥浆及制备方法

说明书

本发明公开了一种大温差固井水泥浆及制备方法。该大温差固井水泥浆包括以下重量份的组分：油井水泥100份，强度稳定剂0.5～40份，密度调节剂0～50份，增强材料5～20份，早强剂2～4份，缓凝剂0.5～3.5份，降失水剂2～7份，分散剂1～2份，消泡剂0.1～0.5份，水40～85份。本发明的水泥浆密度可调、稠化时间可调、流动性能好、沉降稳定性好、失水量低、无游离液，满足固井施工要求；同时顶部水泥石48h抗压强度大于10MPa，适用循环温度100℃～200℃，温差50℃～110℃，可防止大温差固井作业中顶部水泥浆超缓凝。

技术领域

本发明涉及油气田开发过程中钻完井及固井领域，具体涉及一种大温差固井水泥浆及制备方法。

背景技术

随着全球经济的快速发展和能源消费的不断升级，石油、天然气消耗量日益增加，油气资源的勘探开发和储备保障压力也越来越大，随着勘探开发的不断深入，深层油气勘探开发日益增多，是增储上产的重要领域，也是石油天然气行业可持续发展的重要方向。

我国几大油气区(塔里木、川渝)目前普遍存在储层埋深较深(4500～7000m)，井底温度、压力高等复杂因素，为简化井身结构，降低钻井成本，目前对于长裸眼段、长封固段固井作业，一般采用双级固井技术或者低密度固井技术。双级固井技术存在着一些问题，例如：①部分分级箍可靠性不高，二级固井时可能无法顺利打开，给固井施工作业带来风险；②双级固井施工时间长，延长了建井周期，增大了钻井成本。而采用低密度水泥浆也存在一些问题，由于近年来深井超深井的井深越来越深，导致封固段越来越长(部分井封固段长超6000m)，顶部水泥浆长期不凝，严重影响后续作业的进行。因此，分级固井技术和普通低密度固井水泥浆已经难以满足长裸眼段、长封固段的固井施工作业。

为此，很有必要开发具有防止顶部水泥浆超缓凝、浆体性能稳定、顶部强度发展快的大温差固井水泥浆，提高固井质量，保障深层油气资源的高效开发。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大温差固井水泥浆及制备方法。该大温差固井水泥浆适用于高温深井、长裸眼段、长封固段固井用，密度范围1.30g/cm³～1.90g/cm³，适用循环温度范围100℃～200℃，温差50℃～110℃，具有水泥浆失水量低、沉降稳定性良好、流变性能良好、水泥石早期强度高的特点，可防止大温差固井作业中顶部水泥浆超缓凝，能够保证高温深井、长裸眼段、长封固段在大温差条件下固井密封效果，提升固井质量。

为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种大温差固井水泥浆，包括以下重量份的组分：

油井水泥100份，强度稳定剂0.5～40份，密度调节剂0～50份，增强材料5～20份，早强剂2～4份，缓凝剂0.5～3.5份，降失水剂2～7份，分散剂1～2份，消泡剂0.1～0.5份，水40～85份。

基于本发明的大温差固井水泥浆，优选的，所述强度稳定剂包括酸洗石英砂和硅酸盐矿物；

其中，所述酸洗石英砂的目数为400～600目，SiO₂含量大于99％；

所述硅酸盐矿物包括埃洛石、沸石、云母、钾长石和滑石中的一种或两种以上的组合。

基于本发明的大温差固井水泥浆，优选的，所述酸洗石英砂与硅酸盐矿物的重量比为(3～6):1。

本发明的强度稳定剂为酸洗石英砂和硅酸盐矿物复配而成，酸洗石英砂可降低水泥石中的Ca(OH)₂含量和钙硅比(C/S)，引入酸洗石英砂和硅酸盐矿物后可生成更抗高温的晶相，防止水泥石在高温下发生强度衰退。

基于本发明的大温差固井水泥浆，优选的，所述密度调节剂包括空心玻璃微珠或漂珠。