[发明专利]一种CO2-EGS模式的干热岩用高温抗腐蚀固井水泥

说明书

本发明公开了一种新型CO₂‑EGS模式的干热岩用高温抗腐蚀固井水泥体系，属于油气井固井技术领域，按重量百分比计由以下原料组成：低水化热水泥或低钙硅比水泥75‑88%；高温强度增强剂11‑20%；抗CO₂腐蚀材料1‑5%，提供了一种同时具有耐腐蚀性能、抗高温性能及保温性能的干热岩用高温抗腐蚀固井水泥体系，能够满足新型CO₂‑EGS模式的干热岩生产井长期封固，减少能耗的要求，为勘探开发、高效生产和环境保护提供保障。

技术领域

本发明涉及油气井固井技术领域，具体涉及一种CO₂-EGS模式的干热岩用高温抗腐蚀固井水泥。

背景技术

随着我国经济的快速发展，能源短缺和环境污染问题日益显著，对清洁型能源的需求急剧增加。干热岩是地热能的一种存在形式，是指埋藏较深的内部不存在流体或仅有少量流体的致密高温岩体。干热岩蕴藏着巨大的热能，是国际社会公认的高效清洁能源，因其具有储集量大、清洁低碳、安全可靠等优越性而极具竞争力。合理开发利用地热能可有效缓解当前过度依赖化石能源以及其对环境污染的压力，提高国家能源安全。

干热岩区域经过储层改造形成增强型地热系统( Enhanced geothermal system，EGS) ，是一种高效的开采干热岩地热能的人工系统，即利用传热介质的循环，抽取地热到地面加以利用。现阶段干热岩的采热介质有2 种，即水和二氧化碳。注水循环热交换( H₂O-EGS)和注二氧化碳循环热交换( CO₂-EGS) ，两者采热原理一致，但效果具有明显差异。与传统的H₂O-EGS模式相比，新型CO₂-EGS 模式具有明显的优势。

利用新型CO₂-EGS 模式在生产实施过程中，生产井将面临高温、高应力、高浓度CO₂侵蚀的复杂环境，此外还需要水泥环具有较低的导热系数，能有效的降低井筒内部的热量损失。因此新型CO₂-EGS 模式的干热岩生产井需具备良好的抗高温性能、抗碳化性能以及低导热性等复合性能。

目前针对新型CO₂-EGS模式所采用的固井水泥浆体系的研究较少，主要是关于耐高温性能或者抗碳化性能的单一性能的研究。CN201610053575.9 介绍了一种干热岩用高温固井水泥浆及其制备方法，该水泥浆含有如下组分：油井G级水泥；以油井G级水泥的质量为100％计的：40-60％的强度处理剂；3-5％的缓凝剂；3-5％的减阻剂；3-5％的降失水剂；0.05-0.1％的消泡剂；63-72％的水。李全双等人在《适用于干热岩固井抗高温高强度水泥浆体系研究》一文中通过优选富硅铝活性材料SCM及配套高温缓凝剂和增韧剂的室内评价方法来改善水泥石高温强度，以构建适用于干热岩层地质工况特点的抗高温高强度水泥浆体系。研究成果在青海干热岩的超深高温高压井进行了初步应用，取得较好的成果。CN200810008061.7介绍了一种抗高温水泥浆体系，该抗高温水泥浆的组分及配比按重量份数比如下：水泥100份、水55～65份、降滤失剂6～15份、缓凝剂4.8～7.2份、减阻剂20～40份、填充剂3～5份、稳定剂1～3份。

CN201110297635.9 介绍了一种可耐CO₂腐蚀的固井用水泥，该水泥的组成为：1重量份的铝酸盐水泥或硫铝酸盐水泥、0.1~0.5重量份的磷酸盐以及0~2重量份的填充材料。CN201310030129.2介绍了一种固井用铝酸盐水泥基耐二氧化碳腐蚀水泥体系；其重量份比组成为：铝酸盐水泥100份，水40份，磷酸钠盐8~12份，油井水泥消泡剂0.4~0.6份，缓凝剂0~3.5份。

由于采用新型CO₂-EGS模式的干热岩生产井要求固井水泥环具有高温强度稳定性、耐CO₂腐蚀性和低热传导率，上述固井水泥体系均不能有效满足新型CO₂-EGS模式的干热岩高温固井水泥的性能要求。

发明内容