[发明专利]抗高温油井水泥外加剂及制备和应用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种防止水泥石在高温条件下强度衰退的油井水泥浆外加剂，以及该外加剂的制备和应用方法。

背景技术

水泥环对油气井层间封隔的能力是固井质量和油田寿命的重要指标。然而常规水泥浆固井形成的水泥环在高温（API标准规定110℃以上为水泥石高温环境）下由于水泥浆中的“C-S-H”凝胶产生晶形转变，从而导致水泥抗压强度急剧衰退。而加砂水泥浆也只能承受110℃～250℃的高温。目前，稠油热采井多采用蒸汽吞吐和蒸汽驱开采方式。蒸汽温度一般高达300～350℃,甚至达到蒸汽临界温度375℃。在此温度下，水泥环强度衰退严重，造成稠油热采井口的跑、冒、滴、漏等问题，严重影响稠油热采井的后续开发，因此，如何提高水泥石环抗高温蒸汽吞吐后的强度有待深入研究。

在国外，有关水泥石高温性能的研究仅有几篇文献。其中，1934年，孟兹尔首次发现，在硅酸盐水泥中掺入含SiO₂的物质，能够大大提高压蒸(水泥)试件的强度。1983年Smith等人通过加入二氧化硅的泡沫水泥或者微珠水泥来固注蒸汽井，并且采用多级注水泥的方式才能固好这些井。1985年Nelson和Silers等研究了几种加入不同外加料的水泥石在232℃和312℃下其抗压强度和渗透率的变化。研究结果表明，以膨润土作添加料的渗透率最高；以硅藻土作添加料的养护后虽然渗透率低但是强度等级太差。

发明内容

本发明的目的是提供的一种广泛适用于油井固井得抗高温油井水泥外加剂，以解决油井水泥在高温条件下强度衰退的问题。

本发明的技术方案如下：

抗高温油井水泥外加剂，含有以下重量百分比组分：①珍珠岩 10~35%wt，②活性二氧化硅 55~85%wt，③微硅 5~20%wt。

抗高温油井水泥外加剂的优选方案是各组分的重量百分比：①珍珠岩 15~30%wt，②活性二氧化硅 60~80%wt，③微硅 5~15%wt。

本发明的技术方案还包括前述油井水泥外加剂的制备方法：将珍珠岩、活性二氧化硅和微硅按照所述含量放入混合机中进行混合，混合均匀后制得所述抗高温油井水泥外加剂。

依照前述油井水泥外加剂的应用方法是：以油井用水泥浆中水泥含量为100重量份数计，将10~15份所述的油井水泥外加剂加入油井水泥浆，混合均匀。

依照前述油井水泥外加剂的制备方法制备的油井水泥外加剂的应用方法是：以固井用水泥浆中水泥含量为100重量份数计，将12~14份所述的油井水泥外加剂加入固井水泥浆，混合均匀。

以上所述固井水泥浆是现有技术中常用的一些固井用水泥浆体系。通常还包含以下组分：水泥100重量份数；分散剂2~4份；降失水剂1~3份；缓凝剂0.5~1.5份。其中水泥为通常固井水泥，所述的分散剂、降失水剂、缓凝剂均为固井水泥浆体系的常用助剂，均可市售而得。

将本发明所述的抗高温油井水泥外加剂加入固井水泥浆体系后能够解决水泥环在高温下的强度衰退问题，可以提高水泥环的抗压强度，特别是高温后的抗压强度，延长水泥环的封隔时效，适用于稠油热采井。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明做进一步说明。

原料说明：试验所用的珍珠岩、活性二氧化硅、微硅等材料均通过市售而得；分散剂（SWJZ-1）、降失水剂（SWJ-4）、缓凝剂（SWH-1）等材料购于山东沃尔德油田技术有限公司。

为了说明问题，一般要把加入抗高温油井水泥外加剂的固井水泥试样和在相同条件下未加入抗高温油井水泥外加剂的固井水泥试样进行比较。整个试验按API标准10进行，

抗高温油井水泥外加剂的制备方法实施例

实施例1：

取30%wt珍珠岩，加入活性二氧化硅60%wt，微硅10%wt，投入双螺旋混合机中，进行混拌，反复混拌2小时，待均匀后即得产品，该产品为灰白色粉末1#产品。

实施例2：

取25%wt珍珠岩，加入活性二氧化硅60%wt，微硅15%wt，投入双螺旋混合机中，进行混拌，反复混拌2小时，待均匀后即得产品，该产品为灰白色粉末2#产品。

实施例3：

取20%wt珍珠岩，加入活性二氧化硅70%wt，微硅10%wt，投入双螺旋混合机中，进行混拌，反复混拌2小时，待均匀后即得产品，该产品为灰白色粉末3#产品。

实施例4：

取15%wt珍珠岩，加入活性二氧化硅80%wt，微硅5%wt，投入双螺旋混合机中，进行混拌，反复混拌2小时，待均匀后即得产品，该产品为灰白色粉末4#产品。