[发明专利]一种新型高温固井工作液体系及组成

说明书

技术领域

本发明涉及一种深井、超深井高温固井的水泥浆体系，尤其涉及一种耐高温的新型水泥浆体系及组成，特别适用于深井、超深井、高温固井作业。

背景技术

固井就是将水泥注入井壁和套管之间环形空间的过程。固井的主要目的是封隔地下油气水层，防止上下串通，为油气生产建立长期、稳定、安全的通道。目前我国国内剩余油气资源40％以上分布在深层，近五年来发现的大型油气田中深层的占72.7％。深层油气资源勘探开发已成为我国油气发展的一个重要领域，固井将面临着突出的深井、超深井高温固井问题。

深井、超深井由于井底温度、压力高，固井面临着突出的高温高压问题。油井水泥在高温条件下(温度超过110℃)存在着强度衰退、渗透率急剧增大现象，常采用在油井水泥中掺入30～40％硅砂来减弱水泥石高温强度衰退问题，然而当面临着更高温度时，油井水泥+30～40％硅砂体系仍会出现强度衰退，甚至开裂现象，致使地层封隔失效，严重影响油气井生产和安全。

在深井、超深井由于井底温度、压力高，油井水泥在高温高压条件下水化速率非常快，为了保障注水泥施工安全，需要在水泥中加入大量价格昂贵的高温缓凝剂等外加剂来延长水泥浆的稠化时间，这使得高温固井水泥浆成本较高。

随着我国加快深部油气资源的勘探开发，高温深井、超深井固井将面临着更严峻的挑战。针对深井、超深井日益突出的高温高压问题，发展新的耐高温固井材料，研发低成本耐高温固井工作液体系，形成新的高温固井技术，就显得十分迫切和重要。

发明内容

本发明的目的就是为了克服现有油井水泥高温下强度衰退的缺点、水泥浆成本较高的不足，提供了一种新型高温固井工作液体系及组成。该高温固井工作液主要由金属氧化物、碱金属硅酸盐、高温降失水剂、高温缓凝剂、分散剂和水组成，能够制备出密度为1.70g/cm³～1.85g/cm³的高温固井工作液，适用温度范围为100℃～250℃。该新型高温固井工作液体系具有非常突出的高温稳定性好、静胶凝强度发展快和成本较低等优点，其它各项性能指标都完全满足现场高温固井要求，具有现场施工简单和大幅度降低高温固井成本的优势。

为实现上述发明目的，本申请的新型高温固井工作液体系，按照质量份数其组成为：

SiO₂23～47份；

Al₂O₃1.2～12份；

CaO15～36份；

X_aO_b0.50～5.5份；

碱金属硅酸盐0.35～4.9份；

高温降失水剂1.3～2.6份；

高温缓凝剂0.04～0.35份；

分散剂0.05～0.8份；

水25～38份。

所述的SiO₂为一种固体粉末，晶型为六方晶系，密度介于2.40～2.70g/cm³，粒径介于8.5～60μm。

所述的Al₂O₃为一种固体粉末，晶型为α-Al₂O₃，密度介于3.70～3.90g/cm³，粒径介于5.5～25μm。

所述的CaO是由碳酸钙矿石在900～1100℃高温煅烧制得，冷却后粉碎而成，为一种白色固体粉末，密度介于3.10～3.25g/cm³，粒径介于12～35μm。

所述X_aO_b为固体氧化物粉末，其中X为Mg、Zr、Ti、Ba元素中的一种，原子数a的个数介于1～2，原子数b的个数介于1～3，粒径介于0.035～1.2μm。

所述的碱金属硅酸盐可以是硅酸钾、硅酸锂、硅酸钠中的一种或几种。

所述的高温降失水剂可以是2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)与N，N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)聚合物，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)与丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)聚合物，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)与丙烯酰胺(AM)、马来酸酐(MA)、N，N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)聚合物，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)与N，N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)、丙烯酰胺(AM)、富马酸(FA)聚合物，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)与乙烯基吡咯烷酮(VP)、丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)聚合物中的一种。