[发明专利]长期水泥环完整型稠油热采井固井水泥浆及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及固井水泥浆及其制备方法，特别涉及一种稠油热采井固井水泥浆及其制备方法。

背景技术

稠油即重油，是指API介于10°-22.3°的油，其粘度在100-10000cp之间。每年稠油的开采量占石油总开采量的比重正在不断增加。由于其粘度高，开采难度大，需采用三次采油(EOR)方法开采。其中热采作为一种在世界范围内被广泛应用的开采方式，主要包括蒸汽吞吐、蒸汽驱、蒸汽辅助重力泄油等方式。热采井的高温特性以及持续注入的高温蒸汽对其井身的完整性有极高的要求，传统的完井方案对长期保持井身完整性方面还存在不少问题，主要表现在套管损伤和环空水泥封固失效，这会对油井寿命以及采收率产生极大的负面影响，同时产生额外的修井费用，对稠油热采的长期经济运行带来很大挑战。注蒸汽时井底温度升高，套管受热膨胀，对水泥环产生作用力。当该作用力径向分力超过水泥石的抗压强度时，水泥环会被压裂；当该作用力切向分力超过水泥石的抗拉强度时，水泥环同样会被拉裂。当井底温度下降时，套管收缩，可能造成水泥石和套管或者水泥石与地层分离而产生微环空。以上压裂、拉裂或者产生微环空情况都会造成环空失去完整性。环空失去完整性以后，首先失去井下的层间封隔，注入的高温蒸汽发生窜通，甚至泄漏至地面，对热采井的安全性和经济性造成影响；其次，水泥环对套管的支撑保护作用减弱，套管更易发生损伤，进一步影响热采井的安全性和经济性。而现有的固井水泥浆形成的水泥环经过多次高低温循环，各方面性能下降很快，失效率高，难以保证长期完整性，大大缩短了油井寿命。

因此对于稠油热采井，尤其是在采用蒸汽吞吐工艺开发的井况中，需要水泥浆体系满足固井常规综合性能的需求之外，还要保证其形成的水泥石具备优异的抗高温性能、力学性能和热学性能，能持续抵抗井温高低交替的周期性变化，帮助预防套管损伤，保证整个热采井固井的质量和安全。

发明内容

本发明的目的是提供一种长期水泥环完整型稠油热采井固井水泥浆，一种长期水泥环完整型稠油热采井固井水泥浆，以重量份计，

所述固井水泥浆包含有：热响应水泥100份，水25-65份和固井水泥浆助剂0.2-8份；

所述热响应水泥包含有：油井水泥30-60份，活性硅粉10-20份，空心玻璃微珠0-10份和热响应复合材料10-50份；

所述热响应复合材料包含有：粘土矿物20-30份，粉煤灰和/或火山灰10-20份，橡胶粉末和/或乳胶粉末5-20份，碳纤维3-10份，纳米二氧化硅10-15份，煅烧氧化镁5-10份，超细矿渣微粉10-20份和无机晶须5-10份。

作为本发明优选地实施方式，所述固井水泥浆助剂包括降失水剂、分散剂、缓凝剂和消泡剂；所述油井水泥为API-G级油井水泥。

作为本发明优选地实施方式，所述降失水剂包括AMPS类聚合物降失水剂、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素和羧甲基羟乙基纤维素；所述分散剂包括聚醚型聚羧酸、聚酯型聚羧酸、酯醚复合聚羧酸、三聚氰胺甲醛树脂、木质素磺酸钙、木质素磺酸钠和六偏磷酸钠；所述缓凝剂包括有机磷酸盐、木质素磺酸盐及其衍生物、磺化丹宁、丹宁酸钠、酒石酸及其盐；所述消泡剂包括有机硅消泡剂和高分子聚醚类消泡剂。

作为本发明优选地实施方式，所述固井水泥浆包含有：热响应水泥100份，水25-65份，降失水剂0.2-3.5份，分散剂0.05-0.5份，缓凝剂0.05-1.5份和消泡剂0.05-0.5份。

作为本发明优选地实施方式，所述粘土矿物为选自煅烧高岭土、海泡石、埃洛石、蒙脱土中的任意一种或几种的组合。

作为本发明优选地实施方式，所述无机晶须为选自氧化铝晶须、尖晶石晶须、莫来石晶须、氧化锌晶须、氧化钛晶须、硫酸钙晶须和硫酸镁晶须中的任意一种或几种的组合。

作为本发明优选地实施方式，所述超细矿渣微粉和无机晶须的重量比为1.8-2.2：1。

作为本发明优选地实施方式，所述活性硅粉粒径为300-2000目；所述空心玻璃微珠的粒径为0.5-50微米；所述纳米二氧化硅的粒径为10-100nm。

作为本发明优选地实施方式，所述热响应复合材料包含有：煅烧高岭土20-30份，火山灰5-10份，粉煤灰5-10份，橡胶粉末4-10份，乳胶粉末4-10份，碳纤维3-8份，纳米二氧化硅10-15份，煅烧氧化镁5-10份，超细矿渣微粉10-20份，陶瓷质晶须5-10份。

本发明还提供了一种长期水泥环完整型稠油热采井固井水泥浆的制备方法，包括如下步骤：