[发明专利]一种用于水合物固井的水泥浆及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于水合物固井的水泥浆及其制备方法，属于固井作业领域。该水泥浆通过以下重量比例的组分制备得到：100份油井水泥、0～60份减轻增强材料、0.1～1.0份减阻剂、0.5～1.5份膨胀剂、2～7份增强剂和43～80份水；其中，所述减轻增强材料通过以下重量比例的组分制备得到：50份空心微珠、35份超细水泥、5份纳米碳酸钙、10份超细偏高岭土。本发明实施例通过上述各组分之间的协同复配，制备得到的水泥浆可用于温度4～30℃海域水合物的开采固井，该水泥浆的稠化时间在30℃时可满足安全施工要求，在低温4℃下强度发展较快，减少候凝时间；且水泥浆凝固后可满足支撑井口装置和环空密封要求。

技术领域

本发明涉及固井作业领域，特别涉及一种用于水合物固井的水泥浆及其制备方法。

背景技术

水合物开采时的固井作业是水合物资源勘探开发有效进行的前提条件和重要保障。水合物固井环空大，一般采用塞流或者近塞流顶替，施工时间长，需要水泥浆有足够的科泵时间满足安全施工，这就需要水泥浆在较高温度(例如30℃)下具有较长的稠化时间，并在低温(例如4℃)下强度发展快。

目前有多种可用于水合物固井的水泥浆，例如，申请号201710010738.X的专利公开的一种深水表层固井用低密度水泥浆体系，该低密度水泥浆体系包括以下重量份的组分：水泥100份、液体悬浮剂5-40份、液体增强剂5-40份、液体降失水剂4-10份、液体早强剂2-10份、消泡剂0.05-1.5份，淡水或海水50-250份；申请号201210348971.6专利公开了一种基于矿渣激活的深水固井水泥浆体系，各组份以及重量比例如下：水泥100份、中空微珠0～80份、超细颗粒0～12份、激发剂2.0～6.0份、减阻剂0.3～2.0份、降失水剂2.0～4.5份、水60～120份；申请号201210348971.6的专利公开了一种基于矿渣激活的深水固井水泥浆体系，各组份以及重量比例如下：水泥100份、中空微珠0～80份、超细颗粒0～12份、激发剂2.0～6.0份、减阻剂0.3～2.0份、降失水剂2.0～4.5份、水60～120份；公开号CN105462571A专利提供了一种低温固井水泥浆体系，该低温水泥浆体系各组份以及重量比例为：油井水泥100份、油井超细水泥62～175份、纳米二氧化硅7.3～23份、活性硅酸钙10～32份、中空玻璃微球15～50份、早强剂3.6～10份、降失水剂3.2～8.6份、减阻剂0.8～2.0份、水120～195份；等等。

上述水泥浆均在低温下有较好的强度发展，但不能保证在较高温度30℃下的具有较长稠化时间。

发明内容

本发明实施例提供了一种用于水合物固井的水泥浆及其制备方法，该水泥浆的稠化时间在30℃时可满足安全施工要求，且在低温4℃下强度发展较快。

具体而言，包括以下的技术方案：

第一方面，提供了一种用于水合物固井的水泥浆，通过以下重量比例的组分制备得到：

100份油井水泥、0～60份减轻增强材料、0.1～1.0份减阻剂、0.5～1.5份膨胀剂、2～7份增强剂和43～80份水；

其中，所述减轻增强材料通过以下重量比例的组分制备得到：50份空心微珠、35份超细水泥、5份纳米碳酸钙、10份超细偏高岭土；所述超细偏高岭土为粒径小于5微米的偏高领土。

在一种可能的设计中，所述减阻剂为醛酮聚合物。

在一种可能的设计中，所述膨胀剂为UEA型膨胀剂。

在一种可能的设计中，所述增强剂通过以下重量比例的组分制备得到：

5份羧酸醇胺酯、5份氯化钾、20份硝酸钙、20份亚硝酸钠、50份水。

在一种可能的设计中，所述水泥浆通过以下重量比例的组分制备得到：

100份油井水泥、10份减轻增强材料、0.3份减阻剂、1.5份膨胀剂、2份增强剂和45份水。