[发明专利]一种耐高温抗二氧化碳腐蚀高密度水泥浆及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种耐高温抗二氧化碳腐蚀高密度水泥浆及其制备方法和应用，属于油气井固井水泥浆技术领域。本发明提供的耐高温抗二氧化碳腐蚀高密度水泥浆，按重量份数计，包括以下制备原料：水泥100份；降失水剂6～12份；分散剂4～9份；缓凝剂5～8份；高温稳定剂35～40份，所述高温稳定剂为硅砂；高温防腐剂20～40份，所述高温防腐剂为微硅粉、矿渣、碱式碳酸锌、硅酸钙和胶乳粉中的一种或几种；加重剂50～240份；淡水56～80份。本发明提供的水泥浆的抗高温能力强，密度在较大的范围内可调，抗CO₂腐蚀性能优异。

技术领域

本发明涉及油气井固井水泥浆技术领域，具体涉及一种耐高温抗二氧化碳腐蚀高密度水泥浆及其制备方法和应用。

背景技术

在过去几十年中出现了较多含CO₂酸性气体的油气藏，CO₂体积占比达2％以上，甚至可达8％，有些含CO₂气顶的油藏，气顶气组分中CO₂体积占比达到95％以上。随着含CO₂酸性气体的油气藏越来越多，防止CO₂酸性气体对固井水泥环的腐蚀是油气田安全高效开发不得不面对的问题。

此外，随着国内外钻井深度越来越大，钻遇高温高压环境的油气井越来越多。当井筒内高温高压环境与CO₂气体同时存在时，固井水泥浆体系不仅要求具有较强的抗腐蚀能力，还要求具有良好的抗温性和较高的密度。而当地质构造岩层的空隙或微缝当中含有大量CO₂时，一旦地层中的压力及地层温度达到甚至超过CO₂气体的临界压力和临界温度(CO₂的临界压力为7.3MPa，临界温度为31℃)，CO₂气体则以超临界状态存在于地层当中，这种超临界状态的CO₂具有低粘度、高扩散性的特点，会加剧CO₂对水泥石的腐蚀。尤其是当地层温度和压力较高时，这种腐蚀现象会更加明显，增加了固井水泥环环空封固失效的风险。因此，针对高温高压与CO₂酸性气体同时存在的复杂地层，开发耐高温抗CO₂腐蚀的高密度水泥浆，是目前亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐高温抗CO₂腐蚀高密度水泥浆及其制备方法和应用，本发明提供的水泥浆的抗高温能力强，密度在较大的范围内可调，抗CO₂腐蚀性能优异。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种耐高温抗二氧化碳腐蚀高密度水泥浆，按重量份数计，包括以下制备原料：

水泥100份；

降失水剂6～12份；

分散剂4～9份；

缓凝剂5～8份；

高温稳定剂35～40份，所述高温稳定剂为硅砂；

高温防腐剂20～40份，所述高温防腐剂为微硅粉、矿渣、碱式碳酸锌、硅酸钙和胶乳粉中的一种或几种；

加重剂50～240份；

淡水56～80份。

优选地，所述硅砂的粒度为100～300目。

优选地，所述水泥为G级高抗硫硅酸盐水泥。

优选地，所述降失水剂为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、聚乙烯胺、丙烯酰胺-乙烯基咪唑二元共聚物和乙烯基吡咯烷酮-丙烯酰胺三嵌段共聚物中的一种或几种。

优选地，所述分散剂为甲醛丙酮缩聚物、苯乙烯-马来酸酐共聚物和聚萘磺酸盐中的一种或几种。