抗高溫油井水泥外加劑及制備和應(yīng)用方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種抗高溫油井水泥外加劑及其制備和應(yīng)用方法，所述油井水泥外加劑由10~35%wt珍珠巖、55~85%wt活性二氧化硅和5~20%wt微硅組成。當(dāng)該油井水泥外加劑以水泥重量為100份，以10-15份加入到固井水泥漿體系中，則可以解決固井水泥在高溫條件下強度衰退的問題，有利于提高固井質(zhì)量，延長油井壽命,特別是熱采井、地?zé)峋炔捎谜羝掏麻_發(fā)方式的油井，并且能在性質(zhì)惡劣的固井環(huán)境中適用于不同的溫度，應(yīng)用廣泛的應(yīng)用價值。
【專利說明】抗高溫油井水泥外加劑及制備和應(yīng)用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種防止水泥石在高溫條件下強度衰退的油井水泥漿外加劑，以及該外加劑的制備和應(yīng)用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]水泥環(huán)對油氣井層間封隔的能力是固井質(zhì)量和油田壽命的重要指標(biāo)。然而常規(guī)水泥漿固井形成的水泥環(huán)在高溫(API標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定110°C以上為水泥石高溫環(huán)境)下由于水泥漿中的“C-S-H”凝膠產(chǎn)生晶形轉(zhuǎn)變，從而導(dǎo)致水泥抗壓強度急劇衰退。而加砂水泥漿也只能承受110°C~250°C的高溫。目前，稠油熱采井多采用蒸汽吞吐和蒸汽驅(qū)開采方式。蒸汽溫度一般高達300~350°C，甚至達到蒸汽臨界溫度375°C。在此溫度下，水泥環(huán)強度衰退嚴(yán)重，造成稠油熱采井口的跑、冒、滴、漏等問題，嚴(yán)重影響稠油熱采井的后續(xù)開發(fā)，因此，如何提高水泥石環(huán)抗高溫蒸汽吞吐后的強度有待深入研究。
[0003]在國外，有關(guān)水泥石高溫性能的研究僅有幾篇文獻。其中，1934年，孟茲爾首次發(fā)現(xiàn)，在硅酸鹽水泥中摻入含SiO2的物質(zhì)，能夠大大提高壓蒸(水泥)試件的強度。1983年 Smith等人通過加入二氧化硅的泡沫水泥或者微珠水泥來固注蒸汽井，并且采用多級注水泥的方式才能固好這些井。1985年Nelson和Silers等研究了幾種加入不同外加料的水泥石在232°C和312°C下其抗壓強度和滲透率的變化。研究結(jié)果表明，以膨潤土作添加料的滲透率最高；以硅藻土作添加料的養(yǎng)護后雖然滲透率低但是強度等級太差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供的一種廣泛適用于油井固井得抗高溫油井水泥外加劑，以解決油井水泥在高溫條件下強度衰退的問題。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
抗高溫油井水泥外加劑，含有以下重量百分比組分:①珍珠巖l(T35%wt，②活性二氧化硅55~85%wt，③微硅5~20%wt。
[0006]抗高溫油井水泥外加劑的優(yōu)選方案是各組分的重量百分比:①珍珠巖15~30%wt， ②活性二氧化硅60~80%wt，③微硅5~15%wt。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案還包括前述油井水泥外加劑的制備方法:將珍珠巖、活性二氧化硅和微硅按照所述含量放入混合機中進行混合，混合均勻后制得所述抗高溫油井水泥外加劑。
[0008]依照前述油井水泥外加劑的應(yīng)用方法是:以油井用水泥漿中水泥含量為100重量份數(shù)計，將1(T15份所述的油井水泥外加劑加入油井水泥漿，混合均勻。
[0009]依照前述油井水泥外加劑的制備方法制備的油井水泥外加劑的應(yīng)用方法是:以固井用水泥漿中水泥含量為100重量份數(shù)計，將12~14份所述的油井水泥外加劑加入固井水泥漿，混合均勻。
[0010]以上所述固井水泥漿是現(xiàn)有技術(shù)中常用的一些固井用水泥漿體系。通常還包含以下組分:水泥100重量份數(shù)；分散劑2~4份；降失水劑f 3份；緩凝劑0.5^1.5份。其中水泥為通常固井水泥，所述的分散劑、降失水劑、緩凝劑均為固井水泥漿體系的常用助劑，均可市售而得。
[0011]將本發(fā)明所述的抗高溫油井水泥外加劑加入固井水泥漿體系后能夠解決水泥環(huán)在高溫下的強度衰退問題，可以提高水泥環(huán)的抗壓強度，特別是高溫后的抗壓強度，延長水泥環(huán)的封隔時效，適用于稠油熱采井。
【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明做進一步說明。
[0013]原料說明:試驗所用的珍珠巖、活性二氧化硅、微硅等材料均通過市售而得；分散劑(SWJZ-1 )、降失水劑(SWJ-4)、緩凝劑(SffH-1)等材料購于山東沃爾德油田技術(shù)有限公
司。
[0014]為了說明問題，一般要把加入抗高溫油井水泥外加劑的固井水泥試樣和在相同條件下未加入抗高溫油井水泥外加劑的固井水泥試樣進行比較。整個試驗按API標(biāo)準(zhǔn)10進行，
抗高溫油井水泥外加劑的制備方法實施例實施例1:
取30%wt珍珠巖，加入活性二氧化硅60%wt，微硅10%wt，投入雙螺旋混合機中，進行混拌，反復(fù)混拌2小時，待均勻后即得產(chǎn)品，該產(chǎn)品為灰白色粉末1#產(chǎn)品。
[0015]實施例2:
取25%wt珍珠巖,加入活性二氧化娃60%wt,微娃15%wt,投入雙螺旋混合機中，進行混拌，反復(fù)混拌2小時，待均勻后即得產(chǎn)品，該產(chǎn)品為灰白色粉末2#產(chǎn)品。
[0016]實施例3:
取20%wt珍珠巖，加入活性二氧化硅70%wt，微硅10%wt，投入雙螺旋混合機中，進行混拌，反復(fù)混拌2小時，待均勻后即得產(chǎn)品，該產(chǎn)品為灰白色粉末3#產(chǎn)品。
[0017]實施例4:
取15%wt珍珠巖，加入活性二氧化硅80%wt，微硅5%wt，投入雙螺旋混合機中，進行混拌，反復(fù)混拌2小時，待均勻后即得產(chǎn)品，該產(chǎn)品為灰白色粉末4#產(chǎn)品。
[0018]抗高溫油井水泥外加劑應(yīng)用例比較例1:1號固井水泥漿體系:勝濰G水泥(山東臨朐勝維特種水泥有限公司)100重量份數(shù)，分散劑(SWjz-1) 0.6重量份數(shù)，降失水劑(SWJ-4) 1.0重量份數(shù)，緩凝劑(SWH-1) 0.1重量份數(shù)，液固比為0.46。將I號體系進行高溫前后抗壓強度測試，所涉及水泥試塊為比較樣品
1
[0019]實施例5:
在上述I號固井水泥漿體系的基礎(chǔ)上加入實施例1所制的抗高溫油井水泥外加劑1# 產(chǎn)品，混合均勻得到2號固井水泥漿體系。其中1#產(chǎn)品的用量以固井水泥漿中水泥重量為 100份計為13.6份。
[0020]實施例6:在I號固井水泥漿體系的基礎(chǔ)上加入實施例2所制的抗高溫油井水泥外加劑2#產(chǎn)品， 混合均勻得到3號固井水泥漿體系。其中2#產(chǎn)品的用量以固井水泥漿中水泥重量為100 份計為13.6份。
[0021]實施例7:
在I號固井水泥漿體系的基礎(chǔ)上加入實施例3所制的抗高溫油井水泥外加劑3#產(chǎn)品， 混合均勻得到4號固井水泥漿體系。其中3#產(chǎn)品的用量以固井水泥漿中水泥重量為100 份計為13.6份。
[0022]實施例8:
在I號固井水泥漿體系的基礎(chǔ)上加入實施例4所制的抗高溫油井水泥外加劑4#產(chǎn)品， 混合均勻得到5號固井水泥漿體系。其中4#產(chǎn)品 的用量以固井水泥漿中水泥重量為100 份計為13.6份。
[0023]抗高溫能力評價
水泥石抗高溫的能力主要通過水泥石高溫養(yǎng)護后的抗壓強度值判斷。本發(fā)明所述的抗高溫油井水泥外加劑的抗高溫能力評價方法包含以下步驟:
(1)按照API標(biāo)準(zhǔn)10制作水泥漿，在50°C下常壓稠化20min，攪拌下倒入強度養(yǎng)護模；
(2)在50°C下養(yǎng)護72h后測定抗壓強度，為初始抗壓強度；
(3)把50°C下72h養(yǎng)護的水泥石放入高溫高壓養(yǎng)護釜，在指定的溫度下(如200°C、 28(TC、32(TC、35(rC)養(yǎng)護 72h ；
(4)養(yǎng)護結(jié)束后再進行水泥試塊抗壓強度測試，與初始抗壓強度相比下降幅度越小抗高溫能力越好。
[0024]下面結(jié)合表1對添加抗高溫油井水泥外加劑的水泥漿的抗高溫能力評測結(jié)果進行說明。
[0025]表1為按照比較例I與實施例5~8制備的油井水泥漿體系在不同溫度下養(yǎng)護后的水泥石抗壓強度測試結(jié)果。可以看出未加抗高溫油井水泥外加劑的固井水泥石經(jīng)高溫養(yǎng)護后抗壓強度急劇下降，200°C以后抗壓強度小于5Mpa，難以滿足現(xiàn)場施工需要。而添加抗高溫油井水泥外加劑的水泥漿體系抗高溫能力均得到提高。
[0026]表1
【權(quán)利要求】
1.一種抗高溫油井水泥外加劑，其特征在于所述的抗高溫油井水泥外加劑由以下重量百分比的組分組成:1)珍珠巖10~35%wt2)活性二氧化硅55~85%wt3)微硅5~20%wt。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗高溫油井水泥外加劑，其特征在于所述組分的重量百分比優(yōu)選為:1)珍珠巖15~30%wt2)活性二氧化硅6(T80%wt3)微硅5~15%wt。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的抗高溫油井水泥外加劑的制備方法，其特征在于:將珍珠巖、活性二氧化硅和微硅按照所述含量組分放入混合機中進行混合均勻。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的抗高溫油井水泥外加劑的應(yīng)用方法，其特征在于:以固井用水泥漿中水泥含量為100重量份數(shù)計，將1(T15份所述的油井水泥外加劑加入固井水泥漿，混合均勻。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的抗·高溫油井水泥外加劑的應(yīng)用方法，其特征在于:所述的油井水泥外加劑的重量份優(yōu)選為12~14份。
【文檔編號】C09K8/467GK103571444SQ201210252898
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年7月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月20日
【發(fā)明者】彭志剛, 王紹先, 陳大鈞, 王毅, 齊志剛, 曹會蓮, 馮茜, 苗勇, 高輝, 曹成章, 邵茹 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石化集團勝利石油管理局鉆井工藝研究院