CN112939527B - 一种固井用超高强度韧性水泥浆体系及其制备与应用 - Google Patents

一种固井用超高强度韧性水泥浆体系及其制备与应用 Download PDF

Info

Publication number
CN112939527B
CN112939527B CN202110052931.6A CN202110052931A CN112939527B CN 112939527 B CN112939527 B CN 112939527B CN 202110052931 A CN202110052931 A CN 202110052931A CN 112939527 B CN112939527 B CN 112939527B
Authority
CN
China
Prior art keywords
strength
well cementation
cement slurry
slurry system
cement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110052931.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112939527A (zh
Inventor
丁志伟
张华�
于永金
靳建洲
徐�明
齐奉忠
曲从锋
张弛
刘子帅
周崇峰
郭玉超
纪宏飞
吕斌
刘慧婷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China National Petroleum Corp
CNPC Engineering Technology R&D Co Ltd
Original Assignee
China National Petroleum Corp
CNPC Engineering Technology R&D Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China National Petroleum Corp, CNPC Engineering Technology R&D Co Ltd filed Critical China National Petroleum Corp
Priority to CN202110052931.6A priority Critical patent/CN112939527B/zh
Publication of CN112939527A publication Critical patent/CN112939527A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112939527B publication Critical patent/CN112939527B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00724—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 in mining operations, e.g. for backfilling; in making tunnels or galleries
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
    • C04B2201/20—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the density
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
    • C04B2201/50—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the mechanical strength
    • C04B2201/52—High compression strength concretes, i.e. with a compression strength higher than about 55 N/mm2, e.g. reactive powder concrete [RPC]

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

本发明提供了一种固井用超高强度韧性水泥浆体系及其制备与应用，所述固井用超高强度韧性水泥浆体系的原料组成包括：100重量份的水泥，20‑40重量份的高温增强材料，0.5‑6重量份的无机增韧材料，0.5‑4重量份的悬浮稳定剂，2‑6重量份的微硅，0.5‑1.5重量份的分散剂，2‑6重量份的降失水剂，1‑8重量份的缓凝剂，0.2‑1重量份的消泡剂及40‑60重量份的清水。该水泥浆体系流动性、沉降稳定性好，失水量低，稠化时间可调，适应温度范围广；水泥石具有超高强度等特性，能够很好地满足深层页岩气、高温深井等固井要求，可避免因高温强度引起的水泥石强度衰退，进而可以延长油气井的使用寿命。

Description

一种固井用超高强度韧性水泥浆体系及其制备与应用
技术领域
本发明涉及一种固井用超高强度韧性水泥浆体系及其制备与应用，属于深层页岩气和高温深井固井水泥浆技术领域。
背景技术
随着钻井技术进步和油气勘探开发的不断深入，深层页岩气和高温深井固井逐渐增多，高温条件下固井方面的难点主要体现在以下方面：(1)水泥浆沉降稳定性差，固井施工停泵过程中固相易沉降导致安全隐患；(2)水泥浆失水量变大，甚至不可控，施工风险增大；(3)缓凝剂加量大，稠化时间不易调节；(4)水泥石强度易衰退，固井质量不易保障，影响油气井使用寿命。因此，开发一种超高强度韧性水泥浆体系对我国深层页岩气和高温深井油气资源的勘探开发具有重要意义。
现有技术已公开了多种耐高温固井水泥浆体系。如中国专利CN 106833567A公开了一种高强度高韧性耐高温固井水泥浆体系及其制备方法，其是通过粗石英砂、细石英砂和纳米二氧化硅颗粒级配来实现高强度，水泥石抗压强度高达68MPa；然而，该水泥浆体系并未涉及增韧材料，仅通过纳米二氧化硅的填充作用降低水泥石弹性模量，还有较大的改进空间。中国专利CN 107777965A公开了一种高强度高密度水泥浆制备方法，该技术采用纳米重晶石吸附膨胀蛭石微孔结构，形成密实的聚合物砂浆复合体，水泥石强度高达55MPa，然而，该技术仅公开了120℃数据，未涉及更高温度条件。中国专利CN108439872A公开了一种抗高温的高强度低弹模高密度水泥浆，采用高温增强材料和杂合纳米增强增韧剂，水泥石抗压强度高达57MPa，弹性模量小于7GPa，但该技术公开的杂合纳米增强增韧剂需要超声处理30-50min，不便于现场固井应用。中国专利CN109761547A公开了一种适合页岩气水平井大型分段压裂用固井水泥浆体系，该技术将橡胶颗粒进行表面改性以增强亲水性，水泥石弹性模量小于6GPa，然而，橡胶颗粒自身耐温性较差，难以应用于高温深井固井。
以上述专利为代表的现有技术，虽在水泥浆体系，水泥石抗压强度、韧性改造等方面取得了突破，但在深层页岩气和高温深井等高温条件下的固井作业仍存在一定问题。本发明为了弥补现有技术的不足，开发出超高强度韧性水泥浆体系，满足井底温度在180℃以内的深层页岩气和高温深井固井技术需求。
发明内容
为了解决上述的缺点和不足，本发明的一个目的在于提供一种固井用超高强度韧性水泥浆体系。
本发明的另一个目的还在于提供以上所述固井用超高强度韧性水泥浆体系的制备方法。
本发明的又一个目的还在于提供以上所述固井用超高强度韧性水泥浆体系在深层页岩气和高温深井固井中的应用。
为了实现以上目的，一方面，本发明提供了一种固井用超高强度韧性水泥浆体系，其中，所述固井用超高强度韧性水泥浆体系包括：
100重量份的水泥，20-40重量份的高温增强材料，0.5-6重量份的无机增韧材料，0.5-4重量份的悬浮稳定剂，2-6重量份的微硅，0.5-1.5重量份的分散剂，2-6重量份的降失水剂，1-8重量份的缓凝剂，0.2-1重量份的消泡剂及40-60重量份的清水。
作为本发明以上所述固井用超高强度韧性水泥浆体系的一具体实施方式，其中，所述水泥为G级油井水泥。
作为本发明以上所述固井用超高强度韧性水泥浆体系的一具体实施方式，其中，所述高温增强材料包括超细水泥、超细硅粉、石英砂、偏高岭土中的一种或多种。
作为本发明以上所述固井用超高强度韧性水泥浆体系的一具体实施方式，其中，所述超细水泥的粒径不大于5微米。
作为本发明以上所述固井用超高强度韧性水泥浆体系的一具体实施方式，其中，所述超细硅粉的粒径不大于10微米，纯度不低于96％。
作为本发明以上所述固井用超高强度韧性水泥浆体系的一具体实施方式，其中，所述石英砂的粒径不大于20微米，纯度不低于96％。
作为本发明以上所述固井用超高强度韧性水泥浆体系的一具体实施方式，其中，所述偏高岭土的粒径不大于50微米。
作为本发明以上所述固井用超高强度韧性水泥浆体系的一具体实施方式，其中，所述无机增韧材料包括晶须及纤维中的一种或多种。
作为本发明以上所述固井用超高强度韧性水泥浆体系的一具体实施方式，其中，所述晶须包括碳酸钙晶须和/或硫酸钙晶须。
作为本发明以上所述固井用超高强度韧性水泥浆体系的一具体实施方式，其中，所述纤维包括硅酸铝纤维、海泡石纤维、水镁石纤维、碳纤维中的一种或多种。
作为本发明以上所述固井用超高强度韧性水泥浆体系的一具体实施方式，其中，所述悬浮稳定剂包括微生物多糖类物质、硅藻土、黏土矿物类物质中的一种或两种。
作为本发明以上所述固井用超高强度韧性水泥浆体系的一具体实施方式，其中，所述微生物多糖类物质包括黄原胶和/或温伦胶。
作为本发明以上所述固井用超高强度韧性水泥浆体系的一具体实施方式，其中，所述微硅的粒径不大于5微米。
作为本发明以上所述固井用超高强度韧性水泥浆体系的一具体实施方式，其中，所述分散剂为醛酮缩合物。其中，醛酮缩合物为本领域使用的常规分散剂，本领域技术人员可以根据现场实际作业需要选择合适的醛酮缩合物用作分散剂，只要保证可以实现本发明的目的即可。
作为本发明以上所述固井用超高强度韧性水泥浆体系的一具体实施方式，其中，所述降失水剂为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸类聚合物。其中，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸类聚合物为本领域使用的常规降失水剂，本领域技术人员可以根据现场实际作业需要选择合适的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸类聚合物用作降失水剂，只要保证可以实现本发明的目的即可。
作为本发明以上所述固井用超高强度韧性水泥浆体系的一具体实施方式，其中，所述缓凝剂为AMPS类聚合物。其中，AMPS类聚合物为本领域使用的常规缓凝剂，本领域技术人员可以根据现场实际作业需要选择合适的AMPS类聚合物用作缓凝剂，只要保证可以实现本发明的目的即可。
作为本发明以上所述固井用超高强度韧性水泥浆体系的一具体实施方式，其中，所述消泡剂为磷酸三丁酯。
作为本发明以上所述固井用超高强度韧性水泥浆体系的一具体实施方式，其中，所述固井用超高强度韧性水泥浆体系养护为水泥石后的抗压强度(抗压强度按照GB/T19139-2012油井水泥试验方法测得)达80MPa。
本发明所提供的固井用超高强度韧性水泥浆体系养护为水泥石后的抗压强度达80MPa，超高强度韧性水泥石有助于提高固井水泥环界面胶结强度，增强水泥环密封完整性，延长油气井开采寿命，能很好的应用于深层页岩气、高温深井等固井要求，为油气井的长期、安全、有效运行提供技术支撑。
另一方面，本发明还提供了以上所述的固井用超高强度韧性水泥浆体系的制备方法，其中，
当所述降失水剂为液态时，所述制备方法包括：
(1)将高温增强材料、无机增韧材料、悬浮稳定剂、微硅、分散剂与水泥干混均匀，得到干混料；
(2)将降失水剂、缓凝剂、消泡剂与清水湿混均匀，得到湿混料；
(3)于搅拌条件下在短时间内将干混料均匀加入到湿混料中，再继续搅拌一段时间后即得所述固井用超高强度韧性水泥浆体系；
当所述降失水剂为粉体时，所述制备方法包括：
(1)将高温增强材料、无机增韧材料、悬浮稳定剂、微硅、分散剂、降失水剂与水泥干混均匀，得到干混料；
(2)将缓凝剂、消泡剂与清水湿混均匀，得到湿混料；
(3)于搅拌条件下在短时间内将干混料均匀加入到湿混料中，再继续搅拌一段时间后即得所述固井用超高强度韧性水泥浆体系。
作为本发明以上所述制备方法的一具体实施方式，其中，步骤(3)中：以4000±200r/min的转速于15秒内将干混料均匀加入到湿混料中，再以12000±500r/min的转速继续搅拌35秒，得到所述固井用超高强度韧性水泥浆体系。
又一方面，本发明还提供了以上所述的固井用超高强度韧性水泥浆体系在深层页岩气和高温深井固井中的应用。
作为本发明以上所述应用的一具体实施方式，其中，所述深层页岩气和高温深井的井底温度在180℃以内。
与现有技术相比，本发明所提供的固井用超高强度韧性水泥浆体系的有益效果是：
由于采用高温增强材料配合无机增韧材料，使得本发明所提供的固井用超高强度韧性水泥浆体系养护为水泥石后，水泥石高温强度高达80MPa，抗压强度较现有技术中的水泥浆体系有显著提高，超高强度水泥石有助于提高固井水泥环界面胶结强度，增强水泥环密封完整性，延长油气井开采寿命。
本发明所提供的固井用超高强度韧性水泥浆体系采用无机增韧材料为增韧剂，具有与水泥浆更好的相容性，耐温性较有机增韧剂有明显提高。
本发明所提供的固井用超高强度韧性水泥浆体系配套高温降失水剂、高温缓凝剂、高温稳定剂等，形成了超高强度韧性水泥浆体系，在深层页岩气、高温深井等固井中具有广阔的应用市场。
综上所述，本发明所提供的固井用超高强度韧性水泥浆体系流动性、沉降稳定性好，失水量低，稠化时间可调，适应温度范围广；水泥石具有超高强度(抗压强度高达80MPa)等特性，能够很好地满足深层页岩气、高温深井等固井要求，可避免因高温强度引起的水泥石强度衰退，进而可以延长油气井的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1提供的固井用超高强度韧性水泥浆体系于120℃进行稠化实验所得到的稠化曲线。
图2为本发明实施例2提供的固井用超高强度韧性水泥浆体系于150℃进行稠化实验所得到的稠化曲线。
图3为本发明实施例3提供的固井用超高强度韧性水泥浆体系于180℃进行稠化实验所得到的稠化曲线。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现结合以下具体实施例对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
固井用超高强度韧性水泥浆体系及其制备实施例
实施例1
本实施例提供了一种固井用超高强度韧性水泥浆体系，其中，所述固井用超高强度韧性水泥浆体系的原料组成包括：
100重量份的G级油井水泥，20重量份的高温增强材料，0.5重量份的无机增韧材料，0.5重量份的悬浮稳定剂，2重量份的微硅，0.5重量份的分散剂，3重量份的降失水剂，1.5重量份的缓凝剂，0.3重量份的消泡剂，47重量份的清水。
本实施例中，所述高温增强材料为超细硅粉与超细水泥的组合，二者质量比为1:1，其中，所述超细水泥的粒径不大于5微米，超细硅粉的粒径不大于10微米，纯度不低于96％。
所述无机增韧材料为水镁石纤维和碳酸钙晶须的组合，二者质量比为1:1。
所述悬浮稳定剂为黏土矿物类物质和温伦胶的组合，二者的质量比为7:3。
所述微硅的粒径不大于5微米。
所述分散剂为醛酮缩合物。
所述降失水剂为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸类聚合物(液体)。
所述缓凝剂为AMPS类聚合物。
所述消泡剂为磷酸三丁酯。
其中，所述固井用超高强度韧性水泥浆体系采用包括如下步骤的制备方法制得：
将高温增强材料、无机增韧材料、悬浮稳定剂、微硅、分散剂与G级油井水泥干混均匀得到干混料；
将降失水剂、缓凝剂、消泡剂与清水湿混均匀，得到湿混料；
在4000±200r/min的转速下于15秒内将干混料均匀加入到湿混料中，待干混料完全润湿后，在12000±500r/min的转速下继续搅拌35秒，即得所述固井用超高强度韧性水泥浆体系。
实施例2
本实施例提供了一种固井用超高强度韧性水泥浆体系，其中，所述固井用超高强度韧性水泥浆体系的原料组成包括：
100重量份的G级油井水泥，35重量份的高温增强材料，1重量份的无机增韧材料，1重量份的悬浮稳定剂，3重量份的微硅，0.8重量份的分散剂，3.5重量份的降失水剂，3重量份的缓凝剂，0.3重量份的消泡剂，48.5重量份的清水。
本实施例中，所述高温增强材料为粒径不大于20微米，纯度不低于96％的石英砂。
所述无机增韧材料为水镁石纤维和碳酸钙晶须的组合，二者质量比为1:1。
所述悬浮稳定剂为黏土矿物类物质和温伦胶的组合，二者质量比为1:1。
所述微硅的粒径不大于5微米。
所述分散剂为醛酮缩合物。
所述降失水剂为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸类聚合物(液体)。
所述缓凝剂为AMPS类聚合物。
所述消泡剂为磷酸三丁酯。
其中，所述固井用超高强度韧性水泥浆体系采用包括如下步骤的制备方法制得：
将高温增强材料、无机增韧材料、悬浮稳定剂、微硅、分散剂与G级油井水泥干混均匀得到干混料；
将降失水剂、缓凝剂、消泡剂与清水湿混均匀，得到湿混料；
在4000±200r/min的转速下于15秒内将干混料均匀加入到湿混料中，待干混料完全润湿后，在12000±500r/min的转速下继续搅拌35秒，即得所述固井用超高强度韧性水泥浆体系。
实施例3
本实施例提供了一种固井用超高强度韧性水泥浆体系，其中，所述固井用超高强度韧性水泥浆体系的原料组成包括：
100重量份的G级油井水泥，40重量份的高温增强材料，2重量份的无机增韧材料，1.5重量份的悬浮稳定剂，4重量份的微硅，1.0重量份的分散剂，4.5重量份的降失水剂，5重量份的缓凝剂，0.3重量份的消泡剂，52重量份的清水。
本实施例中，所述高温增强材料为超细硅粉与偏高岭土的组合，二者的质量比为4:1，其中，所述超细硅粉的粒径不大于10微米，纯度不低于96％，所述偏高岭土的粒径不大于50微米。
所述无机增韧材料为海泡石纤维和硫酸钙晶须的组合，二者的质量比为4:1。
所述悬浮稳定剂为黏土矿物类物质和温伦胶的组合，二者的质量比为1:4。
所述微硅的粒径不大于5微米。
所述分散剂为醛酮缩合物。
所述降失水剂为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸类聚合物(粉体)。
所述缓凝剂为AMPS类聚合物。
所述消泡剂为磷酸三丁酯。
其中，所述固井用超高强度韧性水泥浆体系采用包括如下步骤的制备方法制得：
将高温增强材料、无机增韧材料、悬浮稳定剂、微硅、分散剂、降失水剂与G级油井水泥干混均匀，得到干混料；
将缓凝剂、消泡剂与清水湿混均匀，得到湿混料；
在4000±200r/min的转速下于15秒内将干混料均匀加入到湿混料中，待干混料完全润湿后，在12000±500r/min的转速下继续搅拌35秒，即得所述固井用超高强度韧性水泥浆体系。
固井用超高强度韧性水泥浆体系性能测试例
测试例1
本测试例1对以上实施例1至实施例3中的固井用超高强度韧性水泥浆体系的性能进行了测试，其中，密度、流动度、沉降稳定性、API失水和稠化时间均按照GB/T19139-2012油井水泥试验方法进行测试，测试结果见下表1及图1-图3所示：
表1
Figure BDA0002899667090000081
由上表1及图1-图3可知，本发明实施例1-3所提供的固井用超高强度韧性水泥浆体系流动性、沉降稳定性好，失水量低，稠化时间在试验温度120℃-180℃、压力60MPa-100MPa条件下可调性好，过渡时间短，水泥浆适应温度范围广，能很好地满足现场固井施工对水泥浆性能的要求，保障固井施工安全。
超高强度韧性水泥石性能测试例
测试例2
本测试例对以上实施例1至实施例3中提供的固井用超高强度韧性水泥浆体系养护成的水泥石的性能进行测试，其中，抗压强度测试按照GB/T 19139-2012油井水泥试验方法进行；弹性模量测试先采用φ25.4mm×50.8mm标准模具养护，然后再用三轴压力试验机进行测试，测试结果见下表2所示，由表2可知，将本发明实施例所提供的固井用超高强度韧性水泥浆体系养护为水泥石后，所述水泥石在48h抗压强度高达75.6MPa，168h强度高达80MPa，弹性模量可达9-11GPa。固井用超高强度韧性水泥石有助于提高固井水泥环界面胶结强度，增强水泥环密封完整性，延长油气井开采寿命。综上所述，本发明实施例所提供的固井用超高强度韧性水泥浆具有超高强度、相对低弹性模量等特性，能很好满足深层页岩气、高温深井等固井水泥石力学性能要求。
表2
Figure BDA0002899667090000091
固井用超高强度韧性水泥浆体系的现场应用
应用例1
本发明提供的固井用超高强度韧性水泥浆体系(实施例3提供的水泥浆体系)已经成功应用于西南油气田高温深井固井2口井次，所得结果如下表3所示：
表3
Figure BDA0002899667090000092
从以上表3可以看出，将本发明提供的固井用超高强度韧性水泥浆体系应用于西南油气田高温深井固井，固井质量合格率达100％，有效保证了固井质量，为油气井的长期安全有效运行提供了技术支撑，实现了科技发明与生产实际应用的紧密结合。
与现有技术相比，本发明实施例所提供的固井用超高强度韧性水泥浆体系的有益效果是：
由于采用高温增强材料配合无机增韧材料，使得本发明实施例所提供的固井用超高强度韧性水泥浆体系养护为水泥石后，水泥石高温强度高达80MPa，抗压强度较现有技术中的水泥浆体系有显著提高，超高强度水泥石有助于提高固井水泥环界面胶结强度，增强水泥环密封完整性，延长油气井开采寿命。
本发明实施例所提供的固井用超高强度韧性水泥浆体系采用无机增韧材料为增韧剂，具有与水泥浆更好的相容性，耐温性较有机增韧剂有明显提高。
本发明实施例所提供的固井用超高强度韧性水泥浆体系配套高温降失水剂、高温缓凝剂、高温稳定剂等，形成了超高强度韧性水泥浆体系，在深层页岩气、高温深井等固井中具有广阔的应用市场。
综上所述，本发明实施例所提供的固井用超高强度韧性水泥浆体系流动性、沉降稳定性好，失水量低，稠化时间可调，适应温度范围广；水泥石具有超高强度(抗压强度高达80MPa)等特性，能够很好地满足深层页岩气、高温深井等固井要求，可避免因高温强度引起的水泥石强度衰退，进而可以延长油气井的使用寿命。
以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术发明之间、技术发明与技术发明之间均可以自由组合使用。

Claims (13)

1.一种固井用超高强度韧性水泥浆体系，其特征在于，所述固井用超高强度韧性水泥浆体系的原料组成包括：
100重量份的水泥，20-40重量份的高温增强材料，0.5-6重量份的无机增韧材料，0.5-4重量份的悬浮稳定剂，2-6重量份的微硅，0.5-1.5重量份的分散剂，2-6重量份的降失水剂，1-8重量份的缓凝剂，0.2-1重量份的消泡剂及40-60重量份的清水；
其中，所述无机增韧材料包括晶须及纤维中的一种或多种，所述晶须包括碳酸钙晶须和/或硫酸钙晶须，所述纤维包括硅酸铝纤维、海泡石纤维、水镁石纤维、碳纤维中的一种或多种；
其中，所述微硅的粒径不大于5微米；
其中，所述高温增强材料包括超细水泥、超细硅粉、石英砂、偏高岭土中的一种或多种，所述超细水泥的粒径不大于5微米，所述超细硅粉的粒径不大于10微米，纯度不低于96％，所述石英砂的粒径不大于20微米，纯度不低于96％，所述偏高岭土的粒径不大于50微米。
2.根据权利要求1所述的固井用超高强度韧性水泥浆体系，其特征在于，所述水泥为G级油井水泥。
3.根据权利要求1所述的固井用超高强度韧性水泥浆体系，其特征在于，所述悬浮稳定剂包括微生物多糖类物质、硅藻土、黏土矿物类物质中的一种或两种。
4.根据权利要求3所述的固井用超高强度韧性水泥浆体系，其特征在于，所述微生物多糖类物质包括黄原胶和/或温伦胶。
5.根据权利要求1所述的固井用超高强度韧性水泥浆体系，其特征在于，所述分散剂为醛酮缩合物。
6.根据权利要求1所述的固井用超高强度韧性水泥浆体系，其特征在于，所述降失水剂为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸类聚合物。
7.根据权利要求1所述的固井用超高强度韧性水泥浆体系，其特征在于，所述缓凝剂为AMPS类聚合物。
8.根据权利要求1所述的固井用超高强度韧性水泥浆体系，其特征在于，所述消泡剂为磷酸三丁酯。
9.根据权利要求1-8任一项所述的固井用超高强度韧性水泥浆体系，其特征在于，所述固井用超高强度韧性水泥浆体系养护为水泥石后的抗压强度达80MPa。
10.权利要求1-9任一项所述的固井用超高强度韧性水泥浆体系的制备方法，其特征在于，
当所述降失水剂为液态时，所述制备方法包括：
(1)将高温增强材料、无机增韧材料、悬浮稳定剂、微硅、分散剂与水泥干混均匀，得到干混料；
(2)将降失水剂、缓凝剂、消泡剂与清水湿混均匀，得到湿混料；
(3)于搅拌条件下在短时间内将干混料均匀加入到湿混料中，再继续搅拌一段时间后即得所述固井用超高强度韧性水泥浆体系；
当所述降失水剂为粉体时，所述制备方法包括：
(1)将高温增强材料、无机增韧材料、悬浮稳定剂、微硅、分散剂、降失水剂与水泥干混均匀，得到干混料；
(2)将缓凝剂、消泡剂与清水湿混均匀，得到湿混料；
(3)于搅拌条件下在短时间内将干混料均匀加入到湿混料中，再继续搅拌一段时间后即得所述固井用超高强度韧性水泥浆体系。
11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中：以4000±200r/min的转速于15秒内将干混料均匀加入到湿混料中，再以12000±500r/min的转速继续搅拌35秒，得到所述固井用超高强度韧性水泥浆体系。
12.权利要求1-9任一项所述的固井用超高强度韧性水泥浆体系在深层页岩气和高温深井固井中的应用。
13.根据权利要求12所述的应用，其特征在于，所述深层页岩气和高温深井的井底温度在180℃以内。
CN202110052931.6A 2021-01-15 2021-01-15 一种固井用超高强度韧性水泥浆体系及其制备与应用 Active CN112939527B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110052931.6A CN112939527B (zh) 2021-01-15 2021-01-15 一种固井用超高强度韧性水泥浆体系及其制备与应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110052931.6A CN112939527B (zh) 2021-01-15 2021-01-15 一种固井用超高强度韧性水泥浆体系及其制备与应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112939527A CN112939527A (zh) 2021-06-11
CN112939527B true CN112939527B (zh) 2022-12-02

Family

ID=76235427

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110052931.6A Active CN112939527B (zh) 2021-01-15 2021-01-15 一种固井用超高强度韧性水泥浆体系及其制备与应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112939527B (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115893919B (zh) * 2021-08-18 2024-04-16 中国石油化工股份有限公司 一种油井水泥浆体系及其制备方法和在无金属套管的固井中的应用
CN115724616A (zh) * 2021-09-01 2023-03-03 中国石油化工股份有限公司 一种固井水泥浆体系及其制备方法和应用
CN113683354B (zh) * 2021-09-22 2022-04-08 中国石油天然气集团有限公司 一种抗高温强度衰退抑制性油井水泥及其制备方法和应用
CN116023071A (zh) * 2021-10-25 2023-04-28 中石化石油工程技术服务有限公司 一种超低密度水泥浆体系及超低密度水泥浆添加剂
CN116410715A (zh) * 2021-12-31 2023-07-11 中国石油天然气股份有限公司 一种晶相改造型广谱抗超高温固井水泥浆及其应用
CN116409954A (zh) * 2021-12-31 2023-07-11 中国石油天然气股份有限公司 一种固井用晶相改造型高温增强剂及其制备方法与固井用水泥浆
CN117304893A (zh) * 2022-06-22 2023-12-29 中国石油天然气集团有限公司 一种抗超高温固井用水泥浆体系及其制备方法与应用
CN115872687B (zh) * 2022-11-29 2024-05-10 嘉华特种水泥股份有限公司 一种高强增韧固井水泥浆体系及其制备方法
CN116103025A (zh) * 2023-02-20 2023-05-12 中国石油大学(华东) 适用于超高温地层固井的水热合成材料

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3838029A1 (de) * 1987-11-09 1989-05-18 Norsk Hydro As Zementaufschlaemmung

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104099071A (zh) * 2013-04-03 2014-10-15 中国石油天然气股份有限公司 一种水平井固井膨胀水泥浆及其制备方法
CN104371678B (zh) * 2014-11-06 2018-09-04 中国石油天然气集团公司 一种膨胀韧性固井水泥浆及其制备方法
CN105271962B (zh) * 2015-09-24 2018-09-25 安东石油技术（集团）有限公司 长封固段大温差盐膏层固井用的水泥浆及其制备方法
CN106833567B (zh) * 2017-03-23 2019-08-06 中国石油大学(华东) 一种高强度高韧性耐高温固井水泥浆体系及其制备方法和设计方法
CN108298902B (zh) * 2018-02-02 2020-10-09 中国石油天然气集团有限公司 一种耐高温硅酸盐水泥浆及其制备方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3838029A1 (de) * 1987-11-09 1989-05-18 Norsk Hydro As Zementaufschlaemmung

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
韧性水泥浆在长庆储气库固井中的研究与应用;罗长斌等;《西部探矿工程》;20160115(第01期);第72-76页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN112939527A (zh) 2021-06-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112939527B (zh) 一种固井用超高强度韧性水泥浆体系及其制备与应用
RU2656266C2 (ru) Способ обработки подземного пласта суспензией цементного раствора с возможностью образования проницаемого отвердевшего цементного раствора
CN106986584B (zh) 一种低温高强韧性水泥浆及其制备方法和应用
CN109250972B (zh) 一种稠油热采井耐高温弹性固井水泥浆体系及其制备方法
CN102516964B (zh) 低密高强水泥浆
CN108706927B (zh) 一种高温水泥浆用悬浮稳定剂及其制备的抗高温水泥浆
US5332041A (en) Set-activated cementitious compositions and methods
CN106833567A (zh) 一种高强度高韧性耐高温固井水泥浆体系及其制备方法和设计方法
CN112500042A (zh) 一种适用于煤层气的弹韧性固井水泥浆及其制备方法
CN104371678A (zh) 一种膨胀韧性固井水泥浆及其制备方法
CN108659805B (zh) 一种乳液型低温固砂剂及其制备方法与应用
CN111303846B (zh) 一种油气井固井盐水高密度水泥浆
CN113968698B (zh) 海上风电导管架用水泥基灌浆料及其应用
CN107987814A (zh) 一种多功能低密度固化工作液体系
CN109761547A (zh) 一种适合页岩气水平井大型分段压裂用的固井水泥浆体系
CN108531146B (zh) 一种钻井堵漏液及其制备方法
CN107434375A (zh) 油气井固井用增强型高密度韧性防窜水泥浆
CN112830723A (zh) 一种页岩油气井耐高温弹韧性水泥浆体系
CN113004879A (zh) 一种井壁承压封堵剂及其制备方法
CN110903815A (zh) 一种高强度堵漏浆
CN109626942A (zh) 一种磁流变智能盾构注浆材料、制备方法及其应用
CN113307586A (zh) 一种无机胶凝油水井堵漏材料的制备及应用方法
CN111646737A (zh) 一种低密度水泥浆体系
CN115745476B (zh) 多孔性水泥聚合物复合材料、制备方法及其在天然气水合物储层的增强增渗应用
CN113429163B (zh) 一种用于固井作业的水泥组合物、水泥浆体系及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant