一种抗高温抗盐高密度防窜油井水泥浆及制备方法与流程

本发明涉及油井水泥浆，特别是涉及一种抗高温抗盐高密度防窜油井水泥浆及制备方法。

背景技术：

1、我国深层油气资源已成为勘探开发的主要领域。西部地区，在深井、超深井的钻进过程中经常会钻遇高压盐膏层、高压盐水层。如塔里木库车山前地区存在巨厚含盐地层，埋藏深，裂缝发育，钻井过程中同一井段溢、漏、塌、卡并存，井身结构复杂，井眼情况复杂，压力系统复杂，必封点多，是中国乃至世界上固井难度最高的地区之一，需要采用高密度水泥浆固井，同时为了保证固井质量，需要高密度水泥浆具有良好的抗高温、抗盐及防窜等功能。这给高密度水泥浆设计提出了更高要求。

2、现有高密度水泥浆高温变稀，无法满足流体流变性能梯度设计需求，顶替效率无法保障；加重材料高温沉降，水泥浆稳定性差，固井质量难以保障；外加剂抗盐效果差，水泥浆中加入盐失水变差，稠化时间难控制；水泥浆防窜性能差，容易出现盐水侵蚀，影响固井质量。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种抗高温抗盐高密度防窜水泥浆及制备方法，抗高温抗盐高密度防窜水泥浆可用于深层高压盐膏层、高压盐水层固井。

2、为了实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

3、一种抗高温抗盐高密度防窜油井水泥浆，包括以下重量份的组分：100份油井水泥、35份高温增强材料、15～135份加重剂、5～15份超细水泥、5～10份微硅粉、5～50份锰矿粉、5～10份防窜剂、3～4份膨胀剂、5～8份降失水剂、3～6份缓凝剂、1～2份减阻剂、2～3份稳定剂、0.5～0.8份消泡剂、8～10份氯化钠、45～54份水。

4、进一步地，油井水泥为g级油井水泥，g级油井水泥的粒径为10～20μm；高温增强材料为硅粉，硅粉的密度为2.1～2.3g/cm3，硅粉中二氧化硅的含量大于96％，硅粉的粒径为25～45μm。

5、进一步地，加重剂为还原铁粉，还原铁粉的密度为6.80～7.20g/cm3，还原铁粉的粒径为25～75μm；超细水泥的密度为2.9～3.1g/cm3，超细水泥的粒径为0.2～2μm。

6、进一步地，微硅粉的密度为2.1～2.3g/cm3，微硅粉的粒径为0.1～0.5μm；锰矿粉的密度为4.6～4.9g/cm3，锰矿粉的粒径为5～50μm。

7、进一步地，防窜剂为丁苯胶乳防窜剂。

8、进一步地，膨胀剂包括半水石膏和氧化镁，半水石膏和氧化镁的重量比为1:0.5～2。

9、进一步地，降失水剂为降失水剂bh-f201l，缓凝剂为缓凝剂bh-r101l。

10、进一步地，减阻剂为减阻剂bh-d301l，消泡剂为消泡剂bh-xp901l。

11、进一步地，稳定剂为稳定剂bh-hs004s。

12、一种上述抗高温抗盐高密度防窜油井水泥浆的制备方法，包括以下步骤：

13、步骤1，根据配比按重量称取油井水泥、高温增强材料、加重剂、超细水泥、微硅粉、锰矿粉、防窜剂、膨胀剂、降失水剂、缓凝剂、减阻剂、稳定剂、消泡剂、氯化钠、水；

14、步骤2，将油井水泥、高温增强材料、加重剂、超细水泥、微硅粉、锰矿粉、膨胀剂、稳定剂充分搅拌均匀形成配浆灰；

15、步骤3，将防窜剂、降失水剂、缓凝剂、减阻剂、消泡剂、氯化钠分别加入到水中混拌均匀形成配浆水；

16、步骤4，利用恒速搅拌器将步骤2的配浆灰和步骤3的配浆水充分搅拌均匀，得到抗高温抗盐高密度防窜油井水泥浆。

17、本发明的有益效果为：

18、本发明的抗高温抗盐高密度防窜油井水泥浆及制备方法，利用紧密堆积的理论提高水泥浆的密度，油井水泥、高温增强材料、加重剂、超细水泥、锰矿粉、微硅粉、丁苯胶乳防窜剂之间形成粒度级配，小粒度的颗粒会填充大颗粒之间的空隙，提高水泥浆密度和强度；高温增强材料能防止高密度水泥浆高温条件下强度衰退；高温稳定剂具有良好的高温增粘效果，防止加重材料沉降，提高水泥浆高温条件下的稳定性；丁苯胶乳防窜剂所用的丁苯胶乳粒径在0.05～0.2μm之间，能有效填充大颗粒之间的空隙，提高水泥浆的防窜能力和弹韧性；膨胀剂能补偿水泥石体积收缩，避免水泥环与井壁之间产生微间隙，防止油气水窜。另外选用具有良好抗温、抗盐性能且能协同作用的降失水剂、缓凝剂、减阻剂，使高密度水泥浆具有优异的抗高温、抗盐性能，同时具备失水小、自由水少、稠化时间易调整、流动性能良好等特点，满足深层高压盐膏层固井需求。

19、本发明的抗高温抗盐高密度防窜油井水泥浆，具有高温稳定性好，高温防窜性能强等优点，特别适合深层高压盐膏层井固井。

技术特征：

1.一种抗高温抗盐高密度防窜油井水泥浆，其特征在于，包括以下重量份的组分：100份油井水泥、35份高温增强材料、15～135份加重剂、5～15份超细水泥、5～10份微硅粉、5～50份锰矿粉、5～10份防窜剂、3～4份膨胀剂、5～8份降失水剂、3～6份缓凝剂、1～2份减阻剂、2～3份稳定剂、0.5～0.8份消泡剂、8～10份氯化钠、45～54份水。

2.根据权利要求1所述的抗高温抗盐高密度防窜油井水泥浆，其特征在于，所述油井水泥为g级油井水泥，所述g级油井水泥的粒径为10～20μm；所述高温增强材料为硅粉，所述硅粉的密度为2.1～2.3g/cm3，所述硅粉中二氧化硅的含量大于96％，所述硅粉的粒径为25～45μm。

3.根据权利要求1所述的抗高温抗盐高密度防窜油井水泥浆，其特征在于，所述加重剂为还原铁粉，所述还原铁粉的密度为6.80～7.20g/cm3，所述还原铁粉的粒径为25～75μm；所述超细水泥的密度为2.9～3.1g/cm3，所述超细水泥的粒径为0.2～2μm。

4.根据权利要求1所述的抗高温抗盐高密度防窜油井水泥浆，其特征在于，所述微硅粉的密度为2.1～2.3g/cm3，所述微硅粉的粒径为0.1～0.5μm；所述锰矿粉的密度为4.6～4.9g/cm3，所述锰矿粉的粒径为5～50μm。

5.根据权利要求1所述的抗高温抗盐高密度防窜油井水泥浆，其特征在于，所述防窜剂为丁苯胶乳防窜剂。

6.根据权利要求1所述的抗高温抗盐高密度防窜油井水泥浆，其特征在于，所述膨胀剂包括半水石膏和氧化镁，所述半水石膏和所述氧化镁的重量比为1:0.5～2。

7.根据权利要求1所述的抗高温抗盐高密度防窜油井水泥浆，其特征在于，所述降失水剂为降失水剂bh-f201l，所述缓凝剂为缓凝剂bh-r101l。

8.根据权利要求1所述的抗高温抗盐高密度防窜油井水泥浆，其特征在于，所述减阻剂为减阻剂bh-d301l，所述消泡剂为消泡剂bh-xp901l。

9.根据权利要求1所述的抗高温抗盐高密度防窜油井水泥浆，其特征在于，所述稳定剂为稳定剂bh-hs004s。

10.一种权利要求1-9中任一项所述的抗高温抗盐高密度防窜油井水泥浆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
一种抗高温抗盐高密度防窜油井水泥浆及制备方法，抗高温抗盐高密度防窜油井水泥浆包括以下重量份的组分：100份油井水泥、35份高温增强材料、15～135份加重剂、5～15份超细水泥、5～10份微硅粉、5～50份锰矿粉、5～10份防窜剂、3～4份膨胀剂、5～8份降失水剂、3～6份缓凝剂、1～2份减阻剂、2～3份稳定剂、0.5～0.8份消泡剂、8～10份氯化钠、45～54份水。本发明的抗高温抗盐高密度防窜油井水泥浆，具有优异的抗高温、抗盐性能，同时具备失水小、自由水少、稠化时间易调整、流动性能良好等特点，满足深层高压盐膏层固井需求。

技术研发人员：刘文明,吴朝明,齐奔,林志辉,马如然,赵殊勋,李晓涵,易旦,李强,刘金鹏,陈得福
受保护的技术使用者：中国石油天然气集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13