CN105778876B - 一种适用于热采水泥的抗高温强度衰退剂 - Google Patents
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Abstract
一种适用于热采水泥的抗高温强度衰退剂，该抗高温强度衰退剂由不同目数的石英砂（200目、400目、600目、800目、1000目）、微硅、膨胀珍珠岩、粉煤灰、硅藻土、早强激活剂和分散剂按一定比例混合而成。该抗高在不同高温120℃、160℃、200℃、240℃、280℃、320℃、360℃梯度7d的条件下均能很好的降低水泥石强度衰退，且在多次热采高温高压条件下还能保持水泥石一定的强度要求。该方法制备的衰退剂适用条件广泛，在一般的水泥浆中均可使用，配伍性良好，对水泥浆性能影响较小，基本不增稠，早期强度大，兼备保温性能，特别适合稠油热采水泥常温凝固、高温热采的特点，可运用于蒸汽热采井的固井中。
Description
技术领域
本发明属于化工产品制备技术领域，涉及一种油井水泥添加剂，具体涉及是一种油气井固井过程中适用于蒸汽热采井用的抗高温强度衰退剂。
背景技术
目前国内外的对特殊油气藏资源的开发力度越来越大，稠油资源已成为开发的重点。稠油的开发多采用热力降粘的开采方式，通过向井筒中注入过饱和蒸汽，用蒸汽带入的高温降低稠油的粘度，从而方便后续的开采。所采用的蒸汽温度一般高达300～350℃，甚至达到蒸汽临界温度375℃，高温条件下，水泥石中C-S-H凝胶将产生晶体转变，增大渗透率，水泥石变得疏松，强度大大衰退，难以对地层进行有效封固。一般可以采用向水泥浆中添加某种硅砂的办法提高水泥石的热稳定性，降低水泥石高温强度衰退。在稠油热采固井水泥中，水泥浆处在常温凝固、高温热采这一特殊的地层环境下，常温凝固大大降低水泥石的早期强度，造成水泥浆缓凝严重，延长了建井周期。另外研究表明，硅砂粒径越小，水泥石强度衰退越小，抗压强度越高。但硅砂粒径越小，价格越高，增稠越严重。目前国内外抗高温强度衰退剂通常选用单种硅砂，未对其进行极配改良，单种硅砂的加入能一定程度的抑制水泥石高温强度衰退，但同时由于单种硅砂的带入，水泥浆存在凝结时间延长、早期强度低、稠度高等问题。因此需要选择合适的硅砂粒径及外加剂进行极配，以降低成本增加水泥浆密实度，降低水泥石渗透率，提高早期强度，减缓凝结时间的延长。抗高温强度衰退剂的开发对稠油油藏的开发开采具有重要意义。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种适合热采水泥的抗高温强度衰退剂及其制备工艺，其有效成分为SiO2，不同目数的石英砂、微硅、硅藻土、粉煤灰可相互极配，提高水泥石密实度，降低水泥浆中钙硅比，提高水泥石的抗高温衰退的能力；膨胀珍珠岩、微硅、硅藻土、粉煤灰富含大量活性SiO2，可有效增强水泥石抗高温衰退的能力；膨胀珍珠岩还用于增强水泥石的保温性能；早强激活剂用于提高水泥浆早期强度，加速凝结；分散剂用于降低水泥浆稠度，该抗高温强度衰退剂可以在120℃、160℃、200℃、240℃、280℃、320℃、360℃高温下有效的减缓固井水泥石强度的衰退。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种适合蒸汽热采水泥的抗高温强度衰退剂，按重量百分比包括以下组成：
200目石英砂：5～25% wt，
400目石英砂：2～4% wt，
600目石英砂：5～20% wt，
800目石英砂； 5～10% wt，
1000目石英砂：5～25% wt，
微硅 ：5～15% wt，
膨胀珍珠岩：20～30% wt，
粉煤灰：2～5% wt，
硅藻土：2～6% wt，
早强激活剂：5～9% wt，
分散剂：1～5% wt。
所述石英砂为200目、400目、600目、800目及1000目的混合物。
所述早强激活剂为CK21。
分散剂为SWJZ-1。
所述的用于制备这种抗高温强度衰退剂的方法为：将上述原料按比例混合均匀后即为产品。
本发明的有益效果是：
该抗高温强度衰退剂能显著降低水泥石在高温下的强度衰退，延缓水泥石使用寿命，在不同高温120℃、160℃、200℃、240℃、280℃、320℃、360℃梯度7d的条件下均能很好的降低水泥石强度衰退，且在多次热采高温高压条件下还能保持水泥石一定的强度要求。本发明制备的抗高温强度衰退剂适用条件广泛，在一般的水泥浆中均可使用，配伍性良好，对水泥浆性能影响较小，基本不增稠，早期强度大，特别适合稠油热采水泥常温凝固、高温热采的特点。本发明制备的抗高温强度衰退剂还兼备保温性能，能有效的降低水泥导热系数，避免热量的散失，节约热采能源，特别适合在蒸汽热采井的固井水泥浆中使用。
具体实施方式
下面结合实例，对本发明进行进一步说明，但本发明不局限于以下实施例。
实施例1
一种适合蒸汽热采水泥的抗高温强度衰退剂，按重量百分比包括以下组成：
200目石英砂：15% wt，
400目石英砂：3% wt，
600目石英砂：15% wt，
800目石英砂：7% wt，
1000目石英砂：14% wt，
微硅：10% wt，
膨胀珍珠岩：20% wt，
粉煤灰：3% wt，
硅藻土：3% wt，
早强激活剂：7% wt，
分散剂：3% wt。
将上述原料按比例混合均匀后即为产品，代号样品1。
实施例2
一种适合蒸汽热采水泥的抗高温强度衰退剂，按重量百分比包括以下组成：
200目石英砂：16% wt，
400目石英砂：3% wt，
600目石英砂：10% wt，
800目石英砂：7% wt，
1000目石英砂：14% wt，
微硅：11% wt，
膨胀珍珠岩：21% wt，
粉煤灰：4% wt，
硅藻土：4% wt，
早强激活剂：7% wt，
分散剂：3% wt。
将上述原料按比例混合均匀后即为产品，代号样品2。
实施例3
一种适合蒸汽热采水泥的抗高温强度衰退剂，按重量百分比包括以下组成：
200目石英砂：12% wt，
400目石英砂：3% wt，
600目石英砂：12% wt，
800目石英砂：7% wt，
1000目石英砂：16% wt，
微硅：10% wt，
膨胀珍珠岩：22% wt，
粉煤灰：3% wt，
硅藻土：3% wt，
早强激活剂：8% wt，
分散剂：4% wt。
将上述原料按比例混合均匀后即为产品，代号样品3。
抗高温强度衰退剂的应用实例：
所选用水泥浆配方为：G级高抗硫酸盐油井水泥+产品+1%分散剂+1%降失水剂+2.5%早强剂+0.15%缓凝剂，水灰比为0.45。水泥浆在70℃下常压养护三天成型后，脱模进行高温高压养护（压力为21MPa），其相关性能按GB/T19139-2003《油井水泥试验方法》和GB10238-2005《油井水泥》的要求进行。
表1：水泥浆及水泥石综合性能
表1实验结果表明：添加了抗高温强度衰退剂的水泥浆性能优良，抗高温强度衰退剂配伍性良好，对水泥浆性能影响较小，基本不增稠，早期强度大，稠化曲线正常，稠化时间未较大延长。
表2：水泥石抗高温强度衰退性能
表2实验结果表明：添加了抗高温强度衰退剂的水泥石能较大程度的阻止强度衰退，能抵挡120℃、160℃、200℃、240℃、280℃、320℃、360℃下7d的高温，7d后的水泥石强度均大于14MPa，满足稠油开采的需要。
表3：水泥石抗多轮高温强度衰退性能
每轮模拟的热采条件为：温度320℃、压力为21MPa，时间为7d。每轮完成后室温放置1d后进行下下一轮模拟。
表3实验结果表明：经过多轮高温后，添加了抗高温强度衰退剂的水泥石强度基本趋于恒定，水泥石在承受住320℃下五轮的高温考验后，强度均大于14MPa，可满足稠油开采的需要。
Claims (3)
1.一种适合蒸汽热采水泥的抗高温强度衰退剂，其特征在于，按重量百分比包括以下组成：
200目石英砂：5～25% wt，
400目石英砂：2～4% wt，
600目石英砂：5～20% wt，
800目石英砂； 5～10% wt，
1000目石英砂：5～25% wt，
微硅 ：5～15% wt，
膨胀珍珠岩：20～30% wt，
粉煤灰：2～5% wt，
硅藻土：2～6% wt，
早强激活剂：5～9% wt，
分散剂：1～5% wt。
2.根据权利要求1所述的抗高温强度衰退剂，其特征在于，所述的早强激活剂为CK21。
3.根据权利要求1所述的抗高温强度衰退剂，其特征在于，所述的分散剂为SWJZ-1。
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