CN106995687A - 一种干热岩用高温固井水泥浆及其制备方法 - Google Patents

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丁畅
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Abstract

本发明提供了一种干热岩用高温固井水泥浆及其制备方法，该水泥浆含有如下组分：油井G级水泥；和以油井G级水泥的质量为100％计的：40-60％的强度处理剂；3-5％的缓凝剂；3-5％的减阻剂；3-5％的降失水剂；0.05-0.1％的消泡剂；63-72％的水。所述制备方法包括：先将油井G级水泥、强度处理剂干混，混合均匀，加入水，搅拌均匀，再依次加入缓凝剂、减阻剂、降失水剂、消泡剂，继续搅拌均匀。该水泥浆抗温能力达到220℃，具有良好的流变性、滤失控制能力，能够满足超高温井的作业要求。

Description

一种干热岩用高温固井水泥浆及其制备方法
技术领域
本发明涉及资源勘探及石油开采技术领域，更具体地，涉及一种勘探开发干热岩地热资源的干热岩用高温固井水泥浆及其制备方法。
背景技术
干热岩是一种没有水或蒸汽的热岩体，它埋藏于距地表2-6km的深处，温度大约150-650℃，常见的干热岩有黑云母片麻岩、花岗岩、花岗闪长岩等岩石类型。目前，干热岩主要用于发电，人们通过深井将高压水注入地下2000-6000m的岩层，使其渗透进入岩层的缝隙并吸收地热能量，再通过另一个专用深井(相距约200-600m左右)将岩石裂隙中的高温水、汽提取到地面；取出的水、汽温度可达150-200℃，通过热交换及地面循环装置用于发电；冷却后的水再次通过高压泵注入地下热交换系统循环使用。整个过程在一个封闭的系统内进行。
目前，国外的高温地热已达到300℃以上，固井水泥浆体系使用温度已经达到260℃，考虑循环降温作用时至少需要达到220℃。与国外相比，国内固井水泥浆体系耐温极限为200℃；在高温固井水泥浆体系方面的研究方面刚刚起步，在固井水泥浆处理剂方面和现场应用方面还存在一定的差异。能承受高温达到220℃，满足干热岩固井的水泥浆几乎没有。
干热岩资源有着巨大的开发潜力，但由于干热岩勘探开发地层温度高，在勘探开发上存在很多的科学和工程问题；这样就导致勘探开发主要问题及难点就集中在高温上，另外，干热岩地热井中的蒸汽和热水混有H2S、H2SO3气体，它们对管材将产生腐蚀作用，并损害固井水泥。
就目前发展来看，针对干热岩地热井的开发，为了获取更高温度的地热资源，取得更高的经济效益，这需要固井水泥浆具有更好的抗温能力。
发明内容
为解决现有技术中的上述问题，本发明提供一种干热岩用高温固井水泥浆及其制备方法。该水泥浆抗温能力达到220℃，具有良好的流变性、滤失控制能力，能够满足超高温井的作业要求。
为了实现上述目的，本发明提供一种干热岩用高温固井水泥浆，该水泥浆含有如下组分：
油井G级水泥；和以油井G级水泥的质量为100％计的：
优选地，所述油井G级水泥为高抗硫型油井G级水泥。
优选地，所述缓凝剂为HTR200和酒石酸的混合物。更优选地，所述缓凝剂为重量配比1：0.8-1.2的HTR200和酒石酸的混合物。所述HTR200为菲利普斯生产的商品化缓凝剂。
优选地，所述强度处理剂为100-300目的二氧化硅。
优选地，所述减阻剂为磺化单宁、铁络盐和磺酸盐中的至少一种，进一步优选为磺化单宁，所述磺化单宁是指磺甲基单宁酸钠与铬离子的络合物。
优选地，所述降失水剂为微硅粉、钾膨润土和聚乙烯亚胺中的至少一种，进一步优选为微硅粉。
优选地，所述消泡剂为正辛醇、乳化硅油和高碳醇中的至少一种，进一步优选为正辛醇。其中，所述高碳醇又称为高级烷醇，是指十二个碳原子以上蜡状固体的饱和一元醇。
本发明还提供一种所述干热岩用高温固井水泥浆的制备方法，该方法包括：先将油井G级水泥、强度处理剂干混，加入水，搅拌均匀，再依次加入缓凝剂、减阻剂、降失水剂、消泡剂，继续搅拌均匀。
本发明的高温固井水泥浆的抗温能力达到220℃，具有良好的流变性、滤失控制能力，能够满足超高温井的作业要求，适用于干热岩井的固井。并且该水泥浆的温度适用范围广，适合不同井段的施工作业，减少管柱程序，简化现场施工作业，节约成本。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
图1示出了根据本发明一种实施方式的固井水泥浆的稠化曲线图。
图2示出了根据本发明一种实施方式的固井水泥浆的1天抗压强度曲线图。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。实施例所用油井G级水泥、缓凝剂、消泡剂、减阻剂、降失水剂、强度处理剂均为市售原料，油井G级水泥为山东华银公司的市售品，正辛醇为南京天心化工有限公司的市售品，磺化单宁为河南海洋化工有限公司的市售品，微硅粉为上海拜钛实业有限公司的市售品，二氧化硅为中钢马鞍山公司的市售品，HTR200为雪佛龙菲利普斯公司的市售品，酒石酸为上海金锦乐实业公司的市售品。
在本发明中，在未作特殊说明的情况下，百分比均指质量百分比。
实施例1
将高抗硫型油井G级水泥100g与200目的T60空心玻璃球50g干混，混合均匀后加入68g水搅拌均匀，再依次加入1:1的HTR200和酒石酸的混合物4g、磺化单宁4g、微硅粉4g、正辛醇0.08g，继续搅拌均匀得到水泥浆A。
测试例1
将上述实施例1的固井水泥浆A在20103229263GBT 19139-2003油井水泥测试条件下进行粘稠度测试，测试曲线如图1所示。
图1可以看出体系耐温性能达到220℃，稠度适中，具有良好的流变性、滤失控制能力。
将250ml实施例1的水泥浆A在220℃的温度下失水30min，测试其失水量为32ml。此样品250ml水泥浆在常温条件下，析水3.0ml，析水率为1.20％。可以看出本发明的水泥浆的抗温能力较强。
图2为固井水泥浆A一天抗压强度测试曲线图，抗压强度体现水泥浆抵抗地层和套管挤压的能力。表1给出不同天数固井水泥浆的强度测试结果，结果显示28天固井水泥浆的抗压强度为25.36MPa，抗压强度依旧很强。
表1
时间 1d 3d 7d 14d 21d 28d
抗压强度(MPa) 34.4 35.5 30.8 27.3 26.6 25.6
从以上测试例可以看出，本发明的高温固井水泥浆的抗温能力可以达到220℃，并且，具有良好的流变性、滤失控制能力，能够满足超高温井的作业要求。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (9)

1.一种干热岩用高温固井水泥浆，其特征在于，该水泥浆含有如下组分：
油井G级水泥；和以油井G级水泥的质量为100％计的：
2.根据权利要求1所述的干热岩用高温固井水泥浆，其中，所述油井G级水泥为高抗硫型油井G级水泥。
3.根据权利要求1所述的干热岩用高温固井水泥浆，其中，所述缓凝剂为HTR200和酒石酸的混合物。
4.根据权利要求3所述的干热岩用高温固井水泥浆，其中，所述缓凝剂为重量配比为1:0.8-1.2的HTR200和酒石酸的混合物。
5.根据权利要求1所述的干热岩用高温固井水泥浆，其中，所述强度处理剂为100-300目的二氧化硅。
6.根据权利要求1所述的干热岩用高温固井水泥浆，其中，所述减阻剂为磺化单宁、铁络盐和磺酸盐中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的干热岩用高温固井水泥浆，其中，所述降失水剂为微硅粉、钾膨润土和聚乙烯亚胺中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的干热岩用高温固井水泥浆，其中，所述消泡剂为正辛醇、乳化硅油和高碳醇中的至少一种。
9.一种如权利要求1-8中任意一项所述的干热岩用高温固井水泥浆的制备方法，其特征在于，该方法包括：先将油井G级水泥、强度处理剂干混，加入水，搅拌均匀，再依次加入缓凝剂、减阻剂、降失水剂、消泡剂，继续搅拌均匀。
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