CN107162512A - 一种超深井用抗高温水泥浆体系 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超深井用抗高温水泥浆体系,包括以下重量份数的组分:100份水泥、6‑18份高温降失水剂、25‑40硅砂、6‑15份高温缓凝剂、3‑5份高温稳定剂、0.4‑2份分散剂,所述高温降失水剂采用最高抗温为180℃‑230℃的共聚物降失水剂,所述高温缓凝剂采用最高抗温为180℃‑230℃的缓凝剂。本发明在水泥浆中添加具有抗高温性能的外加剂,解决了水泥浆高温下性能不稳定的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种抗高温水泥浆,具体涉及一种超深井用抗高温水泥浆体系。
背景技术
固井是油井建设中的重要环节,固井质量的好坏,直接影响到该井的继续钻进以及后续的完井、采油、修井等各项作业的质量。固井作业分为下套管和注水泥浆。水泥浆是用来充填套管和井眼之间的环形空间,其性能的好坏直接影响到固井的质量。
由于深层勘探井井深达5500m以上,按照深层地温梯度每下降100m温度上升4℃来计算,井底温度将达到220~240℃,井底循环温度将达到170~180℃,这样的温度对于水泥浆来说,属于高温环境。在高温环境下,水泥浆的性质变得不稳定,并且其中所含的固体颗粒不再处于悬浮状态,而是逐渐下沉,从而导致水泥浆中的液体和固体分离,大大降低了水泥浆固化后的强度,达不到施工要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是水泥浆高温下性能差,无法满足固井要求,目的在于提供一种超深井用抗高温水泥浆体系,解决水泥浆高温下性能差的问题。
本发明通过下述技术方案实现:
一种超深井用抗高温水泥浆体系,包括以下重量份数的组分:100份水泥、6-18份高温降失水剂、25-40硅砂、6-15份高温缓凝剂、3-5份高温稳定剂、0.4-2份分散剂,所述高温降失水剂采用最高抗温为180℃-230℃的共聚物降失水剂,所述高温缓凝剂采用最高抗温为180℃-230℃的缓凝剂。
本发明在水泥浆中添加具有抗高温性能的外加剂,水泥浆在高温下水化快,浆体不稳定,失水量大;因此,本发明在水泥浆中加入具有抗高温性能的降失水剂及缓凝剂,能够延长水泥浆的稠化时间,减少水泥浆的失水量;硅砂作为强度稳定剂用于提高水泥浆的强度,高温稳定剂用于减缓水泥浆在高温下发生沉降的情况;本发明通过多次实验,优选出了在180℃-230℃的温度范围下,水泥浆性能符合标准的配比范围。
所述高温降失水剂包括以下组分:2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酸、丙烯酰胺、乙烯基吡咯烷酮,2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸:丙烯酸:丙烯酰胺:乙烯基吡咯烷酮的质量比为:21:9:15:8。2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸中磺酸基具有抗高温抗盐的性能,2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸是降失水剂应用做多的单体,羧基作为吸附基团具有很好的降失水作用,乙烯基吡咯烷酮可抑制酰胺基团水解,提高聚合物的耐盐抗温性能;2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酸、丙烯酰胺、乙烯基吡咯烷酮制备的降失水剂失水量可控制在50ml以下,可抗最高温度为180℃-230℃。
高温缓凝剂包括以下组分:2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、衣康酸,2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸:丙烯酰胺:衣康酸的质量比为:7:7::3。2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸中磺酸基具有抗高温抗盐性能,羧基具有缓凝作用,本发明采用衣康酸提供羧基,衣康酸为二元酸,具有很好的缓凝作用。
一种超深井用抗高温水泥浆体系,还包括重量份数为0.1-0.3份的消泡剂。
一种超深井用抗高温水泥浆体系,包括以下重量份数的组分:100份水泥、12份高温降失水剂、35硅砂、15份高温缓凝剂、4份高温稳定剂、1.0份分散剂,所述高温降失水剂采用最高抗温为200℃的共聚物降失水剂,所述高温缓凝剂采用最高抗温为200℃的缓凝剂。本发明通过多次试验,优选出了综合性能最佳的配比。
本发明与现有技术相比,具有如下的优点和有益效果:
1、本发明一种超深井用抗高温水泥浆体系在水泥浆中添加具有抗高温性能的外加剂,解决了水泥浆高温下性能不稳定的问题;
2、本发明一种超深井用抗高温水泥浆体系在高温下,失水少,稠化时间长;
3、本发明一种超深井用抗高温水泥浆体系适用于的温度范围较广,配制方便。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面结合实施例,对本发明作进一步的详细说明,本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明,并不作为对本发明的限定。
实施例1
本发明一种超深井用抗高温水泥浆体系,包括以下重量份数的组分:100份水泥、6-18份高温降失水剂、25-40硅砂、6-15份高温缓凝剂、3-5份高温稳定剂、0.4-2份分散剂,所述高温降失水剂采用最高抗温为180℃-230℃的共聚物降失水剂,所述高温缓凝剂采用最高抗温为180℃-230℃的缓凝剂,还包括重量份数为0.1-0.3份的消泡剂。
本发明在水泥浆中添加具有抗高温性能的外加剂,水泥浆在高温下水化快,浆体不稳定,失水量大;因此,本发明在水泥浆中加入具有抗高温性能的降失水剂及缓凝剂,能够延长水泥浆的稠化时间,减少水泥浆的失水量;硅砂作为强度稳定剂用于提高水泥浆的强度,高温稳定剂用于减缓水泥浆在高温下发生沉降的情况;本发明通过多次实验,优选出了在180℃-230℃的温度范围下,水泥浆性能符合标准的配比范围。
实施例2
基于上述实施例,所述高温降失水剂包括以下组分:2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酸、丙烯酰胺、乙烯基吡咯烷酮,2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸:丙烯酸:丙烯酰胺:乙烯基吡咯烷酮的质量比为:21:9:15:8。2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸中磺酸基具有抗高温抗盐的性能,2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸是降失水剂应用做多的单体,羧基作为吸附基团具有很好的降失水作用,乙烯基吡咯烷酮可抑制酰胺基团水解,提高聚合物的耐盐抗温性能;2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酸、丙烯酰胺、乙烯基吡咯烷酮制备的降失水剂失水量可控制在50ml以下,可抗最高温度为180℃-230℃。
实施例3
基于上述实施例,高温缓凝剂包括以下组分:2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、衣康酸,2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸:丙烯酰胺:衣康酸的质量比为:7:7::3。2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸中磺酸基具有抗高温抗盐性能,羧基具有缓凝作用,本发明采用衣康酸提供羧基,衣康酸为二元酸,具有很好的缓凝作用。基于本发明的组分及配比,常规密度水泥浆在180℃下,稠化时间为450min;在230℃下,常规密度水泥浆的稠化时间在420min。
实施例4
基于上述实施例,一种超深井用抗高温水泥浆体系,包括以下重量份数的组分:100份水泥、12份高温降失水剂、35硅砂、15份高温缓凝剂、4份高温稳定剂、1.0份分散剂,所述高温降失水剂采用最高抗温为200℃的共聚物降失水剂,所述高温缓凝剂采用最高抗温为200℃的缓凝剂。本发明通过多次试验,优选出了综合性能最佳的配比。基于上述组分及配比,本发明在230℃下,稠化时间为460min,失水量在50ml以下。
以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种超深井用抗高温水泥浆体系,其特征在于,包括以下重量份数的组分:100份水泥、6-18份高温降失水剂、25-40硅砂、6-15份高温缓凝剂、3-5份高温稳定剂、0.4-2份分散剂,所述高温降失水剂采用最高抗温为180℃-230℃的共聚物降失水剂,所述高温缓凝剂采用最高抗温为180℃-230℃的缓凝剂。
2.根据权利要求1所述的一种超深井用抗高温水泥浆体系,其特征在于,所述高温降失水剂包括以下组分:2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酸、丙烯酰胺、乙烯基吡咯烷酮,2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸:丙烯酸:丙烯酰胺:乙烯基吡咯烷酮的质量比为:21:9:15:8。
3.根据权利要求1所述的一种超深井用抗高温水泥浆体系,其特征在于,高温缓凝剂包括以下组分:2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、衣康酸,2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸:丙烯酰胺:衣康酸的质量比为:7:7::3。
4.根据权利要求1所述的一种超深井用抗高温水泥浆体系,其特征在于,还包括重量份数为0.1-0.3份的消泡剂。
5.根据权利要求1所述的一种超深井用抗高温水泥浆体系,其特征在于,包括以下重量份数的组分:100份水泥、12份高温降失水剂、35硅砂、15份高温缓凝剂、4份高温稳定剂、1.0份分散剂,所述高温降失水剂采用最高抗温为200℃的共聚物降失水剂,所述高温缓凝剂采用最高抗温为200℃的缓凝剂。
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