CN114426415B - 一种页岩气固井用高密度防窜韧性水泥浆体系及其制备方法和应用 - Google Patents

一种页岩气固井用高密度防窜韧性水泥浆体系及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种页岩气固井用高密度防窜韧性水泥浆体系及其制备方法和应用，属于页岩气井固井技术领域。包括G级水泥、水、复合加重剂、纳米防窜剂、增韧剂、降失水剂、缓凝剂、分散剂和消泡剂0.5～1份，所述纳米防窜剂由包括以下步骤的方法制得：将纳米级氧化铝与碳酸钠溶液超声混合。本发明中，纳米防窜剂的加入不仅对水泥浆的施工性能无负面影响，且能够促进水泥早期强度的形成，降低水泥石渗透率，使水泥石的结构变的更加均匀密实，有效的增强水泥石的防窜性；此外，本申请中加重剂采用的一种复合加重剂，使用复合加重剂的水泥石的弹性模量比常规加重剂形成水泥石要低，对抗冲击强度等力学性能影响不大。

Description

一种页岩气固井用高密度防窜韧性水泥浆体系及其制备方法 和应用
技术领域
本发明涉及页岩气井固井技术领域，尤其涉及一种页岩气固井用高密度防窜韧性水泥浆体系及其制备方法和应用。
背景技术
页岩气开发，为了追求最大产能，常常结合水平井钻井和大型分段压裂完井方式进行作业。油基钻井液因其性能更加稳定，对页岩抑制效果更加突出，钻井摩阻低及更好的储层保护性能被大范围运用；随着开发的深入，钻遇异常高压地层越来越频繁，因此，高密度油基钻井液体系在开发中运用越来越广泛；在固井作业中，为了达到良好的顶替效果，固井水泥浆往往也采用高密度，以上几种因素以至于对固井水泥浆性能的要求越来越高。
当前，页岩气井高密度油基泥浆开发背景下的固井水泥浆主要面临的问题气井防窜问题。中国专利CN108046694A公开了一种页岩气固井的高密度水泥浆体系，包括G级油井水泥、淡水、加重剂或减轻剂、石英砂、G403油井水泥增韧剂、可再分散乳胶粉、稳定剂、G33S油井水泥降失水剂、GH-9油井水泥缓凝剂、G401油井水泥膨胀剂、USZ油井水泥减阻剂和XP-1消泡剂，仍存在气井防窜问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种页岩气固井用高密度防窜韧性水泥浆体系及其制备方法和应用。本发明提供的水泥浆体系适用于页岩气固井用高密度防窜，起强度时间短，利于防窜。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种页岩气固井用高密度防窜韧性水泥浆体系，包括以下质量份数的组分：
G级水泥100份，水46～68份，复合加重剂33～141份，纳米防窜剂1～1.5份，增韧剂2～3.5份，降失水剂4～6份，缓凝剂0.5～1份，分散剂0.5～1.5份，消泡剂0.5～1份，所述纳米防窜剂由包括以下步骤的方法制得：
将纳米级氧化铝与碳酸钠溶液超声混合。
优选地，包括以下质量份数的组分：
G级水泥100份，水57～66份，复合加重剂69～127份，纳米防窜剂1份，增韧剂2.8～3.2份，降失水剂5.5份，缓凝剂0.6～0.8份，分散剂0.75～0.85份，消泡剂0.7～0.8份。
优选地，包括以下质量份数的组分：
G级水泥100份，水62.45份，复合加重剂93份，纳米防窜剂1份，增韧剂3份，降失水剂5.5份，缓凝剂0.7份，分散剂0.75份，消泡剂0.7份。
优选地，所述纳米级氧化铝与碳酸钠溶液的质量比为1.22：1，所述碳酸钠溶液的质量百分浓度为0.25％。
优选地，所述纳米级氧化铝的粒径为600～1000nm。
优选地，所述复合加重剂由锰矿粉和铁矿粉通过等离子高压雾化球形工艺制备得到，所述锰矿粉的粒径为2500～3500目，所述铁矿粉的粒径为250～1200目。
优选地，所述锰矿粉和铁矿粉的质量比为2：1。
优选地，所述等离子高压雾化球形工艺的参数包括：功率为230kw，电压为380V，频率为50HZ，极限真空度为10Pa，保护气氛为N2或Ar，冷却水额定压力为0.3MPa，气源额定压力为0.6MPa，雾化充气压力≤0.5MPa。
本发明还提供了上述技术方案所述的页岩气固井用高密度防窜韧性水泥浆体系的制备方法，包括以下步骤：
将G级水泥、水、复合加重剂、纳米防窜剂、增韧剂、降失水剂、缓凝剂、分散剂和消泡剂混合，得到所述页岩气固井用高密度防窜韧性水泥浆体系。
本发明还提供了上述技术方案所述的页岩气固井用高密度防窜韧性水泥浆体系或上述技术方案所述的制备方法制得的页岩气固井用高密度防窜韧性水泥浆体系在页岩气固井高密度油基钻井液体系中的应用。
本发明提供了一种页岩气固井用高密度防窜韧性水泥浆体系，包括以下质量份数的组分：G级水泥100份，水46～68份，复合加重剂33～141份，纳米防窜剂1～1.5份，增韧剂2～3.5份，降失水剂4～6份，缓凝剂0.5～1份，分散剂0.5～1.5份，消泡剂0.5～1份，所述纳米防窜剂由包括以下步骤的方法制得：将纳米级氧化铝与碳酸钠溶液超声混合。
本发明中，纳米防窜剂的加入不仅对水泥浆的施工性能无负面影响，且能够促进水泥早期强度的形成，降低水泥石渗透率，使水泥石的结构变的更加均匀密实，有效的增强水泥石的防窜性；此外，本申请中加重剂采用的一种复合加重剂，使用复合加重剂的水泥石的弹性模量比常规加重剂形成水泥石要低，对抗冲击强度等力学性能影响不大。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明的高密度防窜韧性水泥浆体系，通过加入复合加重剂，在对水泥浆流变性影响不大的前提下提高水泥浆的沉降稳定性，有效的降低水泥石的渗透率，能够大幅提升水泥环的致密性。
本发明的高密度防窜韧性水泥浆体系，通过添加纳米级氧化铝制备的纳米防窜剂，是一种液体溶胶，呈现半透明状的乳液，能够有效充填到水泥颗粒间，降低水泥石的渗透率，促进水泥早期强度的形成，降低水泥石渗透率，使水泥石的结构变的更加均匀密实；还能在碱性环境下促进水泥浆中C-S-H凝胶的快速形成，具体表现为水泥石强度发展更早，有利于侯凝期间水泥浆的防窜作用。
本发明的高密度防窜韧性水泥浆体系，通过添加增韧剂，能够提升水泥石的力学性能，保证后期大型压裂施工作业水泥浆环的完整性；
本发明的高密度防窜韧性水泥浆体系，能根据实际需要配制2.00～2.40g/cm3的水泥浆体系，因此可以不同井底压力压页岩气固井的需要。
具体实施方式
本发明提供了一种页岩气固井用高密度防窜韧性水泥浆体系，包括以下质量份数的组分：
G级水泥100份，水46～68份，复合加重剂33～141份，纳米防窜剂1～1.5份，增韧剂2～3.5份，降失水剂4～6份，缓凝剂0.5～1份，分散剂0.5～1.5份，消泡剂0.5～1份，所述纳米防窜剂由包括以下步骤的方法制得：
将纳米级氧化铝与碳酸钠溶液超声混合。
在本发明中，若无特殊说明，使用的原料均为本领域市售商品。
以G级水泥的质量份数为基准，所述页岩气固井用高密度防窜韧性水泥浆体系优选包括水57～66份，更优选为62.45。
以G级水泥的质量份数为基准，所述页岩气固井用高密度防窜韧性水泥浆体系优选包括复合加重剂69～127份，更优选为93份。
在本发明中，所述复合加重剂优选由锰矿粉和铁矿粉通过等离子高压雾化球形工艺制备得到，所述锰矿粉的粒径为2500～3500目，所述铁矿粉的粒径为250～1200目。
在本发明中，所述锰矿粉和铁矿粉的质量比优选为2：1。
在本发明中，所述等离子高压雾化球形工艺的参数优选包括：功率为230kW，电压为380V，频率为50Hz，极限真空度为10Pa，保护气氛为N2或Ar，冷却水额定压力为0.3MPa，气源额定压力为0.6MPa，雾化充气压力≤0.5MPa。
以G级水泥的质量份数为基准，所述页岩气固井用高密度防窜韧性水泥浆体系优选包括纳米防窜剂1份。
在本发明中，所述微米级氧化铝与碳酸钠溶液的质量比优选为1.22：1，所述碳酸钠溶液的质量百分浓度优选为0.25％。
在本发明中，所述纳米级氧化铝的粒径优选为600～1000nm。
在本发明中，所述超声优选在“上超”牌超声波FS-600N超声波处理器中进行，所述超声的输出功率优选为90％，时间优选为20min。
以G级水泥的质量份数为基准，所述页岩气固井用高密度防窜韧性水泥浆体系优选包括增韧剂2.8～3.2份，更优选为3份。
在本发明中，所述增韧剂优选为丁苯胶乳粉末，所述丁苯胶乳粉末的粒径优选为<1mm。
在本发明中，所述丁苯胶乳粉末优选由苯乙烯和丁二烯单体在溶液中进行催化共聚制得。
在本发明中，所述苯乙烯和丁二烯单体的质量比优选为45～65:35～55。
本发明对所述溶液的种类以及用量没有特殊的限定。
在本发明中，所述催化共聚后优选还包括将所得催化共聚产物喷雾干燥，本发明对所述喷雾干燥的具体参数没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可。
以G级水泥的质量份数为基准，所述页岩气固井用高密度防窜韧性水泥浆体系优选包括降失水剂5.5份。
在本发明中，所述降失水剂优选为丙烯胺-AMPS-咪唑三元共聚物(AMPS类聚合物降失水剂)，更优选购自荆州嘉华科技有限公司或实验室自制，商品代号CG82L。
以G级水泥的质量份数为基准，所述页岩气固井用高密度防窜韧性水泥浆体系优选包括缓凝剂0.6～0.8份。
在本发明中，所述缓凝剂优选为木质素磺酸盐与有机膦酸盐的混合物。
在本发明中，所述木质素磺酸盐与有机膦酸盐的质量比优选为1：3。
在本发明中，所述木质素磺酸盐与有机膦酸盐的混合物优选购自荆州嘉华科技有限公司，商品代号H33L。
以G级水泥的质量份数为基准，所述页岩气固井用高密度防窜韧性水泥浆体系优选包括分散剂0.75～0.85份。
在本发明中，所述分散剂优选为多环芳基磺酸盐甲醛缩合物，更优选购自荆州嘉华科技有限公司，商品代号CF40L。
以G级水泥的质量份数为基准，所述页岩气固井用高密度防窜韧性水泥浆体系优选包括消泡剂0.7～0.8份。
在本发明中，所述消泡剂优选为有机硅类消泡剂。
在本发明的具体实施例中，所述页岩气固井用高密度防窜韧性水泥浆体系优选包括以下质量份数的组分：
G级水泥100份，水62.45份，复合加重剂93份，纳米防窜剂1份，增韧剂3份，降失水剂5.5份，缓凝剂0.7份，分散剂0.75份，消泡剂0.7份
或G级水泥100份，水48份，复合加重剂34份，纳米防窜剂1份，增韧剂2.25份，降失水剂4.5份，缓凝剂0.7份，分散剂0.85份，消泡剂0.8份
或G级水泥100份，水57份，复合加重剂69份，纳米防窜剂1份，增韧剂2.8份，降失水剂5.5份，缓凝剂0.6份，分散剂0.7份，消泡剂0.7份
或G级水泥100份，水67份，复合加重剂127份，纳米防窜剂1份，增韧剂3.2份，降失水剂5.6份，缓凝剂0.8份，分散剂1.2份，消泡剂0.8份
或G级水泥100份，水66份，复合加重剂141份，纳米防窜剂1份，增韧剂3.3份，降失水剂5.5份，缓凝剂0.8份，分散剂1.2份，消泡剂0.87份。
本发明还提供了上述技术方案所述的页岩气固井用高密度防窜韧性水泥浆体系的制备方法，包括以下步骤：
将G级水泥、水、复合加重剂、纳米防窜剂、增韧剂、降失水剂、缓凝剂、分散剂和消泡剂混合，得到所述页岩气固井用高密度防窜韧性水泥浆体系。本发明对所述混合的具体方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可。
本发明还提供了上述技术方案所述的页岩气固井用高密度防窜韧性水泥浆体系或上述技术方案所述的制备方法制得的页岩气固井用高密度防窜韧性水泥浆体系在页岩气固井高密度油基钻井液体系中的应用。本发明对所述应用的具体方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可。
为了进一步说明本发明，下面结合实例对本发明提供的页岩气固井用高密度防窜韧性水泥浆体系及其制备方法和应用进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
一种页岩气固井用高密度防窜韧性水泥浆体系，由以下重量份的原料制备而成：G级水泥100份，复合加重剂34份，增韧剂2.25份，分散剂0.85份，淡水48份，纳米防窜剂1份，降失水剂4.5份，缓凝剂0.7份，消泡剂0.8份；降失水剂为丙烯胺-AMPS-咪唑三元共聚物(商品代号CG82L由实验室自制)；分散剂为多环芳基磺酸盐甲醛缩合物(商品代号CF40L由荆州嘉华科技有限公司提供)；缓凝剂为木质素磺酸盐与有机膦酸盐的混合物(木质素磺酸盐与有机膦酸盐的质量比为1：3)；消泡剂为有机硅类消泡剂；复合加重剂是由2500目～3500目锰矿粉与250目～1200目铁矿粉按照质量比2:1的比例通过等离子高压雾化球形工艺制备而成，等离子高压雾化球形工艺的参数包括：功率为230kW，电压为380V，频率为50Hz，极限真空度为10Pa，保护气氛为N2，冷却水额定压力为0.3MPa，气源额定压力为0.6MPa，雾化充气压力≤0.5MPa；纳米防窜剂是将纳米级氧化铝微粉(600nm)与0.25％的碳酸钠溶液按质量比1.22：1的比例利用“上超”牌超声波FS-600N按90％输出功率超声20min得到的液体溶胶液；增韧剂为经凝聚法制备出粒径分布均匀(<1mm)的丁苯橡胶粉末，是由45:55的苯乙烯和丁二烯单体在溶液中经催化共聚，然后经喷雾干燥加工而成的白色固体粉末。
制备方法包括以下步骤：称取G级水泥、复合加重剂、增韧剂、分散剂、淡水、纳米防窜剂、降失水剂、缓凝剂和消泡剂，将上述成分混合、搅拌，即制备得到页岩气固井用高密度防窜韧性水泥浆体系，密度为2.00g/cm3。
实施例2
一种页岩气固井用高密度防窜韧性水泥浆体系，由以下重量份的原料制备而成：G级水泥100份，复合加重剂69份，增韧剂2.8份，分散剂0.7份，淡水57份，纳米防窜剂1份，降失水剂5.5份，缓凝剂0.6份，消泡剂0.7份；降失水剂为丙烯胺-AMPS-咪唑三元共聚物(商品代号CG82L由荆州嘉华科技有限公司提供)；分散剂为多环芳基磺酸盐甲醛缩合物(商品代号CF40L由荆州嘉华科技有限公司提供)；缓凝剂为木质素磺酸盐与有机膦酸盐的混合物(木质素磺酸盐与有机膦酸盐的质量比为1：3)；消泡剂为有机硅类消泡剂；复合加重剂是由2500目～3500目锰矿粉与250目～1200目铁矿粉按照质量比2:1的比例通过等离子高压雾化球形工艺制备而成，等离子高压雾化球形工艺的参数包括：功率为230kW，电压为380V，频率为50Hz，极限真空度为10Pa，保护气氛为N2，冷却水额定压力为0.3MPa，气源额定压力为0.6MPa，雾化充气压力≤0.5MPa；纳米防窜剂是将纳米级氧化铝微粉(1000nm)与0.25％的碳酸钠溶液按质量比1.22：1的比例利用“上超”牌超声波FS-600N按90％输出功率超声20min得到的液体溶胶液；增韧剂为经凝聚法制备出粒径分布均匀(<1mm)的丁苯橡胶粉末，是由45:55的苯乙烯和丁二烯单体在溶液中经催化共聚，然后经喷雾干燥加工而成的白色固体粉末。
制备方法包括以下步骤：称取G级水泥、复合加重剂、增韧剂、分散剂、淡水、纳米防窜剂、降失水剂、缓凝剂和消泡剂，将上述成分混合、搅拌，即制备得到页岩气固井用高密度防窜韧性水泥浆体系，密度为2.10g/cm3。
实施例3
一种页岩气固井用高密度防窜韧性水泥浆体系，由以下重量份的原料制备而成：G级水泥100份，复合加重剂93份，增韧剂3份，分散剂0.75份，淡水65.45份，纳米防窜剂1份，降失水剂5.5份，缓凝剂0.7份，消泡剂0.7份；降失水剂为丙烯胺-AMPS-咪唑三元共聚物(商品代号CG82L由荆州嘉华科技有限公司提供)；分散剂为环芳基磺酸盐甲醛缩合物(商品代号CF40L由荆州嘉华科技有限公司提供)；缓凝剂为木质素磺酸盐与有机膦酸盐的混合物(木质素磺酸盐与有机膦酸盐的质量比为1：3)；消泡剂为有机硅类消泡剂；复合加重剂是由2500目～3500目锰矿粉与250目～1200目铁矿粉按照质量比2:1的比例通过等离子高压雾化球形工艺制备而成，等离子高压雾化球形工艺的参数包括：功率为230kW，电压为380V，频率为50Hz，极限真空度为10Pa，保护气氛为N2，冷却水额定压力为0.3MPa，气源额定压力为0.6MPa，雾化充气压力≤0.5MPa；纳米防窜剂是将纳米级氧化铝微粉(600nm～1000nm)与0.25％的碳酸钠溶液按质量比1.22：1的比例利用“上超”牌超声波FS-600N按90％输出功率超声20min得到的液体溶胶液；增韧剂为经凝聚法制备出粒径分布均匀(<1mm)的丁苯橡胶粉末，是由45:55的苯乙烯和丁二烯单体在溶液中经催化共聚，然后经喷雾干燥加工而成的白色固体粉末。
制备方法包括以下步骤：称取G级水泥、复合加重剂、增韧剂、分散剂、淡水、纳米防窜剂、降失水剂、缓凝剂和消泡剂，将上述成分混合、搅拌，即制备得到页岩气固井用高密度防窜韧性水泥浆体系，密度为2.20g/cm3。
实施例4
一种页岩气固井用高密度防窜韧性水泥浆体系，由以下重量份的原料制备而成：G级水泥100份，复合加重剂127份，增韧剂3.2份，分散剂1.2份，淡水67份，纳米防窜剂1份，降失水剂5.6份，缓凝剂0.8份，消泡剂0.8份；降失水剂为丙烯胺-AMPS-咪唑三元共聚物(商品代号CG82L由荆州嘉华科技有限公司提供)；分散剂为多环芳基磺酸盐甲醛缩合物(商品代号CF40L由荆州嘉华科技有限公司提供)；缓凝剂为木质素磺酸盐与有机膦酸盐的混合物(木质素磺酸盐与有机膦酸盐的质量比为1：3)；消泡剂为有机硅类消泡剂；复合加重剂是由2500目～3500目锰矿粉与250目～1200目铁矿粉按照质量比2:1的比例通过等离子高压雾化球形工艺制备而成，等离子高压雾化球形工艺的参数包括：功率为230kW，电压为380V，频率为50Hz，极限真空度为10Pa，保护气氛为N2，冷却水额定压力为0.3MPa，气源额定压力为0.6MPa，雾化充气压力≤0.5MPa；纳米防窜剂是将纳米级氧化铝微粉(600nm～1000nm)与0.25％的碳酸钠溶液按质量比1.22：1的比例利用“上超”牌超声波FS-600N按90％输出功率超声20min得到的液体溶胶液；增韧剂为经凝聚法制备出粒径分布均匀(<1mm)的丁苯橡胶粉末，是由45:55的苯乙烯和丁二烯单体在溶液中经催化共聚，然后经喷雾干燥加工而成的白色固体粉末。
制备方法包括以下步骤：称取G级水泥、复合加重剂、增韧剂、分散剂、淡水、纳米防窜剂、降失水剂、缓凝剂和消泡剂，将上述成分混合、搅拌，即制备得到页岩气固井用高密度防窜韧性水泥浆体系，密度为2.30g/cm3。
实施例5
一种页岩气固井用高密度防窜韧性水泥浆体系，由以下重量份的原料制备而成：G级水泥100份，复合加重剂141份，增韧剂3.3份，分散剂1.2份，淡水66份，纳米防窜剂1份，降失水剂5.5份，缓凝剂0.8份，消泡剂0.8份；降失水剂为丙烯胺-AMPS-咪唑三元共聚物(商品代号CG82L由荆州嘉华科技有限公司提供)；分散剂为环芳基磺酸盐甲醛缩合物(商品代号CF40L由荆州嘉华科技有限公司提供)；缓凝剂为木质素磺酸盐与有机膦酸盐的混合物(木质素磺酸盐与有机膦酸盐的质量比为1：3)；消泡剂为有机硅类消泡剂；复合加重剂是由2500目～3500目锰矿粉与250目～1200目铁矿粉按照质量比2:1的比例通过等离子高压雾化球形工艺制备而成，等离子高压雾化球形工艺的参数包括：功率为230kW，电压为380V，频率为50Hz，极限真空度为10Pa，保护气氛为N2，冷却水额定压力为0.3MPa，气源额定压力为0.6MPa，雾化充气压力≤0.5MPa；纳米防窜剂是将纳米级氧化铝微粉(600nm～1000nm)与0.25％的碳酸钠溶液按质量比1.22：1的比例利用“上超”牌超声波FS-600N按90％输出功率超声20min得到的液体溶胶液；增韧剂为经凝聚法制备出粒径分布均匀(<1mm)的丁苯橡胶粉末，是由45:55的苯乙烯和丁二烯单体在溶液中经催化共聚，然后经喷雾干燥加工而成的白色固体粉末。
制备方法包括以下步骤：称取G级水泥、复合加重剂、增韧剂、分散剂、淡水、纳米防窜剂、降失水剂、缓凝剂和消泡剂，将上述成分混合、搅拌，即制备得到页岩气固井用高密度防窜韧性水泥浆体系，密度为2.40g/cm3。
对比例1
与实施例3相同，区别仅在于不添加纳米防窜剂。
对比例2
与实施例3相同，区别仅在于将复合加重剂替换为常规铁矿粉。
对制备的水泥浆体系的性能按照GB/T-19139-2012的内容进行测定；根据SY/T5336-2006的内容对部分实施例水泥石的渗透率进行测定。
制备的水泥浆体系的基本性能测试结果如表1所示。根据表1可以看出，制得的水泥浆体系的密度均调节在2.10～2.40g/cm3高密度体系，各项性能能够满足不同井底压力压页岩气固井的需要；与两个对比例比较，本发明的页岩气固井的高密度防窜韧性水泥浆体系的稳定性及抗压强度明显优于普通高密度韧性水泥浆。
表1水泥浆体系的基本性能测试结果
Figure BDA0003474848460000101
Figure BDA0003474848460000111
实施例2与对比例1～2的水泥石力学性能测试结果如表2所示。从表2可以看出，本发明制得的高密度防窜韧性水泥浆体系的起强度时间更短，利于防窜；形成的水泥石致密性更好，抗冲击性更强，抗形变能力更佳，更适合大型分段压裂施工对水泥石性能的要求。
表2水泥石力学性能
Figure BDA0003474848460000112
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种页岩气固井用高密度防窜韧性水泥浆体系，其特征在于，具体为以下质量份数的组分：
G级水泥100份，水46～68份，复合加重剂33～141份，纳米防窜剂1～1.5份，增韧剂2～3.5份，降失水剂4～6份，缓凝剂0.5～1份，分散剂0.5～1.5份，消泡剂0.5～1份，所述纳米防窜剂由包括以下步骤的方法制得：
将纳米级氧化铝与碳酸钠溶液超声混合；所述纳米级氧化铝与碳酸钠溶液的质量比为1.22：1，所述碳酸钠溶液的质量百分浓度为0.25%；所述复合加重剂由锰矿粉和铁矿粉通过等离子高压雾化球形工艺制备得到，所述锰矿粉的粒径为2500～3500目，所述铁矿粉的粒径为250～1200目。
2.根据权利要求1所述的页岩气固井用高密度防窜韧性水泥浆体系，其特征在于，具体为以下质量份数的组分：
G级水泥100份，水57～66份，复合加重剂69～127份，纳米防窜剂1份，增韧剂2.8～3.2份，降失水剂5.5份，缓凝剂0.6～0.8份，分散剂0.75～0.85份，消泡剂0.7～0.8份。
3.根据权利要求2所述的页岩气固井用高密度防窜韧性水泥浆体系，其特征在于，具体为以下质量份数的组分：
G级水泥100份，水62.45份，复合加重剂93份，纳米防窜剂1份，增韧剂3份，降失水剂5.5份，缓凝剂0.7份，分散剂0.75份，消泡剂0.7份。
4.根据权利要求1所述的页岩气固井用高密度防窜韧性水泥浆体系，其特征在于，所述纳米级氧化铝的粒径为600～1000nm。
5.根据权利要求1所述的页岩气固井用高密度防窜韧性水泥浆体系，其特征在于，所述锰矿粉和铁矿粉的质量比为2：1。
6.根据权利要求1所述的页岩气固井用高密度防窜韧性水泥浆体系，其特征在于，所述等离子高压雾化球形工艺的参数包括：功率为230kw，电压为380V，频率为50HZ，极限真空度为10Pa，保护气氛为N2或Ar，冷却水额定压力为0.3MPa，气源额定压力为0.6MPa，雾化充气压力≤0.5MPa。
7.权利要求1～6任一项所述的页岩气固井用高密度防窜韧性水泥浆体系的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将G级水泥、水、复合加重剂、纳米防窜剂、增韧剂、降失水剂、缓凝剂、分散剂和消泡剂混合，得到所述页岩气固井用高密度防窜韧性水泥浆体系。
8.权利要求1～6任一项所述的页岩气固井用高密度防窜韧性水泥浆体系或权利要求7所述的制备方法制得的页岩气固井用高密度防窜韧性水泥浆体系在页岩气固井高密度油基钻井液体系中的应用。
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