[發明專利]一種干熱巖固井用耐高溫水泥漿體系

在審

• 申請號: 202010953231.X
• 申請日: 2020-09-11
• 公開（公告）號: CN114163172A
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 劉仍光;曾敏;劉奎;劉飛;張林海;陸沛青
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油工程技術研究院
• 主分類號: C04B28/00
• 分類號: C04B28/00;C09K8/46;C09K8/467;C09K8/487
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;卑瑩

本發明涉及一種水泥漿體系，包括油井水泥、強度穩定料與礦物摻合料的水泥漿體系基底；以及與降濾失劑、分散劑、緩凝劑中的一種或幾種和水制得。本發明的水泥漿體系，具有體系穩定性好、濾失水量低、稠化時間可調的優點。形成的硬化水泥石具有高溫下抗強度衰退，在具有高溫環境的干熱巖資源開發領域具有良好的應用前景。

技術領域

本發明涉及油氣井固井領域，具體涉及一種耐高溫水泥漿體系。

背景技術

干熱巖也稱工程型地熱系統，一般溫度大于200℃，埋深數千米，內部不存在流體或僅有少量地下流體的高溫巖體。開發干熱巖資源的原理是從地表往干熱巖中打一口注入井，封閉井孔后向井中高壓注入溫度較低的水，注入的水沿著裂隙運動并與周邊的巖石發生熱交換，產生了溫度高達200-300℃的高溫高壓水或水汽混合物。從貫通人工熱儲構造的生產井中提取高溫蒸汽，用于地熱發電和綜合利用。利用之后的溫水又通過注入井回灌到干熱巖中，從而達到循環利用的目的。干熱巖不僅是清潔環保資源，而且可以循環利用，具有巨大的發展潛力，

近年來，我國開始開展干熱巖的勘探和開發利用。干熱巖所處溫度高，普遍超過200℃。為了防止普通油井水泥石在高溫下發生強度衰退，通常情況下在水泥漿中摻入一定量的硅粉，通過降低水化產物C-S-H凝膠的Ca/Si比，以保持水泥石強度穩定。但超過一定的溫度后，一般情況下是180℃，即使摻入大量的硅粉也不能阻止水泥石長期時發生強度衰退，造成環空密封失效問題。因此，對固井水泥石在高溫下的力學性能提出了更加嚴格的要求，在高溫下具備良好的強度，且保持長期的抗強度衰退性能。另外，水泥的生產，消耗大量的黏土、巖石等資料和能源，釋放大量的CO₂等有害氣體，污染環境。因此，在更高溫時，通過摻入硅粉已不能滿足水泥石抗強度衰退的要求。

因此，急需開發一種干熱巖固井用耐超高溫的水泥漿體系，具有高溫下抗強度衰退，同時可節約水泥，保護環境。

發明內容

為解決現有技術存在的問題，本發明第一方面提供了一種水泥漿體系基底，包括油井水泥、強度穩定料與礦物摻合料；本發明第二方面提供了一種水泥漿體系，由本發明的水泥漿體系基底、以及降濾失劑、分散劑、緩凝劑中的一種或幾種；與水制得。本發明配制的水泥漿體系硬化后，可以防止了水泥石在超高溫下的強度衰退，滿足干熱巖固井的應用，而且大幅節約水泥用量。

即本發明的主要目的在于提供了一種水泥漿體系基底，包括油井水泥、強度穩定料與礦物摻合料，其中，所述強度穩定料的主要化學成分包括SiO₂和Al₂O₃，所述礦物摻合料的主要化學成分包括SiO₂和CaO以及任選地Al₂O₃、MgO和Fe₂O₃。

根據本發明的一些實施方式，所述強度穩定料包括以下組分：以強度穩定料總重計，SiO₂為40-60％重量，Al₂O₃為30-50％重量。

根據本發明的一些實施方式，所述礦物摻合料包括以下組分：以礦物摻合料總重計，SiO₂為20-40％，CaO為20-40％，Al₂O₃為5-20％，MgO為1-10％，以及任選地，Fe₂O₃為0.1-1％。

根據本發明的一些實施方式，所述強度穩定料和礦物摻合料的質量比為1:(0.3-1.5)，優選為1:(0.5-1)。

根據本發明的一些實施方式，在所述水泥漿體系基底中，以油井水泥、強度穩定料與礦物摻合料的總重計，所述油井水泥的含量為10-40％重量，優選為15-30％重量。

本發明的另一目的為提供一種水泥漿體系，包括由如上所述的水泥漿體系基底，以及降濾失劑、分散劑、緩凝劑中的一種或幾種；與水制得。