[發明專利]一種適用于二氧化碳驅油井的固井水泥漿及其應用

在審

• 申請號: 202110867037.4
• 申請日: 2021-07-29
• 公開（公告）號: CN115677282A
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 由慶;齊志剛;楊佳旭;馮德杰;張建國;胡晨輝;王磐;許爭鳴;紀東奇
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（北京）
• 主分類號: C04B28/02
• 分類號: C04B28/02;C09K8/467
• 代理公司: 北京開陽星知識產權代理有限公司 11710
• 代理人: 丁繼恩;要然

本發明涉及石油開采技術領域，具體公開了一種適用于二氧化碳驅油井的固井水泥漿。所述固井水泥漿由以下物質組成:主劑為粒徑8.3?10.5nm的超小尺寸納米材料，含量為0.1?0.4wt％；助劑為聚羧酸類液體降失水劑PC?G80L含量為4wt％；G級油井水泥含量為63％?69％；其余為水。本發明提供的固井水泥漿，流動度＞21cm，濾失量＜50mL/30min，滿足固井工程要求，水泥石孔滲與空白水泥石對比下降明顯，水泥石抗壓抗拉強度與空白水泥石對比上升明顯，極大地提高了水泥石抗二氧化碳腐蝕能力。不僅如此，該種水泥漿體系，可滿足40?100℃的中高溫儲層在進行二氧化碳驅油井的固井和完井作業要求，環境友好，對設備要求低，工藝簡單，可大幅降低油井后續維護作業成本，提高經濟效益。

技術領域

本發明涉及石油開采技術領域，尤其涉及一種適用于二氧化碳驅油井的固井水泥漿。

背景技術

目前，世界上大部分油田仍采用注水開發，面臨著需要進一步提高采收率和水資源缺乏的問題。對此，國內外近年來大力開展二氧化碳驅油提高采收率技術的研發和應用。把二氧化碳注入油層中可以提高原油采收率，這是由于二氧化碳是一種在油和水中溶解度都很高的氣體，當它大量溶解于原油中時，可以使原油體積膨脹，黏度下降，還可以降低油水間的界面張力。與其他驅油技術相比，二氧化碳驅油具有適用范圍大、驅油成本低、采收率提高顯著等優點。

然而，二氧化碳在濕相環境中會與水泥石發生化學反應，改變水泥石本體以及微裂縫的微觀結構和宏觀性質，從而影響固井兩個膠結面、水泥環本體強度。水泥環完整性被破壞會降低油氣井生產壽命并直接影響后期油氣開采，甚至出現環空竄流現象并造成災難性的后果。因此，水泥環微裂縫已成為亟待解決的問題，關系到油氣井產能、生產壽命和生產安全。

發明內容

為了解決現有技術中存在的問題，本發明的目的是提供一種適用于二氧化碳驅油井的固井水泥漿及其制備方法。通過合成并添加抗二氧化碳腐蝕的物質來大幅度提高水泥石的抗腐蝕能力。

為了實現本發明目的，本發明的技術方案如下：

第一方面，本發明提供了一種適用于二氧化碳驅油井的固井水泥漿體系，由以下物質組成:粒徑為8.3-10.5nm的超小尺寸納米材料0.1-0.4wt％，聚羧酸類液體降失水劑PC-G80L 4wt％；G級油井水泥含量為63％-69％；其余為水。

其中，所述超小尺寸納米材料的制備方法為：采用水熱合成法，以氨丙基三甲氧基硅烷為硅源，添加檸檬酸三鈉，于200℃條件下在高壓反應釜中水熱合成120min得到，檸檬酸三鈉和氨丙基三甲基氧硅烷的質量比為2:10。

作為優選，所述固井水泥漿的水灰比為0.4～0.5，更優選為0.44，所述水為自來水，所述水泥為G級油井水泥。

進一步地，所述固井水泥漿的制備方法為：向水中加入超小尺寸納米材料、降失水劑PC-G80L，再加入G級油井水泥充分混合攪拌，即得。

本發明所提供的適用于二氧化碳驅油井的固井水泥漿，流動度21cm，靜態濾失量50mL/30min，稠化時間190min，80℃水浴養護21d后，水泥石抗壓強度45MPa，抗拉強度3MPa，滲透率0.015mD。

第二方面，本發明提供了所述固井水泥漿在提高固井作業中固井質量方面的應用。

所適用的固井作業溫度為40-100℃。

作為優選，超小尺寸納米材料含量為0.4wt％的所述固井水泥漿，適用于90～100℃的固井作業溫度；

超小尺寸納米材料含量為0.3wt％的所述固井水泥漿，適用于70～90℃的固井作業溫度；

超小尺寸納米材料含量為0.2wt％的所述固井水泥漿，適用于50～70℃的固井作業溫度；