绝热水泥浆体系的制作方法

本发明属于石油天然气固井，具体涉及一种绝热水泥浆体系。

背景技术：

1、目前国内外页岩油开发主要指高成熟度页岩油，而据地质勘探结果显示，岩层中存在大量中低成熟油页岩，只有通过高温加热(300℃左右)才能将页岩中滞留液态烃和未转化的干酪根热解转换为液态烃。中低成熟度页岩油潜力巨大，其开发需要岩层加热至300℃左右，才能进行地下原位转化，且外部流体不能与岩层接触，否则可能产生有毒有害物质。因此，找到一种长期、稳定、经济的加热系统成为地下转化的核心技术，因此其加热方式和途径，已成为钻井开发人员的研究和攻关方向。调研发现，地面热蒸汽的温度可以达到550℃-600℃，热源稳定可靠，地面可控，易于建立井下循环和热量转化，且可实现不与岩层接触。但只有上部井段的热损耗足够低时这种加热方式才具有经济可行性。而常规水泥石导热系数0.3w/m·k，达不到绝热材料导热系数0.2w/m·k的指标。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种绝热水泥浆体系，该绝热水泥浆体系固化形成的水泥石具有良好的绝热性，能够显著降低套管外普通水泥环的能量损耗。

2、本发明所采用的技术方案是，绝热水泥浆体系，包括干料和水，其中干料按质量百分比由以下组分组成：耐高温水泥为75％-80％、密度调节剂为0-5％、绝热剂为18％-19.8％、促凝剂为0.1％-1％、降失水剂为0.1％-1％，以上组分质量百分比之和为100％。

3、本发明的特征还在于，

4、水灰比为0.44。

5、耐高温水泥为纯铝酸钙水泥。

6、密度调节剂为耐高温空心玻璃漂珠。

7、绝热剂按质量百分比由以下组分组成：粉煤灰漂珠为60％、石棉粉为20％、聚酯气凝胶纤维(丝状)为20％，以上组分质量百分比之和为100％。

8、促凝剂由cacl2及na2s04按照质量比1:1混合得到。

9、降失水剂为聚丙烯酰胺。

10、本发明的有益效果是：

11、(1)本发明绝热水泥浆体系固化形成的水泥石性能稳定，抗腐蚀性能良好，具有耐高温高压特性。

12、(2)本发明绝热水泥浆体系固化形成的水泥石具有良好的绝热性，不仅可以满足现场要求还可以显著降低套管外水泥环的能量损耗，其导热系数达0.19w/m·k，达到绝热材料的指标，可广泛用于中低成熟度页岩油资源开发的水平井上部井段固井；在保证常规耐高温水泥浆性能的条件下在配方中添加本发明绝热水泥浆体系材料，能够达到绝热材料的指标。

13、(3)本发明绝热水泥浆体系适用于作为页岩油原位转化开发上部固井的耐高温水泥浆体系配方。

14、具体实施方式如下：

15、下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。

16、本发明提供一种绝热水泥浆体系，包括干料和水，其中干料按质量百分比由以下组分组成：耐高温水泥为75％-80％、密度调节剂为0-5％、绝热剂为18％-19.8％、促凝剂为0.1％-1％、降失水剂为0.1％-1％，以上组分质量百分比之和为100％。

17、其中，水灰比为0.44。

18、耐高温水泥为纯铝酸钙水泥。

19、密度调节剂为耐高温空心玻璃漂珠。

20、绝热剂按质量百分比由以下组分组成：粉煤灰漂珠为60％、石棉粉为20％、聚酯气凝胶纤维(丝状)为20％，以上组分质量百分比之和为100％。

21、粉煤灰漂珠粒径大小为200目。

22、促凝剂由cacl2及na2s04按照质量比1:1混合得到。

23、降失水剂为聚丙烯酰胺。

24、绝热水泥浆的制备方法：将耐高温水泥、密度调节剂、绝热剂、促凝剂及降失水剂混合均匀，将混合均匀的干料再与水混合搅拌均匀，其中水灰比为0.44。

25、实施例1

26、绝热水泥浆体系配方及水泥浆性能试验

27、

28、实施例1的绝热水泥浆固化形成的水泥石后的性能

29、 参数 数据 500℃时抗压 30.9mpa 热膨胀系数 <![cdata[6e^-6/℃]]> 导热系数(w/m·k) 0.19 1％盐酸腐蚀试验 无腐蚀

30、实施例2

31、绝热水泥浆体系配方及水泥浆性能试验

32、

33、实施例2的绝热水泥浆固化形成的水泥石后的性能

34、 参数 数据 500℃时抗压 31mpa 热膨胀系数 <![cdata[6e^-6/℃]]> 导热系数(w/m·k) 0.19 1％盐酸腐蚀试验 无腐蚀

35、实施例3

36、绝热水泥浆体系配方及水泥浆性能试验

37、

38、实施例3的绝热水泥浆固化形成的水泥石后的性能

39、 参数 数据 500℃时抗压 31mpa 热膨胀系数 <![cdata[6e^-6/℃]]> 导热系数(w/m·k) 0.19 1％盐酸腐蚀试验 无腐蚀

40、实施例4

41、绝热水泥浆体系配方及水泥浆性能试验

42、

43、实施例4的绝热水泥浆固化形成的水泥石后的性能

44、 参数 数据 500℃时抗压 31mpa 热膨胀系数 <![cdata[6e^-6/℃]]> 导热系数(w/m·k) 0.19 1％盐酸腐蚀试验 无腐蚀

45、实施例5

46、绝热水泥浆体系配方及水泥浆性能试验

47、

48、实施例5的绝热水泥浆固化形成的水泥石后的性能

49、 参数 数据 500℃时抗压 45mpa 热膨胀系数 <![cdata[6e^-6/℃]]> 导热系数(w/m·k) 0.19 1％盐酸腐蚀试验 无腐蚀

50、实施例6

51、绝热水泥浆体系配方及水泥浆性能试验

52、

53、实施例6的绝热水泥浆固化形成的水泥石后的性能

54、 参数 数据 500℃时抗压 45mpa 热膨胀系数 <![cdata[6e^-6/℃<!-- 5 -->]]> 导热系数(w/m·k) 0.19 1％盐酸腐蚀试验 无腐蚀

55、由此可见，本发明绝热水泥浆体系固化形成的水泥石具有良好的绝热性，不仅可以满足现场要求还可以显著降低套管外水泥环的能量损耗，其导热系数达0.19w/m·k，达到绝热材料的指标；绝热水泥浆体系固化形成的水泥石具有耐高温高压特性，性能稳定，抗腐蚀性能良好。