本發明涉及油氣井固井領域，具體涉及一種抗高溫水泥強度穩定材料及其在抑制油井水泥強度衰退中的應用和一種油井固井水泥漿體系。

背景技術：

1、水泥環密封完整性是井筒完整性的重要組成部分，是油氣資源安全、高效開發的前提和基礎。隨著我國油氣資源勘探不斷向非常規、深層、超深層、特深層等方向發展，鉆遇復雜地層的情況越來越多，地層溫度和壓力越來越高，高溫對井筒密封完整性帶來了巨大挑戰。

2、硅酸鹽水泥環是一種脆性物質，不耐高溫，當溫度達到110-120℃時便會產生強度下降，通常可以通過添加石英砂抑制強度衰退，一方面，石英砂雖然是火山灰材料，但其本身不具備水硬特性，加入之后會降低水泥環/水泥石的初始強度，且加量越高強度越低；另一方面，隨著溫度的升高(超過180℃)，石英砂對高溫下水泥環強度衰退抑制作用大幅減弱，隨著時間推移，水泥環內部結構和膠結面持續劣化，孔隙度、滲透率提高，導致井筒密封完整性失效。

3、因此，亟需一種適用于深層、超深層、特深層、干熱巖等油氣井地層高溫環境的抑制水泥石強度衰退的材料。

技術實現思路

1、本發明的目的是為了克服現有技術存在的油井水泥抗高溫強度衰退材料對高溫下水泥環強度衰退抑制作用仍較差的問題，提供一種水泥強度穩定材料及其應用和一種油井固井水泥漿體系，該水泥強度穩定材料能夠使水泥石早期強度、中期強度和晚期強度都得到提高。

2、為了實現上述目的，本發明第一方面提供一種水泥強度穩定材料，其中，所述水泥強度穩定材料包括高嶺土、第一煅燒后高嶺土和第二煅燒后高嶺土；其中，

3、所述水泥強度穩定材料中，所述高嶺土、所述第一煅燒后高嶺土和所述第二煅燒后高嶺土的重量比為(2-6)：(1-5)：(2-6)；

4、所述第一煅燒后高嶺土由高嶺土經第一煅燒制得，所述第一煅燒的溫度為650-850℃；

5、所述第二煅燒后高嶺土由高嶺土經第二煅燒制得，所述第二煅燒的溫度為1050-1350℃。

6、本發明第二方面提供一種油井固井水泥漿體系，其中，所述水泥漿體系包括：油井水泥和本發明提供的水泥強度穩定材料；其中，

7、以所述油井水泥的重量為100份計，所述水泥漿體系中水泥強度穩定材料的重量含量為40-100份。

8、本發明第三方面提供一種本發明提供的水泥強度穩定材料在抑制油井水泥強度衰退中的應用。

9、通過上述技術方案，本發明的有益效果為：

10、本發明的抗高溫水泥強度穩定材料中的高嶺土、第一煅燒后高嶺土和第二煅燒后高嶺土具有不同的活性，可以作用于水泥水化的早期、中期和晚期，從而保持水泥石較高的早期強度和強度的持續穩定增長，可以保持水泥石在180-250℃高溫下長期強度不衰退，適用于深層、超深層、特深層、干熱巖等油氣井地層高溫環境。

11、本發明的抗高溫水泥強度穩定材料無需與石英砂復配，單獨使用即可抑制水泥石早期和長期強度衰退，消除了石英砂對水泥石早期強度、孔喉結構和水泥漿漿體穩定性等的不利影響。

12、本發明的抗高溫水泥強度穩定材料制備方法簡單，無需進行水熱反應、酸堿改性等操作，高溫煅燒后直接混合攪拌即可。

技術特征：

1.一種水泥強度穩定材料，其特征在于，所述水泥強度穩定材料包括高嶺土、第一煅燒后高嶺土和第二煅燒后高嶺土；其中，

2.根據權利要求1所述的水泥強度穩定材料，其特征在于，所述第一煅燒包括在650-850℃下維持1h以上。

3.根據權利要求1或2所述的水泥強度穩定材料，其特征在于，所述第二煅燒包括在1050-1350℃下維持1h以上。

4.根據權利要求1-3中任意一項所述的水泥強度穩定材料，其特征在于，所述高嶺土中al2o3的含量大于等于30wt％，優選為35-45wt％；sio2的含量大于等于45％，優選為50-60wt％。

5.根據權利要求2所述的水泥強度穩定材料，其特征在于，所述第一煅燒還包括：以大于等于0.5℃/min的速率升溫至維持溫度。

6.根據權利要求3所述的水泥強度穩定材料，其特征在于，所述第二煅燒還包括：以大于等于0.5℃/min的速率升溫至維持溫度。

7.根據權利要求1-6中任意一項所述的水泥強度穩定材料，其特征在于，所述高嶺土的平均粒徑為30-70μm，優選為40-50μm。

8.一種油井固井水泥漿體系，其特征在于，所述水泥漿體系包括：油井水泥和權利要求1-8中任意一項所述的水泥強度穩定材料；其中，

9.根據權利要求8所述的水泥漿體系，其特征在于，以所述油井水泥的重量為100份計，所述水泥漿體系還包括4-10重量份的降失水劑；

10.一種權利要求1-7中任意一項所述的水泥強度穩定材料在抑制油井水泥強度衰退中的應用，優選為在溫度為180-250℃的條件下的應用。

技術總結
本發明涉及油氣井固井領域，公開了抗高溫水泥強度穩定材料及其應用和油井固井水泥漿體系。抗高溫水泥強度穩定材料包括高嶺土、第一煅燒后高嶺土和第二煅燒后高嶺土；其中，所述水泥強度穩定材料中，所述高嶺土、所述第一煅燒后高嶺土和所述第二煅燒后高嶺土的重量比為(2?6)：(1?5)：(2?6)；所述第一煅燒后高嶺土由高嶺土經第一煅燒制得，所述第一煅燒的溫度為650?850℃；所述第二煅燒后高嶺土由高嶺土經第二煅燒制得，所述第二煅燒的溫度為1050?1350℃。該抗高溫水泥強度穩定材料能夠保持水泥石較高的早期強度和強度的持續穩定增長。

技術研發人員：李小江,魏浩光,肖京男,周仕明,楊紅岐,劉飛
受保護的技術使用者：中國石油化工股份有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/24