本发明属于油井水泥技术领域，具体涉及一种深层地热井低温段固井保温水泥浆及其制备方法。
背景技术：
固井就是将水泥浆注入井壁与套管之间的环空中的过程，其目的是为了层间封隔和支撑及保护套管，固井质量的好坏直接关系到油气井的寿命和资源的保护。因此必须充分考虑固井作业的各个环节，如：井眼准备、固井材料、固井工具及附件、固井工艺、固井装备和固井施工等。而固井材料作为层间封隔和保护套管目的的主要载体，一直是固井设计的重中之重的环节，也是固井领域研究的主要方面。
固井材料包括：基本水泥、混合水、外掺料和外加剂。基本水泥是一些可以发生水化反应并能够形成足够力学性能的胶凝材料；外掺料主要是用来提高或降低水泥浆的密度，改善水泥石的高温性能、渗透率、韧性等力学性能等的材料；外加剂则是可以改变水泥浆的凝结时间、流变性能、游离性能和提高水泥浆的防窜性能与保护油气层，并对水泥石的力学性能产生影响等材料。
经过多年研究和实践，已形成了一系列的水泥、外加剂和外掺料，并建立了可适用于各类井固井和各种钻井技术以及油田勘探开发需要的水泥浆体系，如：防水窜、防气窜、韧性、胶乳、高密度、泡沫、含盐、普通低密度、抗高温和高强度低密度水泥浆体系，水平井、调整井、地热井、浅气层井和深井固井水泥浆体系，小井眼钻井和欠平衡钻井配套的水泥浆体系，多功能钻井液和泥浆转化为水泥浆技术等。但随着新的钻井技术的不断出现，地热井、天然气、煤层气等资源的不断的被重视，要求的不断提高、深层的能源和难开采储量的开发，对固井的质量有了更高的要求。
用于深层地热井低温段固井的水泥浆在使用时有特殊的要求，例如，水泥浆在注井过程中要有一定的流动性和适合的密度；水泥浆注入地热井内，应较快凝结，并在短期内达到相当的强度；硬化后的水泥浆应有良好的稳定性、抗渗性、抗蚀性和保温性。但是目前的油井水泥还不能同时满足这些性能。
中国发明专利cn102352226a公开了一种低密度微膨胀早强防窜油井水泥浆，按照质量分数包括组分：油井水泥100份、中空玻璃微球5～65份、超细水泥5～25份，微硅5～20份，早强剂3～6份，膨胀剂3～8份，降失水剂4～10份，丁苯胶乳防窜剂8～20份，分散剂0.2～1份，消泡剂0.2～0.8份，余量为水。该水泥浆防窜性能好，但是保温性能差，不适合应用于深层地热井低温段固井。
技术实现要素：
为了解决现有油井水泥存在保温性能差的问题，本发明提供了一种深层地热井低温段固井保温水泥浆及其制备方法，该深层地热井低温段固井保温水泥浆具有很好的保温能力，且具有低密度、早强、低失水量、易泵注等优点。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
一种深层地热井低温段固井保温水泥浆，由以下重量百分比的原料制备而成：
优选地，上述深层地热井低温段固井保温水泥浆，由以下重量百分比的原料制备而成：油井水泥20.7％，油井超细水泥20.3％，二硒化钨5％，纳米二氧化硅3.1％，中空玻璃微球6.7％，早强剂1.4％，降失水剂1.2％，分散剂0.3％，玻璃棉纤维1.5％，硅酸盐7.3％，水32.5％。
优选地，上述硅酸盐包括活性硅酸钙与硅酸钠或活性硅酸钙与硅酸镁的混合物。
上述深层地热井低温段固井保温水泥浆的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：按顺序分别加入油井水泥、油井超细水泥、二硒化钨、纳米二氧化硅、中空玻璃微球、早强剂、降失水剂、分散剂和水，搅拌至混合均匀，得混合物；
步骤二：向步骤一所述的混合物中依次加入玻璃棉纤维和硅酸盐，搅拌至混合均匀，得该深层地热井低温段固井保温水泥浆。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明的深层地热井低温段固井保温水泥浆除了满足深层地热井低温段固井保温水泥浆体系低密度、低温早强的要求外，其保温能力特别突出，另外还具有低失水量、易泵注并且配制操作简单等优点，且其各项性能指标都完全满足现场固井要求，有助于缩短固井作业时间，同时降低成本。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
本实施例的深层地热井低温段固井保温水泥浆的设计构思：
首先通过实验测试油井水泥、活性硅酸钙、油井超细水泥、纳米二氧化硅、中空玻璃微球在不同粒径、不同质量比例时的抗压强度、静胶凝强度发展规律，并根据实验结果调整各组分粒径和质量比例大小，使体系抗压强度、静胶凝强度性能达到最优，得到深层低温固井保温水泥浆体系中水泥浆及各外掺料的基本组成。
然后，测试分析不同种类及比例的早强剂物质对水泥浆低温强度的影响，优选出提高抗压强度效果最优的早强剂物质及加量，同时该早强剂对水泥浆的流变性影响小、对水泥石长期抗压强度发展无副作用。
最后，通过筛选低温条件下对水泥水化影响副作用较小的分散剂、降失水剂等外加剂物质，并测试分析水泥浆流变性能、失水量和沉降稳定性等性能，优选出分散剂、降失水剂等外加剂物质种类及最优加量，从而最终形成深层地热井低温段固井保温水泥浆体系配方。
二硒化钨是世界上热传导率最低的材料，本实施例选用热传导率低的二硒化钨做原料之一，使深层地热井的低温段的热量不易散失，提高能量转换效率。玻璃棉纤维具有成型好、体积密度小、热导率彽、保温绝热、耐腐蚀、化学性能稳定等优点，加入水泥浆中，可以降低水泥浆的导热率、密度，提高水泥浆的稳定性。中空玻璃微球属于新型超轻质填充材料，可改善或决定材料的如下几个性质：密度(降低)、流动性、粘度(降低)、流变性质(增稠、不流挂)、磨砂效果、收缩(降低)、机械加工性(提高)、冲击强度、刚性、拉伸强度、抗弯强度、硬度、隔热保温性质。
实施例1：
本实施例的深层地热井低温段固井保温水泥浆，由以下重量百分比的原料制备而成：油井水泥20.7％，油井超细水泥20.3％，二硒化钨5％，纳米二氧化硅3.1％，中空玻璃微球6.7％，早强剂1.4％，降失水剂1.2％，分散剂0.3％，玻璃棉纤维1.5％，活性硅酸钙4.3％，硅酸钠3％，水32.5％。
该深层地热井低温段固井保温水泥浆的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：按顺序分别加入20.7％的油井水泥、20.3％的油井超细水泥、5％的二硒化钨、3.1％的纳米二氧化硅、6.7％的中空玻璃微球、1.4％的早强剂、1.2％的降失水剂、0.3％的分散剂和32.5％的水，搅拌至混合均匀，得混合物；
步骤二：向步骤一的混合物中依次加入1.5％的玻璃棉纤维、4.3％的活性硅酸钙和3％的硅酸钠，搅拌至混合均匀，得该深层地热井低温段固井保温水泥浆。
实施例2：
本实施例的深层地热井低温段固井保温水泥浆，由以下重量百分比的原料制备而成：油井水泥18％，油井超细水泥23％，二硒化钨5％，纳米二氧化硅3％，中空玻璃微球5％，早强剂3％，降失水剂1.6％，分散剂0.5％，玻璃棉纤维1.5％，活性硅酸钙5％，硅酸钠2％，水32.4％。
该深层地热井低温段固井保温水泥浆的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：按顺序分别加入18％的油井水泥、23％的油井超细水泥、5％的二硒化钨、3％的纳米二氧化硅、5％的中空玻璃微球、3％的早强剂、1.6％的降失水剂、0.5％的分散剂和32.4％的水，搅拌至混合均匀，得混合物；
步骤二：向步骤一的混合物中依次加入1.5％的玻璃棉纤维、5％的活性硅酸钙和2％的硅酸镁，搅拌至混合均匀，得该深层地热井低温段固井保温水泥浆。
实施例3：
本实施例的深层地热井低温段固井保温水泥浆，由以下重量百分比的原料制备而成：油井水泥15％，油井超细水泥25％，二硒化钨4％，纳米二氧化硅5％，中空玻璃微球4％，早强剂4％，降失水剂1％，分散剂0.6％，玻璃棉纤维1％，活性硅酸钙6％，硅酸钠4％，水30.4％。
该深层地热井低温段固井保温水泥浆的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：按顺序分别加入15％的油井水泥、25％的油井超细水泥、4％的二硒化钨、5％的纳米二氧化硅、4％的中空玻璃微球、4％的早强剂、1％的降失水剂、0.6％的分散剂和30.4％的水，搅拌至混合均匀，得混合物；
步骤二：向步骤一的混合物中依次加入1％的玻璃棉纤维、6％的活性硅酸钙和4％的硅酸镁，搅拌至混合均匀，得该深层地热井低温段固井保温水泥浆。
实施例4：
本实施例的深层地热井低温段固井保温水泥浆，由以下重量百分比的原料制备而成：油井水泥25％，油井超细水泥15％，二硒化钨7％，纳米二氧化硅2％，中空玻璃微球7％，早强剂1％，降失水剂2％，分散剂0.2％，玻璃棉纤维3％，活性硅酸钙4％，硅酸钠1％，水32.8％。
该深层地热井低温段固井保温水泥浆的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：按顺序分别加入25％的油井水泥、15％的油井超细水泥、7％的二硒化钨、2％的纳米二氧化硅、7％的中空玻璃微球、1％的早强剂、2％的降失水剂、0.2％的分散剂和32.8％的水，搅拌至混合均匀，得混合物；
步骤二：向步骤一的混合物中依次加入3％的玻璃棉纤维、4％的活性硅酸钙和1％的硅酸镁，搅拌至混合均匀，得该深层地热井低温段固井保温水泥浆。
实施例5：
本实施例的深层地热井低温段固井保温水泥浆，由以下重量百分比的原料制备而成：油井水泥20％，油井超细水泥20％，二硒化钨6％，纳米二氧化硅4％，中空玻璃微球5％，早强剂2％，降失水剂1.5％，分散剂0.5％，玻璃棉纤维2％，活性硅酸钙5％，硅酸钠3％，水31％。
该深层地热井低温段固井保温水泥浆的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：按顺序分别加入20％的油井水泥、20％的油井超细水泥、6％的二硒化钨、4％的纳米二氧化硅、5％的中空玻璃微球、2％的早强剂、1.5％的降失水剂、0.5％的分散剂和31％的水，搅拌至混合均匀，得混合物；
步骤二：向步骤一的混合物中依次加入2％的玻璃棉纤维、5％的活性硅酸钙和3％的硅酸镁，搅拌至混合均匀，得该深层地热井低温段固井保温水泥浆。
实施例1～实施例5的深层地热井低温段固井保温水泥浆的性能测定按照gb/t19139的相关规定执行，检测结果如表1。
由表1可知，实施例1～实施例5相比较，实施例1的抗压强度最大，抗压强度为16.9mpa，符合sy/t6544-2010标准要求；实施例1的初始稠度最小，初始稠度为7.0，且实施例1的稠化时间最长，稠化时为36min，符合sy/t6544-2010标准要求。由于该深层地热井低温段固井保温水泥浆的稠化时间较长，可以满足深层地热井低温段固井的需求。
表1深层地热井低温段固井保温水泥浆的性能检测结果
实施例1～实施例5的深层地热井低温段固井保温水泥浆的性能均符合中华人民共和国石油天然气行业标准sy/t6544-2010(油井水泥浆性能要求)，具有低温早强、低密度、低失水量、防窜，且稠化时间以及抗压强度也满足现场固井施工要求的低温固井水泥浆体系。该低温固井水泥浆体系特别适用于深井低温表层套管段的固井作业。随着我国加快地热资源的开采，本发明的低温固井水泥浆体系有着十分广阔的应用前景。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。