[發明專利]固井水泥漿外加劑及其制備和應用方法

有效

• 申請號: 201110326575.9
• 申請日: 2011-10-25
• 公開（公告）號: CN103074043A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 彭志剛;王紹先;陳大鈞;王毅;齊志剛;曹會蓮;馮茜;魏緒偉;苗勇;張建國;高輝
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石化集團勝利石油管理局鉆井工藝研究院
• 主分類號: C09K8/467
• 分類號: C09K8/467
• 代理公司: 東營雙橋專利代理有限責任公司 37107
• 代理人: 侯華頌

技術領域

本發明涉及油田化工助劑領域中的一種遇水自愈合的固井水泥漿外加劑，以及該外加劑的制備方法和應用方法。

背景技術

水泥漿對油氣井層間封隔的能力是固井質量和油田壽命的重要指標。即使水泥環封隔的層位合適，最初能夠提供一個完全的層位封隔，但在后續鉆井或油氣生產過程中，如起下鉆、水泥石收縮、射孔、憋壓、壓裂、酸化、修井、地層蠕動等因素可能導致環空水泥環產生裂縫或微環隙，發生層間竄流現象，造成油氣資源不可挽回的流失與浪費，并且對地下環境也構成巨大威脅。而后期補注水泥、擠水泥或二次固井將耗費大量資金，而且這些措施安全風險極大。因此，在固井后由于各類原因水泥環產生裂縫的修復亟待解決。

發明內容

本發明的目的是解決現有技術中存在的問題，提供的一種遇水自愈合的固井水泥漿外加劑，以及該外加劑的制備方法和應用方法，以此解決固井水泥微裂縫自我修復的問題，廣泛適用于油井固井。

本發明的技術方案包括：

固井水泥漿外加劑，含有以下重量百分比組分：①改性酚醛樹脂?35~65%，②碳酸鈣?3~35%，③活性二氧化硅?5~25%，④烷基硅烷?2~15%。

固井水泥漿外加劑的優選方案是各組分的重量百分比為：①改性酚醛樹脂?35~60%，②碳酸鈣?5~30%，③活性二氧化硅?5~20%，④烷基硅烷?3~12%。

本發明的技術方案還包括前述固井水泥漿外加劑的制備方法是：首先改性酚醛樹脂的制備，甲醛和苯酚摩爾比為3:1，尿素加入量為總量的10%；合成方法是將甲醛在80-95℃養護下，先期加入少量的苯酚和尿素，用NaOH調節pH值為7.5-8.5，冷凝回流1-2小時，然后冷卻至80℃，再次加入剩余的苯酚和尿素，用NaOH調節pH值為9.0～9.5，回流2-3小時后干燥粉碎得改性酚醛樹脂；將制得的改性酚醛樹脂和其它組分按照所述比例混合均勻后，制得遇水自愈合的油井水泥外加劑。

前述固井水泥漿外加劑的制備方法的優先方案是：在改性酚醛樹脂的制備過程中，先期加入苯酚和尿素的量為按各自量的20-30%，改性酚醛樹脂和其它組分混合過程是在雙螺旋混合機中混拌至少2小時。

依照前述固井水泥漿外加劑的應用方法是：以固井用水泥漿中水泥含量為100重量份數計，將1~10份所述的油井水泥外加劑加入固井水泥漿，混合均勻。

依照前述固井水泥漿外加劑的制備方法制備的固井水泥漿外加劑的應用方法是：以固井用水泥漿中水泥含量為100重量份數計，將2~8份所述的油井水泥外加劑加入固井水泥漿，混合均勻。

以上所述固井水泥漿是現有技術中常用的一些固井用水泥漿體系。通常還包含以下組分：水泥100重量份數；分散劑2~4份；降失水劑1~3份；緩凝劑0.5~1.5份。其中水泥為通常固井水泥，所述的分散劑、降失水劑、緩凝劑均為固井水泥漿體系的常用助劑，均可市售而得。

本發明所述的遇水自愈合的油井水泥外加劑，加入固井水泥漿體系后能夠遇水自愈合水泥環因各類因素產生的裂縫或微環隙，可以提高水泥環的抗壓強度，降低水泥環的滲透率。經試用后檢測：（1）水泥石24h抗壓強度≥20MPa；(2)水泥石壓裂后，在70℃養護箱中養護8周后，水泥石抗壓強度≥23MPa；(3)水泥石人工造縫后，養護前，水泥石滲透率≥100μm²，在70℃養護箱中養護8周后，水泥石滲透率≤1.0μm²；(4)加入遇水自愈合的油井水泥外加劑后的固井水泥漿體系流變性能符合固井施工設計標準，達到工程要求。

附圖說明

圖1為比較例1的掃描電子顯微鏡（SEM）照片；?

圖2為實施例7的掃描電子顯微鏡（SEM）照片。

具體實施方式

下面結合實施例，進一步說明本發明。

本發明所述的遇水自愈合的油井水泥外加劑的自愈合能力評價方法包含以下步驟：

(1)按API標準10制備水泥漿倒入模具中，放置于養護箱中養護24小時，取出脫模；

(2)將已制備好并編號的水泥試塊（水泥石）進行人工造縫后，放回原模具中，放置于養護箱中；

(3)升溫至試驗溫度，試驗時間可根據要求調整，一般為58天。

(4)實驗結束，進行水泥試塊的愈合能力測試。

上述步驟（4）中的愈合能力測試內容包括：水泥石抗壓強度、水泥石滲透率恢復情況等。為了說明問題，一般要把加入遇水自愈合的油井水泥外加劑的固井水泥試樣和在相同條件下未加入遇水自愈合的油井水泥外加劑的固井水泥試樣進行比較。