[發明專利]一種過飽和氯化鈉固井水泥漿體系

有效

• 申請號: 201210018268.9
• 申請日: 2012-01-20
• 公開（公告）號: CN102585788A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 許明標;葉斯秋;許亮斌;王曉亮;靳芝芝;張敏;易津津
• 申請（專利權）人: 長江大學
• 主分類號: C09K8/467
• 分類號: C09K8/467
• 代理公司: 荊州市亞德專利事務所 42216
• 代理人: 陳德斌

技術領域

本發明涉及一種過飽和氯化鈉固井水泥漿體系，屬石油鉆井固井用水泥漿技術領域。

背景技術

采用厚壁套管+水泥漿組合固井，是石油鉆井必須的、常規的固井手段。在鹽膏層特別是深井鹽膏層、巨厚鹽膏層等復雜井段進行固井作業時，使用常規水泥漿存在如下問題：其一是在注水泥階段，由于濃差效應，地層中的鹽溶解于水泥漿中會使水泥漿增稠或膠凝，同時，鹽層溶解會擴大井眼，造成井壁不規則，影響鉆井作業；其二是在水泥漿硬化階段，地層鹽份的持續溶解，既影響水泥漿的硬化速率，又影響其硬化后的強度，且在水泥環與鹽膏層間也將形成溶解性裂縫，可能為地下的油氣水上竄提供通道；其三是由于鹽溶解現象是持續發生的，常規水泥漿形成的水泥石強度低，與地層膠結的質量較差，不能夠有效的抵御因鹽層地層的蠕變而引起的外擠力導致厚壁套管變形，無法進行以后的井下作業，甚至發生厚壁套管被錯斷或擠毀，縮短油氣井的使用壽命。其四是常規水泥漿形成的水泥石不具備防腐蝕能力，當地層水中的電解質與水泥石中的離子發生離子交換時，首先腐蝕水泥石，進而腐蝕厚壁套管，嚴重時下部的厚壁套管和水泥石會被完全腐蝕掉。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種具有優異的抗鹽污和抗鈣侵能力，具有較高強度和膠結性能，能有效避免對厚壁套管的侵蝕，延長油氣井使用壽命；保證復雜鹽膏層井段套管地層的有效封固，固井效果好，使用方便；解決常規水泥漿在復雜鹽膏層施工時不耐腐蝕、膠結性能差、膠凝強度發展緩慢、早期強度低、不能有效抵御因鹽層地層蠕變引起的外擠力導致厚壁套管變形問題的過飽和氯化鈉固井水泥漿體系。

本發明是通過如下的技術方案來實現上述目的的：

一種過飽和氯化鈉固井水泥漿體系，其特征在于：它由下列重量份的原料構成：

高抗硫G級硅酸鹽水泥?????????????100份

加重劑???????????????????????????0～200份

抗鹽降失水劑?????????????????????7～15份

防腐劑???????????????????????????6～15份

緩凝劑???????????????????????????0.5～2份

淡水?????????????????????????????38～60份

氯化鈉???????????????????????????38～40份

增強防竄劑???????????????????????0.2～1份

膨脹劑???????????????????????????0.25～1份。

所述的抗鹽降失水劑為：N，N-二甲基丙烯酰胺（NNDMA）、丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AA/AMPS類聚合物)、丙烯酰胺/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AM/AMPS類聚合物）中的一種，聚合物的相對分子量在10萬～250萬。

所述的加重劑為赤鐵礦粉，其主要成分為Fe₂O₃，其粒徑范圍為1200目至200目，其密度為4.8～5.1?g/cm³。

所述的防腐劑為200nm超細高活性二氧化硅（SiO₂）微粒與水按1:1的比例混合形成的懸濁液。

所述的緩凝劑為葡糖糖酸鈉，葡庚糖酸鈉，酒石酸鉀鈉，硼酸，有機磷酸鹽中的一種。

所述的增強防竄劑為三乙醇胺、二乙醇胺、三異丙醇胺中的一種與氯化鉀按10比1的比例混合而成的混合物。

所述的膨脹劑是高活性氧化鎂、氧化鈣、氧化鐵、氧化鋅中的一種或幾種與鐵金屬或鋁金屬顆粒的混合物，鐵金屬顆?；蜾X金屬顆粒的混入量均在1%以下；氧化物可以是任意兩種混合也可以是多種混合，混配比例根據膨脹需要任意調節。

本發明與現有技術相比的有益效果在于：

該過飽和氯化鈉固井水泥漿體系以高抗硫G級硅酸鹽水泥為基礎，利用過飽和溶液性質的不穩定性及具有介穩狀態的性質，按配比加入抗鹽降失水劑、緩凝劑、增強防竄劑、膨脹劑、加重劑、淡水、氯化鈉，使該過飽和氯化鈉固井水泥漿體系具有以下優點：

（1）具有良好的抗鹽污和抗鈣侵能力；

（2）克服了過飽和鹽水水泥漿稠化時間難以控制的缺點，稠化時間可以根據需要任意調節，且溫度變化對稠化時間的影響呈線性規律變化；