[發(fā)明專利]一種凝膠固化液及其制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310144288.5
• 申請(qǐng)日: 2013-04-24
• 公開（公告）號(hào): CN103242813A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙德喜;劉景麗;王野;任路;王菁;任強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油集團(tuán)渤海鉆探工程有限公司
• 主分類號(hào): C09K8/46
• 分類號(hào): C09K8/46
• 代理公司: 天津才智專利商標(biāo)代理有限公司 12108
• 代理人: 陳昌娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于石油、煤層氣工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種凝膠固化液及其制備方法。?

背景技術(shù)

在石油天然氣勘探開發(fā)鉆井中，在井眼中下入套管并在套管與井眼的環(huán)空間注入水泥，這一過程叫做固井。套管和水泥環(huán)之間的膠結(jié)面稱為固井一界面，而水泥環(huán)與地層之間的膠結(jié)面稱為固井二界面。現(xiàn)在為了解決固井二界面失效問題，通常采用的方法是開發(fā)新型水泥添加劑改善水泥的性能，以提高固井二界面的膠結(jié)能力。但是由于水泥漿和鉆井液泥餅不能實(shí)現(xiàn)整體固化，并且常規(guī)水泥漿在固化時(shí)易發(fā)生體積收縮，使水泥與泥餅之間形成微環(huán)隙、裂縫，給地層流體提供了竄流通道，導(dǎo)致固井質(zhì)量下降。?

另外在常規(guī)水泥漿體系中，井壁殘留的鉆井液自身不能固化，鉆井液泥餅與水泥漿不能整體固化膠結(jié)在一起，導(dǎo)致固井二界面失效，這是常規(guī)固井中“大肚子”井眼和“糖葫蘆”井眼出現(xiàn)的主要原因。而堵漏堵水方面，目前所用的堵漏劑和堵水劑普遍封堵強(qiáng)度不高，成功率低，有效期短。?

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種可有效提高固井二界面膠結(jié)質(zhì)量的凝膠固化液，它與水泥漿、鉆井液均有良好的相容性。?

本發(fā)明提供的凝膠固化液，由以下重量份的組分制備而成：?

水????????100份?

高爐礦渣????40～60份?

激活劑??????1～3份?

調(diào)節(jié)劑??????3～6份。?

其中，高爐礦渣活性較大，目數(shù)在600～1000之間，比重一般不小于1.6。?

激活劑是NaOH和Na₂CO₃的混合物，其中NaOH占激活劑總質(zhì)量的80%～93%。?

調(diào)節(jié)劑是磺化酚醛樹脂、羧甲基纖維素、羧乙基纖維素中的一種或任意比率的其中兩種物質(zhì)的混合物。?

本發(fā)明所述的凝膠固化液的制備方法如下：?

1.將激活劑、調(diào)節(jié)劑在水中充分溶解；?

2.在低速攪拌下緩慢加入高爐礦渣，然后高速攪拌至均勻。?

本發(fā)明所述的凝膠固化液主要含有無(wú)定形的Si-O-Si,Si-O-Al，Al-O-Al，堿激活劑中的OH^－離子使Si-O-Si,Si-O-Al，Al-O-Al共價(jià)鍵斷裂。漿體中Ca²⁺、Al³⁺離子過飽和，同時(shí)漿體中的SiO^4－、AlO^3－在靜電作用下與Ca^2＋反應(yīng)，生成低堿凝膠，凝膠經(jīng)歷成核－結(jié)晶－晶核成長(zhǎng)－固化過程，最終形成硅酸鹽凝膠固化產(chǎn)物。以O(shè)H^－離子與Si-O-Si的反應(yīng)為例，水化過程如下式：?

本發(fā)明所提供的凝膠固化液，用于地層壓力或注入壓力不高的小井眼、煤層氣井的固井施工作業(yè)，可提高固井二界面的膠結(jié)質(zhì)量，從而提高層間封隔效?果，防止油氣水互竄；用于鉆井工程堵漏施工和油井堵水作業(yè)時(shí)，由于其具有良好的抗水侵能力，可大大提高堵漏和堵水作業(yè)的成功率。?

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1?

將6g激活劑、18g調(diào)節(jié)劑溶解于600ml水中，待充分溶解后，在低速攪拌下緩慢加入300g高爐礦渣，然后高速攪拌至體系均勻，即制得本發(fā)明所述凝膠固化液。?

將此凝膠固化液作為固井先導(dǎo)漿，試用于海南福山油田花東6－3X井，本井主要油氣層段為3786.0m～3966.0m，用CBL/VDL測(cè)得3786.0m～3997.5m大部分井段聲幅低于10％，聲波變密度反映地層波較清晰，第一界面膠結(jié)良好、第二界面膠結(jié)良好，總體評(píng)價(jià)該段固井質(zhì)量良好。?

實(shí)施例2?

將12g激活劑，34g調(diào)節(jié)劑溶解于600ml水中，待充分溶解后，在低速攪拌下緩慢加入330g高爐礦渣，然后高速攪拌至體系均勻，即制得本發(fā)明所述凝膠固化液。?

將本發(fā)明所制得凝膠固化液分別與泥漿、水泥漿混合，測(cè)試其流變性能，表征凝膠固化液與泥漿、水泥漿的相容性，數(shù)據(jù)如下：?

表1：凝膠固化液與泥漿的相容性實(shí)驗(yàn)?

從表1可以看出，凝膠固化液與泥漿按不同比例混合后流變性能沒有出現(xiàn)突變，混合物均質(zhì)穩(wěn)定。可見，凝膠固化液體系與泥漿有很好的相容性，在替漿過程中該體系具有較高的頂替效率。同時(shí)，泥漿含量不超過75％，混合漿體都具有一定的強(qiáng)度。?

表2：凝膠固化液與水泥漿的相容性實(shí)驗(yàn)?