[發明專利]一種水泥漿穩定劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201310753075.2
• 申請日: 2013-12-31
• 公開（公告）號: CN103694975A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 符軍放;許前富;張浩;李厚銘;趙琥;王永松;羅宇維;王清順;王云慶
• 申請（專利權）人: 中國海洋石油總公司;中海油田服務股份有限公司
• 主分類號: C09K8/467
• 分類號: C09K8/467
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 蘇蕾;楊淑媛

技術領域

本發明涉及一種水泥漿穩定劑及其制備方法，特別涉及一種油田固井用水泥漿穩定劑及其制備方法。

背景技術

固井是鉆井過程中的重要作業。固井也稱注水泥，即通常由硅酸鹽水泥、水泥外加劑和水配制水泥漿，并注入地層與套管構成的環形空間，起到地層層間封隔和穩定套管等作用。水泥漿性能是影響固井質量重要因素之一。

水泥漿體不穩定所產生的自由液和固相沉降對固井質量影響非常大。這一點在大斜度段和水平段固井中尤為明顯，自由液和固相沉降會造成井段上部水泥石滲透性過大，甚至產生微間隙，造成層間連通竄槽。另外，固井水泥漿通常存在高溫稀釋現象，即高溫下粘度下降，因此水泥漿在泵送高溫地層時，易產生沉降和自由液，影響后期水泥漿膠結質量。鑒于此，提高水泥漿體穩定性顯得非常重要。

提高水泥漿體穩定性可通過外摻料（或劑）來實現。在混凝土中，粘度改性劑可防止集料沉降和泌水的產生。常用的粘度改性劑，如生物多糖、纖維素衍生物、丙烯酸基合成聚合物等有機物，以及粘土、膠體（納米）硅、超細碳酸鹽填料等無機物。參閱Erik?B?Nelson等人編寫的Well?Cementing（第二版）一書和www.worldoil.com網站油田化學品的統計分析，這些粘度改性劑在固井中被稱為懸浮穩定劑。列舉固井水泥漿用懸浮穩定劑的典型報道有：

Mueller?D?T等人（SPE21688）報道了采用微硅粉水性懸浮液可提高低密度水泥漿體的穩定性。

Mohammadmehdi?Choolaei等人（Materials?Science?and?Engineering?A，2012，538：288–294）報道了納米硅可減少水泥漿體自由水，還能降低水泥石的滲透性等。

Jiten?Chatterji等人（US7114569）公開了采用硼處理低分子量瓜膠用作懸浮穩定劑，該懸浮穩定劑具有低溫不增粘高溫增粘的特點，可防止高密度水泥漿由于高溫下稀釋作用所產生的固相沉降及自由水。

Gary?Funkhouser等人（US20120279707和US20130150483A1）公開了采用雙或三官能團的乙烯基單體與丙烯酰胺單體（如AMPS和DMA單體）的共聚物作為懸浮穩定劑，該懸浮穩定劑也具有低溫不增粘高溫增粘的特點，可防止高密度水泥漿由于高溫下稀釋作用所產生的沉降及自由水。

溫倫膠是發酵制得的粉狀生物聚合物，由于其保水、耐溫及假塑性增粘等特性，被用于水泥基材料漿體的穩定與增粘。粉狀溫倫膠直接加入水中，容易發生“魚眼”狀的團聚，阻止其進一步水化和溶解，使溫倫膠應用性能受到影響。通常是用粉狀溫倫膠與水泥干混后使用，由于其添加劑量非常低（基于水泥的加入量小于1重量‰），很難混配均勻。采用粉狀溫倫膠與水泥外摻料（如硅粉）混合作為一種產品后，再與水泥干混，這樣的做法，在一定程度上能減少混配不勻的風險，但是，對于固井作業特別是海上固井作業，干混工序在操作起來不方便，同時也存在，一旦干混，水泥漿粘度不好重新調節的問題。

Floyd?L?Allen等人（US4963668，US5004506）公開了采用溫倫膠為懸浮穩定劑，具體采用以H₂O₂、FeSO₄和EDTA處理后得到的低粘度溫倫膠，提高水泥漿體的穩定性。該專利雖然提供了溫倫膠用作水泥漿的懸浮穩定劑，但是在該專利中，溫倫膠需要進行復雜的預處理，造成使用不便。

在上述報道中，未涉及一種如何方便、高效利用溫倫膠制備水泥漿穩定劑的技術。

發明內容

本發明的目的是提供一種水泥漿穩定劑。該水泥漿穩定劑可以解決上述粉狀溫倫膠在使用時存在的問題。本發明提供的水泥漿穩定劑直接加入水中，能很快水化增粘，不存在“魚眼”狀的團聚現象，可根據需求選擇添加量。而且無需對溫倫膠進行預處理，使用起來方便高效。此外，本發明提供的水泥漿穩定劑，可有效防止水泥漿產生自由液和沉降，從而有助于確保固井質量。

本發明的另一個目的是提供一種制備水泥漿穩定劑的方法。

本發明所述的水泥漿穩定劑包括溫倫膠、礦物油、有機土以及流變調節劑，其中，相對于100重量份的礦物油，所述溫倫膠的含量為10-60重量份，所述有機土的含量為1-10重量份，所述流變調節劑的含量為2-12重量份，所述流變調節劑包括親水親油平衡值（HBL）為小于4的非離子表面活性劑和親水親油平衡值為大于14的非離子表面活性劑。