[發(fā)明專利]水泥用增韌防竄劑及頁巖氣水平井固井用增韌水泥

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410471036.8
• 申請日: 2014-09-16
• 公開（公告）號: CN104291733A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李偉;申峰;吳金橋;王秀玲;王濤;李社坤;于小龍;李紅梅;馬振鋒;武騫;趙毅;楊先倫;王紅娟;萬鑫
• 申請（專利權(quán)）人: 陜西延長石油（集團）有限責(zé)任公司研究院
• 主分類號: C04B24/42
• 分類號: C04B24/42;C09K8/487;C09K8/467;C04B24/24
• 代理公司: 西安億諾專利代理有限公司 61220
• 代理人: 熊雁

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種頁巖氣水平井固井時使用的水泥漿及其中添加的增韌添加劑，屬油氣井固井工程技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

固井中水泥漿用于封固套管與地層之間環(huán)形空間，起到封隔油、氣、水層、支撐套管作用，頁巖氣水平井后期開發(fā)采用大型分段壓裂方式，水泥環(huán)須承受高強度壓力多次沖擊。水泥屬高強度、高脆性水硬性膠凝材料，當(dāng)承受高強度力學(xué)沖擊時，會產(chǎn)生微觀及宏觀裂縫，失去密封性，引發(fā)油氣水竄。同時，水泥漿沉降穩(wěn)定性差或失水析水量過大極易形成水平段高邊水帶引起竄槽，增大分段壓裂失敗的風(fēng)險。因此，如何保持水泥漿體系優(yōu)良綜合性的同時改善水泥石脆性、增加韌性已成為頁巖氣開發(fā)的一個新的、亟需解決的課題。

目前，改善水泥石脆性還只限于單一的加入膠乳、橡膠粉及纖維類增韌材料或纖維與橡膠粉的混合物來提高韌性，但膠乳加量大時易破乳，加量小時增韌作用不明顯；纖維對強度影響較大，且增韌效果有限；橡膠粉易對水泥漿的穩(wěn)定性造成影響，纖維與其混合后并不能明顯改善其缺陷，使其綜合性能滿足頁巖氣水平井的固井需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種水泥用增韌防竄劑，它加入到水泥后能改善水泥石脆性，增強形變能力，降低水泥石的滲透率，同時水泥石強度不受影響或影響甚小。

本發(fā)明還提供了添加了上述水泥用增韌防竄劑的頁巖氣水平井固井用增韌水泥。

一方面，本發(fā)明提供的水泥用增韌防竄劑，由丁苯橡膠粉和可再分散的膠乳粉以2：1的質(zhì)量比混合而成，其中所述的丁苯橡膠粉使用前進行了下述處理：先配制質(zhì)量百分含量為1.5%的硅烷偶聯(lián)劑溶液，向其中加入丁苯橡膠粉，靜置24小時后過濾、曬干。

優(yōu)選地，所述的丁苯橡膠粉為過100目篩的丁苯橡膠粉。

更優(yōu)選地，所述的可再分散的膠乳粉為VAE乳液和聚乙烯醇膠以2.5:1的質(zhì)量比混合后干燥所得。

另一方面，本發(fā)明提供的頁巖氣水平井固井用增韌水泥，添加了上述水泥用增韌防竄劑。

優(yōu)選地，100重量份的油井水泥中添加了2～3重量份的水泥用增韌防竄劑。

更優(yōu)選地，本發(fā)明提供的頁巖氣水平井固井用增韌水泥組成為：100重量份油井水泥，?2～3重量份的增韌防竄劑、5～6重量份的改性PVA類降失水劑、0.5～1.0重量份的丙酮甲醛縮合物類減阻劑、0～1.8重量份的緩凝劑、1～3重量份的早強劑。

所述油井水泥優(yōu)選為G級油井水泥。

所述降失水劑為化學(xué)改性PVA及天然高分子材料。

所述減阻劑為丙酮甲醛縮合物類減阻劑。

所述緩凝劑為葡萄糖酸鹽、羥基羧酸等多種化合物組成。

所述早強劑為無機早強材料。

本發(fā)明提供的頁巖氣水平井固井用增韌水泥可以以淡水做為配漿水，按GB?10238要求配制成1.85g/cm³-1.90?g/cm³的水泥漿。

例如：將固體外加劑如減阻劑、水泥用增韌防竄劑加入油井水泥中，摻混均勻；將液體外加劑如降失水劑、早強劑加入配漿水中，在恒速攪拌器中低速將配漿水及液體外加劑攪拌均勻，加入消泡劑，在4000±200r/min的轉(zhuǎn)速下15s內(nèi)將摻入固體外加劑的水泥倒入攪拌漿杯中，在12000±500?r/min的轉(zhuǎn)速下高攪35s，即配成增韌水泥漿。

本發(fā)明所述的頁巖氣水平井固井用增韌水泥，制成水泥漿后體系性能穩(wěn)定，稠化時間易調(diào)，失水小于30ml，45度傾角游離液和上下密度差均為0，50℃抗壓強度24h大于30Mpa。適用溫度范圍50-120℃，稠化時間110-240min。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：（1）制成水泥漿體系穩(wěn)定性好，失水析水低，防竄性能好；（2）增韌劑加量較小，且對水泥漿失水、穩(wěn)定性等其他性能無影響；（3）水泥漿硬化后與原漿水泥石相比，抗壓強度無影響，彈性模量降低了27.5%，抗折強度增加53.5%，滲透率降低46.9%，提高了水泥石防腐蝕、防氣竄及抗沖擊能力，能夠滿足頁巖氣水平井多級壓裂對水泥漿體系的要求。

附圖說明

圖1為實施例2水泥漿稠化曲線。

圖2為實施例3水泥漿稠化曲線。

圖3為實施例2與凈漿養(yǎng)護24h彈性模量測試結(jié)果對比圖。

圖4為實施例2與凈漿養(yǎng)護24h抗折強度測試結(jié)果對比圖。

圖5為實施例2電鏡掃描圖（80倍）。

圖6為實施例2電鏡掃描圖（100倍）。

具體實施方式